Protection contre la foudre

Protection contre la foudre

En cas de foudre, des dispositifs de protection contre les surtensions permettent aux tours de téléphonie mobile de rester en ligne

La numérisation de tous les aspects de notre vie met en lumière l’infrastructure qui rend tout cela possible. Les activités professionnelles, sociales et personnelles sont influencées par notre connectivité et la facilité avec laquelle nous partageons des données, en particulier sur les téléphones portables. Même si de nouvelles technologies apparaissent pour répondre à la couverture limitée, aux vitesses plus rapides et au besoin de plus de capacité, comme la technologie D2D (device device), les tours de téléphonie cellulaire restent la base du service sans fil et ne sont pas près de devenir obsolètes.

L’infrastructure des tours de téléphonie cellulaire se chiffre en millions de dollars et est nécessaire pour fournir des fonctionnalités à haute performance afin que les fournisseurs puissent obtenir un retour sur investissement. Les attentes des clients en matière de connectivité fiable et supérieure à bas prix, combinées à la pression des fournisseurs concurrents, et à tout dommage causé par les surtensions, réduisent les profits potentiels.

De toutes les sources de pics et de surtensions dommageables, la fureur de la nature sous forme de coups de foudre est potentiellement la plus destructrice. Les temps d’arrêt qui en résultent ont des effets en cascade, notamment des coûts de remplacement des équipements et des clients mécontents qui sont sur le point de passer à d’autres réseaux.

Une entreprise est spécialisée dans la fabrication et la conception de composants que l’on trouve dans les dispositifs de protection contre les surtensions pour les infrastructures de télécommunications. Protégeant contre les pics de courant d’impulsion jusqu’à 2 000 A, notre série de diodes TVS MAX-40 se défend contre les types de surtensions induites par la foudre. Nous fournissons également des produits personnalisables pour répondre aux besoins en constante évolution des opérateurs de téléphonie mobile et des fournisseurs d’équipements désireux de fournir la prochaine génération de connectivité. Restez protégé grâce à notre gamme de produits de qualité supérieure.

Comment la foudre affecte les pylônes cellulaires

Il y a plus de 200 000 tours de téléphonie cellulaire à travers l’Amérique, et les foudroiements sont en grande partie un phénomène indésirable mais inévitable pour les opérateurs de téléphonie cellulaire. Ces tours ont une hauteur de 50 à 200 pieds. D’autres, qui peuvent atteindre 2 000 pieds, sont souvent isolées, ce qui les rend très susceptibles d’être frappées par la foudre. De plus, les conditions atmosphériques telles que l’humidité et la chaleur élevées contribuent à la prévalence des coups de foudre dans les régions du sud-est en été.

Un coup direct peut libérer jusqu’à 100 000 volts (peut-être même plus parfois), ce qui suffit à décimer les équipements non protégés. Savoir exactement quand et où la foudre peut frapper n’est pas une science stricte, même après des recherches infatigables. En outre, les effets indirects/secondaires de la foudre peuvent générer des surtensions tout aussi dévastatrices, et il n’est pas nécessaire que l’événement soit proche pour que les effets se fassent sentir. Par conséquent, les surtensions provoquées par la foudre sont très fréquentes.

Les niveaux élevés d’interconnectivité dans les infrastructures de télécommunications actuelles créent également un environnement idéal pour la propagation des transitoires induits. Les câbles mis à la terre peuvent conduire les pics de tension à la suite d’un événement de foudre, les grandes boucles d’induction résultant de l’interaction entre les lignes électriques et les lignes de données captent les pics de tension à proximité, le câblage électrique aérien à la merci des éléments météorologiques permet aux pics de parcourir de grandes distances vers divers systèmes de distribution, et les câbles allant des antennes de la tour à la station de base (entre autres) servent également de conduits pour les pics.

Comme l’infrastructure repose largement sur l’utilisation d’instruments électroniques sensibles et d’ordinateurs complexes, sans protection adéquate, les surtensions transitoires induites détruiront les circuits des équipements connectés aux lignes touchées. C’est pourquoi des dispositifs de protection contre les surtensions doivent être installés pour éviter les coûts associés aux réparations, aux remplacements et aux temps d’arrêt.

Que sont les dispositifs de protection contre les surtensions, ou SPD ?

Le but des solutions de protection d’une tour de téléphonie cellulaire est d’empêcher l’énergie destructrice d’endommager ses équipements sensibles. Les dispositifs de protection contre les surtensions, tels que décrits dans cet article, ne constituent pas une défense contre les coups de foudre directs. Au contraire, les SPD protègent contre les effets induits de la foudre.

Bien sûr, la première mesure critique pour la protection contre la foudre est de capturer et de canaliser le courant de la foudre vers la terre, dans un chemin qui évite les équipements sensibles. Les paratonnerres fixés au point le plus élevé de la structure de la tour cellulaire sont essentiels pour garantir que la plus grande partie de la perturbation énergétique est détournée.

D’autre part, les parafoudres sont installés sur les tableaux de distribution d’énergie, les lignes de signaux/données, les systèmes de contrôle contenant des équipements sensibles comme les microprocesseurs, et tout autre équipement coûteux essentiel au fonctionnement.

En choisissant les composants qui composent les dispositifs de protection contre les surtensions dans l’état actuel de la technologie, les concepteurs doivent tenir compte de caractéristiques telles que la vitesse de réponse et la capacité de traitement du courant. En outre, le dispositif ne doit pas interférer avec le fonctionnement normal du système protégé.

Certaines composantes des candidats sont fortes dans un de ces paramètres mais déficientes dans un autre. Par conséquent, pour une protection efficace, les SPD comportent généralement une combinaison de composants, sous la forme d’un circuit hybride.

Composants des dispositifs de protection contre les surtensions

Les transitoires de tension induits par la foudre peuvent passer de zéro à plusieurs volts en quelques microsecondes seulement. Malheureusement, les fusibles et les disjoncteurs ne peuvent tout simplement pas réagir assez vite. Les composants populaires et efficaces utilisés dans les SPD pour supprimer les transitoires induits sont généralement l’un des suivants :

Tubes à décharge de gaz (GDT) : Un mélange de gaz est piégé dans une enceinte de verre scellée avec deux électrodes. En présence d’une pointe de tension élevée, les électrodes s’ionisent et commencent à conduire le courant électrique.

Les GDT sont relativement lents à réagir, mais peuvent supporter des surtensions plus importantes pour leur taille que d’autres composants. Leur démarrage lent signifie toutefois que le circuit qu’ils protègent subira des tensions élevées avant que les GTD ne viennent à la rescousse. Un inconvénient supplémentaire est leur durée de vie limitée. Ils sont donc adaptés pour traiter de nombreux petits transitoires ou quelques grands.

 

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