通信基站防雷設(shè)計與接地方案分析

【摘要】據(jù)統(tǒng)計全國各省份通信基站遭雷擊情況結(jié)果表明，幾乎沒有一起因遭受直擊雷基站設(shè)備損壞的事例，雷擊造成基站設(shè)備損壞事故的95%是雷電過電壓引起的，因此對通信基站雷電過電壓的保護就更為重要。本文論述了通信基站防雷接地系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的問題，結(jié)合多年運維經(jīng)驗，切實地提出根據(jù)實際情況設(shè)計通信基站防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計思想。

【關(guān)鍵詞】通信基站；電子設(shè)備；防雷；接地

【Abstract】According to the statistics across the country provinces communication base station was struck by lightning situation results show that almost no examples of base station equipment damage suffered direct lightning stroke with 95 percent of the base station equipment damage caused by lightning strikes lightning over-voltage caused by lightning overvoltage， communication base stationsthe protection is even more important. This paper discusses the recurring problems of communication base station lightning protection and grounding systems， combined with many years of experience in operation and maintenance， effectively made the lightning protection and grounding system according to the actual situation design communication base station design ideas.

【Key words】A communication base station；Electronic device；Lightning；Ground

雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。由于雷電釋放的能量相當(dāng)大，它所產(chǎn)生的強大電流、灼熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場和強烈的電磁輻射等物理效應(yīng)給人們帶來了多種危害。通信基站位置地域、地理位置差異巨大，地方雷雨頻繁，很容易受到雷電的影響。一旦遭受雷電襲擊，損失難以估量，后果難以想象。所以，做好通信基站的防雷電工作，是保證現(xiàn)代通信暢通的重要保證。

1. 通信基站防雷與接地通常存在以下問題：

（1）天饋線進入機房前沒有接地。

（2）避雷針在機房屋頂雖然接地，但接地電阻太大。

（3）基站機房內(nèi)通信設(shè)備保護接地不規(guī)范，直接與屋頂墻上的避雷帶相連。

（4）天線鐵塔地網(wǎng)和機房地網(wǎng)沒有形成聯(lián)合接地，兩者之間存在地電位差。

（5）接地引線和螺絲擰在一起，且螺絲已生銹，接地不可靠，沒有達到接地目的。

（6）基站鐵塔接地不規(guī)范，只用一根扁鐵從鐵塔一個角與機房建筑搭在一起，而且電器也沒連通。

（7）基站機房屋項上所有金屬突出物沒有和女兒墻上避雷帶電氣連通。

（8）基站屋頂上女兒墻上避雷帶與建筑物主鋼筋沒有焊接連通。

（9）基站鐵塔上避雷針不符合規(guī)范要求。

（10）基站鐵塔高度為70米，天饋線中間和機房入口處都沒有接地。

（11）基站供電線路沒有從地下敷設(shè)進站，而是架空直接進入二樓機房，把雷電波直接引入房間。

上述情況均不符合防雷要求，都是引雷途徑。

2. 當(dāng)基站遭受雷擊時，可能對基站造成危害的主要部位有

（1）基站收發(fā)信機的饋線入口。

（2）基站收發(fā)信機的電源入口。

（3）基站所有電源設(shè)備將受到危害。

（4）通信電纜接口及中繼線路。

3. 通信基站的防雷措施

（1）基站天線應(yīng)用有防直擊雷的防護措施，避雷針與鐵塔作可靠電氣連接。天饋線嚴格按規(guī)范布置其接地點；尤其天饋線進入機房入口處的外側(cè)接地至關(guān)重要，目的是讓感應(yīng)雷電流在入機房前漏入大地，保證通信設(shè)備的安全運行。

（2）基站機房應(yīng)有防直擊雷的防護措施，如裝設(shè)有避雷針或優(yōu)化針，則應(yīng)有兩根8園鋼從針體尾部引出，引出線一方面與針體焊接，另一方面雙從兩個方向與避雷帶焊接。

（3）架空電力線和其他架空線的防雷措施應(yīng)有地埋和裝設(shè)避雷地線等。

（4）基站電源設(shè)備應(yīng)用兩至三級防雷（過電壓）措施。

（5）天饋線應(yīng)裝設(shè)天饋避雷器。

（6）信號線應(yīng)串接信號避雷器。

4.通信基站接地方案

4.1 防雷接地系統(tǒng)的構(gòu)成和基本要求。

防雷接地系統(tǒng)是由大地、接地電極、接地引入線、地線匯流排、接地配線五部分組成的整體。

地線排一般分為室內(nèi)接地排和室外接地排，室內(nèi)接地排通常安裝BTS、電源機柜較近且與走線架同高的墻上。室外接地線通常在饋管窗外附近（1m內(nèi)）。接地排用銅排做成。

