移動基站電源電涌保護器研究.pdf

1、移動基站容易受雷擊和雷電電涌過電壓的侵害。據(jù)統(tǒng)計,大多數(shù)雷電電涌是從移動基站的電源線路侵入的,因而移動基站電源系統(tǒng)的雷電防護對于維護站內(nèi)設(shè)施的安全可靠運行具有重要意義。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,電涌保護器(SPD—surge protective device)的保護功能是至關(guān)重要的。由于保護器在雷電電涌過電壓下的動作限壓過程涉及到頗為復雜的電磁暫態(tài)過程

2、,進行理論分析較為困難,目前工程上在進行設(shè)計時主要是根據(jù)標準規(guī)范和經(jīng)驗做法來確定其大致的參數(shù),而在定量化計算與仿真分析方面所取得的研究成果相對較少。為此,本文旨在對用于基站電源系統(tǒng)防護的電涌保護器的保護性能進行分析,以期為移動基站電源系統(tǒng)的雷電電涌過電壓防護提供可信的設(shè)計依據(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),對雷電電涌過電壓下電涌保護器的動作特性和

3、保護水平進行了仿真分析計算,并對現(xiàn)有的單相電源保護器進行了電路結(jié)構(gòu)改進,通過理論分析及仿真證明了改進電路具有更好的綜合性能。對以上仿真分析的保護器均組裝實物進行沖擊試驗并將仿真與試驗結(jié)果對比,驗證了仿真的有效性。
　　 對兩級保護器的級間配合及保護器與被保護設(shè)備負載特性配合進行了仿真分析計算,對前后級保護器動作電壓高低、連接電纜長度對整體保護效果的影響均進行了討論。對保護器與不同類型負載、不同長度連接電纜的配合效果首先采用簡化電

4、路定性分析,再進行仿真定量計算。為了驗證仿真分析的有效性,組裝了具體實物并進行了雷電沖擊試驗,將仿真結(jié)果和試驗結(jié)果進行了對比從而證明了仿真分析的有效性。
　　 通過理論分析、計算和試驗測量,對8/20μs和10/350μs這兩種波形對電涌保護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方波作為保護器耐受操作電涌過電壓能力的考核波形,進行了壓敏電阻在8

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