通信基站設(shè)備的防雷措施

孟慶東

中國電信長春分公司，吉林長春 130000

1 雷電的基本形式

按照雷電形成的方法可以將其分為直擊雷、感應(yīng)雷以及球形雷三種。其中直擊雷是指帶電的云層與大地上某點(diǎn)發(fā)生瞬時放電現(xiàn)象，直擊雷的危害主要針對室外物體，比如天饋、空調(diào)室外機(jī)以及室外變壓器等等。通常我們把防直擊雷的系統(tǒng)稱為外部防雷系統(tǒng)，一般采用避雷針、避雷帶等傳統(tǒng)的避雷設(shè)備，規(guī)范設(shè)計、合理安裝實(shí)現(xiàn)有效防御直擊雷的目的。所謂感應(yīng)雷是指雷電與雷云之間、雷云對地放電過程中，附近的各類連接線上會產(chǎn)生電磁感應(yīng)，比如傳輸信號線路、電力傳輸線路以及基站內(nèi)部各類設(shè)備的連接線等等，這種電磁感應(yīng)可能會侵入到設(shè)備中，對串聯(lián)在線路中的或者終端的電子設(shè)備造成損害。一般情況下一次雷閃擊的影響范圍較大，可能會造成若干電子設(shè)備同時產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓的現(xiàn)象，并且這種感應(yīng)高壓會被基站的供電線、信號中繼線等引入系統(tǒng)中，并傳送至很遠(yuǎn)的距離，進(jìn)一步擴(kuò)大雷害的范圍?；竟╇娋€路、饋線、光纜等均可能引入感應(yīng)雷產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，對交流配電箱、開關(guān)電源、傳輸設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等產(chǎn)生破壞。因此防護(hù)感應(yīng)雷擊可以從上述入侵通道著手，采取措施將雷電過電壓、電流泄放入地，常見的防護(hù)措施包括安裝浪涌保護(hù)器、屏蔽、接地等方法。對于球形雷而言，通常某些特殊的地理環(huán)境或者地理位置才可能發(fā)生球形雷，其不具代表性，此處不做贅述。

2 雷電的入侵途徑

強(qiáng)雷電流會通過移動通信基站建筑物金屬體、通信設(shè)備金屬外殼的電氣連接等直接流入通信設(shè)備內(nèi)部，損壞通信設(shè)備；強(qiáng)雷電流脈沖流經(jīng)基站柱或者梁金屬體時會向機(jī)房空間發(fā)出雷電磁脈沖，機(jī)房內(nèi)電纜線、通信設(shè)備上耦合產(chǎn)生感應(yīng)電壓損壞通信設(shè)備；雷電直擊樓頂鐵塔時，一些雷電流會直接流到天饋線并沿著天饋線涌入通信機(jī)房而損壞通信設(shè)備；還會通過基站建筑物的地線下地，由于地網(wǎng)中有相應(yīng)數(shù)值的接地電阻，所以雷電流就會在地網(wǎng)上產(chǎn)生很高的地電位升，通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備會由于不同地點(diǎn)的電位差過高最終被損壞。

雷電還會通過局外金屬纜線對通信設(shè)備造成破壞，局外金屬纜線長度過長，雷電經(jīng)過之處會發(fā)出雷電磁脈沖，金屬電纜上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，整條線上的雷電壓累積起來沿著電纜涌入機(jī)房，損壞通信設(shè)備；雷電直接擊在纜線上會擊穿電纜絕緣流入纜線，大雷電流沿著纜線進(jìn)入房損壞通信設(shè)備；此外，基站建筑物附近落雷會產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電磁脈沖，通過空間電磁感應(yīng)基站金屬纜線上會直接產(chǎn)生感應(yīng)電壓損壞精密的核心電子設(shè)備等。

