移動(dòng)基站電源電涌保護(hù)器研究.pdf

1、移動(dòng)基站容易受雷擊和雷電電涌過電壓的侵害。據(jù)統(tǒng)計(jì),大多數(shù)雷電電涌是從移動(dòng)基站的電源線路侵入的,因而移動(dòng)基站電源系統(tǒng)的雷電防護(hù)對(duì)于維護(hù)站內(nèi)設(shè)施的安全可靠運(yùn)行具有重要意義。就總體而言,基站電源系統(tǒng)的雷電電涌過電壓防護(hù)需要采取屏蔽、接地、等電位連接和分流限壓等多種措施,在這些措施中,電涌保護(hù)器(SPD—surge protective device)的保護(hù)功能是至關(guān)重要的。由于保護(hù)器在雷電電涌過電壓下的動(dòng)作限壓過程涉及到頗為復(fù)雜的電磁暫態(tài)過程

2、,進(jìn)行理論分析較為困難,目前工程上在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)主要是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)做法來確定其大致的參數(shù),而在定量化計(jì)算與仿真分析方面所取得的研究成果相對(duì)較少。為此,本文旨在對(duì)用于基站電源系統(tǒng)防護(hù)的電涌保護(hù)器的保護(hù)性能進(jìn)行分析,以期為移動(dòng)基站電源系統(tǒng)的雷電電涌過電壓防護(hù)提供可信的設(shè)計(jì)依據(jù),從而降低基站的雷害損失。
　　 本文以自行搭建的放電管(GDT-gas discharge tube)模型為基礎(chǔ),對(duì)雷電電涌過電壓下電涌保護(hù)器的動(dòng)作特性和

3、保護(hù)水平進(jìn)行了仿真分析計(jì)算,并對(duì)現(xiàn)有的單相電源保護(hù)器進(jìn)行了電路結(jié)構(gòu)改進(jìn),通過理論分析及仿真證明了改進(jìn)電路具有更好的綜合性能。對(duì)以上仿真分析的保護(hù)器均組裝實(shí)物進(jìn)行沖擊試驗(yàn)并將仿真與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了仿真的有效性。
　　 對(duì)兩級(jí)保護(hù)器的級(jí)間配合及保護(hù)器與被保護(hù)設(shè)備負(fù)載特性配合進(jìn)行了仿真分析計(jì)算,對(duì)前后級(jí)保護(hù)器動(dòng)作電壓高低、連接電纜長度對(duì)整體保護(hù)效果的影響均進(jìn)行了討論。對(duì)保護(hù)器與不同類型負(fù)載、不同長度連接電纜的配合效果首先采用簡(jiǎn)化電

4、路定性分析,再進(jìn)行仿真定量計(jì)算。為了驗(yàn)證仿真分析的有效性,組裝了具體實(shí)物并進(jìn)行了雷電沖擊試驗(yàn),將仿真結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比從而證明了仿真分析的有效性。
　　 通過理論分析、計(jì)算和試驗(yàn)測(cè)量,對(duì)8/20μs和10/350μs這兩種波形對(duì)電涌保護(hù)器核心元件壓敏電阻(MOV-metal oxide varistor)的沖擊作用是否存在等效性給出了相應(yīng)結(jié)論。推薦采用2ms方波作為保護(hù)器耐受操作電涌過電壓能力的考核波形,進(jìn)行了壓敏電阻在8

5、/20μs和2ms方波下的沖擊比較試驗(yàn),通過試驗(yàn)使理論分析結(jié)果得到了驗(yàn)證。
　　 采用馬爾可夫過程來分析壓敏電阻運(yùn)行中不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)移過程,建立其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,推導(dǎo)出了壓敏電阻運(yùn)行中的平均失效前時(shí)間(MTTF-Mean Time To Failure)的計(jì)算公式。以該計(jì)算公式為基礎(chǔ),通過建模仿真取得的參數(shù)對(duì)雷擊基站電源線路情況下壓敏電阻的可靠性進(jìn)行了計(jì)算,從而得出了不同條件下壓敏電阻在運(yùn)行中的壽命。
　　 本文報(bào)道的研究結(jié)果