中国移动通信基站防雷与接地技.doc
王泽华
[摘 要]随着科学技术水平的不断进步和发展，大量高新可靠防雷基础设备如雨后春笋般出现在各个通信基站，大大增强了通讯基站的运营质量和维护水平。但是，由于现代的通信基站各组成设备的防磁干扰能力相对较弱，所以加强对通信基站周围建筑的防雷技术研究至关重要。此外，通信基站周围建筑的防雷技术涉及到很多方面的复杂因素，必须全面考察多个因素。本文针对基站遭受雷击的原因，从雷电形式着手，提出了具体的防雷技术措施。
[关键词]通信基站；周围建筑；防雷技术
中图分类号：TM865 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0080-01
雷雨天气，通信基站在雷电波的危害下极易引发各种人身安全事故以及基站内部通讯设备的损害，雷电波的传播主要借助架空线路、电缆线路以及各个金属管线。有关部门针对雷电对通信基站造成的伤害相关数据表明，绝大多数通信设备损害的原因是雷电过电压，因此，加强对雷电过电压的防护至关重要。典型的雷击过程大致可以划分为无雷云、雷云酝酿阶段、云闪阶段、雷击阶段、雷击程度减弱、雷云初始消散、雷云完全褪去七个主要阶段。
一、基站遭受雷击原因分析
1、外市电引人端未作防雷保护或保护不当
雷电过电压通过外市电引人进人基站损坏设备的主要原因有：基站机房外市电终端杆上的电缆恺装护套和电缆套管未接地或接地不当；外市电进人基站后的配电箱未加装一级SPD或防雷箱的接地线过长架空线直接暴露在空中且无任何的屏蔽措施，当有雷击时，空间电磁场会直接感应到架空线中，感应的雷电流会沿着电力线窜人基站，对基站的用电设备造成严重的安全隐患如果不安装一级SPD，仅靠开关电源内的二级SPD来泄放雷电流其容量是不够的，极易造成二级SPD及被保护设备的损坏防雷工程是项系统工程，只有通过分级泄放、多级防护才能达到理想的防护效果
2、机房内设备没有形成等电位的均压环
大量资料表明，基站的防雷效果和接地电阻的大小并无直接关系当基站遭受雷击时，接地线电感压降对设备的影响远大于接地电阻对设备的影响如果用电设备间没有形成等电位，就会在设备间形成大的电位差，这个电位差有时足以使设备发生损坏
3、基站内设备直流输人、输出端未作防雷保护
基站内直流设备，特别是爱立信RBS2202设备，如果未加装直流防雷器很容易遭受雷击当有雷击通过地网泄放电流时，会使直流电源正负极的电位瞬间抬升，造成夹在中间的设备发生损坏由于地电位抬升有时会从前端（开关电源直流输出口）引人损坏设备，也有可能从后端（用电设备的直流输人口）引人损坏设备，所以应该在直流电源的两端分别加装防雷器
4、天馈线进人馈线窗之前接地不良或未接地
当铁塔基站遭受雷擊时，铁塔上会有较高的过电压，相应的会在馈线上感应很高的雷电过电压，如果馈线在进人馈线窗前未进行接地处理，雷电过电压会沿馈线窜人机房损坏设备
5、传输光缆的加强筋接地不良或未接地
当有雷击发生时，露天架空敷设的传输光缆由于光缆加强筋的存在很容易感应上雷电过电压，如果在机房内光缆加强筋末端的处理不当，很容易造成加强筋在机柜内部对导体拉弧放电，进而损坏通信设备
6、无线机柜E1口未作防护
从雷击损坏设备的数据看，基站收发信设备的DYU（核心控制板）、DE架损坏的机率要比其他设备的机率高如果这类设备损坏，则直接会造成基站闭站因此应在E1口加装防雷器，形成瞬态等电位。
二、对通信基站造成危害的雷电形式
1、直击雷
直击雷是指雷电直接作用在建筑物或者防雷设施上，引起电、热以及机械效应的雷电形式。直击雷具有巨大的危害，移动通信基站在没有防直击雷装置的情况下，遭受直击雷，会对移动通信的铁塔、设备包括相关工作人员造成巨大的伤害。