3 移動通信基站防雷措施

3.1 外部防雷

具體來講整個外部防雷系統(tǒng)共包含三個部分，即避雷針、引下線以及接地地網(wǎng)，對于整個防雷系統(tǒng)而言，這三個模塊缺一不可，三者構(gòu)成一個完整的電氣通路，一旦系統(tǒng)遭到雷電的襲擊破壞，雷電流可以通過這個電氣通路流泄入大地；而在通信基站內(nèi)主要是天饋線系統(tǒng)、機(jī)房建筑物等會受到直擊雷的損害。要合理的設(shè)計避雷針的保護(hù)角，保證接地系統(tǒng)的性能良好。接地體包括人工接地體與自然接地體兩種，其埋入土壤或者混凝土基礎(chǔ)中，起到散流的作用人；而接地網(wǎng)就是將需要接地的系統(tǒng)統(tǒng)一的連接到一個地網(wǎng)上，或者利用地下或地上用金屬把各系統(tǒng)原來的接地網(wǎng)連接起來，形成一個電氣相通的、統(tǒng)一的接地網(wǎng)，因?yàn)樗械姆览紫到y(tǒng)均需通過接地系統(tǒng)向大地泄放雷電流，才能實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備與人身安全的目的，因此接地系統(tǒng)的性能一定要得到保證。具體而言，基站接地系統(tǒng)包括建筑物地網(wǎng)、鐵塔地、電源地、邏輯地以及防雷地等，各地網(wǎng)相對獨(dú)立，且保持特定的距離，以免發(fā)生地電位反擊事故。所以如果接地系統(tǒng)之間的距離與規(guī)范要求不符，則要將其連在一起，如果受到環(huán)境條件的限制無法連接，則可以利用地電位均衡器進(jìn)行等電位連接。

3.2 內(nèi)部防雷

外部防雷要與內(nèi)部防雷相結(jié)合，才能更有效的保證基站的安全性。具體而言，內(nèi)部防雷包括三個部分，即屏蔽、防雷器以及等電位連接。每對雙絞線或者四對雙絞線均可使用金屬屏蔽，雙絞線或者四對雙絞線不同，放在一起可以共同使用一個金屬屏蔽，因?yàn)榻饘倨帘尉邆溱吥w效應(yīng)，其所產(chǎn)生的吸收與反身作用可以將周圍的電磁場進(jìn)行分割，并且有效減少單獨(dú)屏蔽對絞線之間的串音。防雷器則是一種過壓保護(hù)電子器件組合，其具備低壓狀態(tài)下呈高阻開路狀態(tài)、高壓狀態(tài)下呈低阻短路狀態(tài)的特點(diǎn)，可以承受大電流通過。在供電線路上并聯(lián)防雷器，一旦遇到雷擊時會立即呈現(xiàn)短路保護(hù)設(shè)備不受損害。此外，防止干擾信號受影響可以采用等電位連接的措施，可以有效控制雷電流造成的電位差。其實(shí)所謂的等電位連接是指把建筑物金屬材質(zhì)的設(shè)備做良好的電氣連接，包括通風(fēng)管道與下水管道、大件金屬物體以及建筑物的梁與柱內(nèi)鋼筋等等，并且可以實(shí)現(xiàn)與所有接地網(wǎng)良好的電氣連接；這種連接方法可以保證系統(tǒng)在受到雷擊時，整個建筑形成一個統(tǒng)一的帶電體，大幅降低了每部分的電位差，特別是各類金屬材質(zhì)物體之間，幾乎沒有電位差，因此不會發(fā)生閃擊放電或者損壞建筑的事故。

3.3 其它部位的防雷

其它部位是指饋線與走線架。饋線的防雷接地工作十分重要，饋線進(jìn)入機(jī)房后會先連接避雷器，再利用1/2跳線將其引起至BTS機(jī)架；避雷器通過地線與防雷地線排相連接，每條主饋線的位置在靠近天線側(cè)饋線頂部接頭約1m處，桿體底部、進(jìn)機(jī)柜后以及機(jī)架連接前需各做一次接地；如果饋線距離較長，間隔20m就要做一次接地，需要注意的是饋線接地線的布放必須與雷電流的方向保持一致。此外要注意做好直線架兩端的防雷接地，室外走線架不得連接室內(nèi)走線架。

[1]趙永云，劉剛.移動通信基站防雷接地淺析[J].科技風(fēng)，2012(4).

[2]李姜宏，黃樹燕.移動通信基站防雷設(shè)計與接地技術(shù)[J].氣象研究與應(yīng)用，2009(5).