2、雷电感应雷电感应是指导体受到附近雷电作用，产生静电以及电磁感应。雷电感应的危害程度较直击雷轻，但拥有比直击雷更高的发生频率，容易对移动通信基站的内部设备造成损坏。
3、雷电波侵入雷电波沿着受到雷电作用的线路及金属管道侵入基站内，造成设备损坏。
4、雷击电磁脉冲雷击电磁脉冲是指雷电直击建筑物防雷设备以及周边，所引起的一种干扰源效应，与雷电波侵入相同的是，对基站内部设备都会造成较大的损坏。
三、通信基站防雷技术措施
1、直击雷的防护措施
目前，直击雷的防护措施主要有以下三种。第一，接闪器。接闪器是指用于接地的可以起到有效防护的设备设施，例如，常见的避雷针、避雷网、通信基站的铁塔等。相关数据指出，雷雨天气当中处于高层建筑物顶端的金属导体的存在会直接引发大气层当中电场发生变化，从而将大气当中的电荷进行转移，在很大程度上减缓了被保护物被雷电损害的程度。当通信基站里或附近建筑物当中没有铁塔的时候，应该优先采取避雷网的防护措施来进行雷电防护。第二，引下线。为了有效保障避雷针等接闪器安全地将电荷传导至大地，应该对通信基站周围建筑物合理地布置引下线，其中间距应确保在18米以内，采用圆钢或扁钢焊接方式。相关数据表明，引下线的合理布置可以有效增强防雷装置的安全性能。第三，接地体。所谓接地体指的是埋在土壤层当中用于散流的导体，在防雷上主要起到散流掉雷能量的作用。
2、感应雷的防护
通过分析研究感应雷产生的本质原因可以知道感应雷侵入导体的方式主要有静电感应和电磁感应两种方式。第一，静电感应。雷雨天气，大气当中的云层随着电荷的不断汇集，越来越多，由于异种电荷互相吸引，因而在云层附近的导体上便会将同种电荷排斥到远端，在近端吸引大量的异种电荷，放电瞬间，导体当中汇聚的大量异种电荷会随着云层当中电荷的释放而瞬间释放，这就是电脉冲的形成过程。第二，电磁感应。放电过程中电流的迅速变化会在周围激发起很强的电磁场。其主要传输路径有各种输电电缆、光纤等装置，在感应雷的防护当中应该足够重视对电源的防护，从而切断传输过程。
3、电源防护
关于通信基站的防雷标准指出，一是电力电缆必须配备完善的屏蔽层，且必须深埋；二是关于电源避雷器应该做到多级防护，对于不同种的位置分别配备相应的避雷器。此外在通信基站安装避雷器的时候还应该综合考察多种因素采取最佳的安装方式，这是由于不同种的安装办法将直接影响到避雷器防雷质量的优劣程度。合理缩短和避雷器相连接线路的长度可以有效降低由于引线电感而造成的额外残压。对于多级避雷器而言，前一级的避雷器完成该阶段雷电流的泄放工作以后，后一级的避雷器自然大大减少了雷电流量，从而降低了附加残压的大小。此外，还应该保证避雷针的前级动作电压小于后级电压，这是使得避雷器依照级数逐级泄放的必要措施。
4、传输线防护
对于低频率的传输线大多数采取的依然是用户线和中继线两种类型，这是由于这两种传输线的经济成本相对合理，相比之下其他形式的传输线的耗资将会大大增加。
5、设备接地
为了充分保障通信基站的正常工作和运转，同时达到有效避雷的重要目标，通讯基站内部的所有设备都应该做好接地工作。接地主要有三种方式，单点、多点以及混合接地。对于低频率的通信设备而言通常情况下采取的是单点接地的接地方式，多点接地的接地办法则更适合于高频率的通信设备。此外，对于建筑物宜专门设置一体化的接地系统；郊外等其他空旷的地方适合采取通信基站和通信塔相连接的接地系统；偏远的山区，适合采取外引接地体的接地办法。
参考文献
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[2] 张明智.通信基站防雷技术研究[J].中国新通信，2015，（20）：3.