4.2 移動通信基站BTS接地的幾種實際情況。

4.2.1 利用現(xiàn)避雷帶。

當(dāng)BTS所在大樓有較可靠的屋頂避雷帶、防雷接地及工作接地時，BTS的接地應(yīng)利用大樓現(xiàn)接地裝置，但必須測試其接地電阻值。如果測試結(jié)果不符合要求。應(yīng)增加接地體，使接地電阻滿足≤5Ω的要求。

4.2.2 大樓沒有避雷帶

當(dāng)所在大樓沒有現(xiàn)成的屋頂避雷帶時，應(yīng)架設(shè)一定數(shù)量的避雷針，使天線頂端處于避雷針的保護角之下，并同時將避雷針接地線直接引至樓下接地體。

4.2.3 BTS設(shè)有天線鐵塔。

當(dāng)BTS設(shè)有鐵塔時常采用三合一（即聯(lián)合接地）系統(tǒng)。這種情況，一般都把整個機房設(shè)計在鐵塔的避雷保護范圍內(nèi)，機房頂可以不設(shè)避雷帶，但機房四周可以仍需埋設(shè)一閉合接地環(huán)，使機房的地電位均衡分布和縮短接地引線。

4.3 通信基站的防雷與接地。

4.3.1 供電系統(tǒng)的防雷與接地。

（1）移動通信基站的交流供電應(yīng)采用三相五線制供電方式。

（2）移動通信基站宜設(shè)置專用電力變壓器，電力線宜采用具有金屬護套或絕緣護套電纜，穿鋼管埋地，并引入移動通信基站，電力電纜金屬護套或鋼管兩端應(yīng)就近可靠接地。

（3）當(dāng)電力變壓器設(shè)在站外時，對于低處年雷暴日大于20天、大地電阻率大于100Ω/m的暴露地區(qū)的架空高壓電力線路，宜在其上方架設(shè)避雷線，其長度不宜小于500m。

（4）當(dāng)電力變壓器設(shè)在站內(nèi)時，其高壓電力線應(yīng)采用電力電纜從地下進站，電纜長度不宜小于200m，電力電纜與架空電力電纜連接處三根相線應(yīng)加裝氧化鋅避雷器，電纜兩端金屬外護層應(yīng)就近接地。

（5）移動通信基站交流電力變壓器高壓側(cè)三根線，應(yīng)分別就近對地加裝氧化鋅避雷器。

（6）進入移動通信基站的低壓電力電纜，宜從地下引入機房。電力電纜在進入機房交流屏處，應(yīng)加裝避雷器，從屏內(nèi)引出的零線不做重復(fù)接地。

（7）移動通信基站供電設(shè)備的正常不帶電的金屬部分、避雷器的接地端，均應(yīng)做保護接地，嚴禁作接零保護。

（8）移動通信基站的直流工作地，應(yīng)從室內(nèi)接地匯集線上就近引接，接地線截面積應(yīng)滿足最大負荷的要求。

（9）移動通信基站電源設(shè)備應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準、規(guī)范中關(guān)于耐雷電沖擊指標(biāo)的要求，交流屏、整流器應(yīng)設(shè)有分級防護裝置。

（10）電源避雷器和天饋線避雷器的耐雷電沖擊指標(biāo)等參數(shù)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準、規(guī)范的要求。

4.3.2 鐵塔的防雷與接地。

（1）移動通信基站鐵塔應(yīng)有完善的防直雷擊及二次感應(yīng)雷的防雷裝置。

（2）移動通信基站鐵塔采用太陽能燈塔。對于使用交流電饋電的航空標(biāo)志燈，其電源線應(yīng)采用具有金屬外護層的電纜，電纜的金屬護外套應(yīng)在塔頂幾進機房入口處的外側(cè)就近接地。

4.3.3 天饋線系統(tǒng)的防雷與接地。

（1）移動通信基站天線應(yīng)在接閃器的保護范圍內(nèi)，接閃器應(yīng)設(shè)置專門雷電流引下線，材料宜采用40×40mm的鍍鋅扁鋼。

（2）基站同軸電纜饋線的金屬外護套，應(yīng)在上部、下部和走線架進機方入口處就近接地，在機房入口處的接地，應(yīng)就近與地網(wǎng)引出的接地線妥善連通。

（3）同軸電纜饋線進入機房后，與通信設(shè)備連接處應(yīng)安裝饋線避雷器，以防止自天饋線引入的感應(yīng)雷。

4.3.4 其他設(shè)備的防雷與接地。

（1）移動通信基站的建筑物應(yīng)有完善的防直擊雷及抑制而次感應(yīng)雷的防雷裝置（避雷網(wǎng)、避雷網(wǎng)和連接器等）

（2）機房頂部的各種金屬設(shè)施，均應(yīng)分別與屋頂避雷帶就近連通。機房頂部的彩燈應(yīng)安裝在避雷帶下方。

（3）機房內(nèi)走線架、吊掛鐵架、機架或機殼、金屬通風(fēng)管道、金屬門窗等均應(yīng)做保護接地。

5. 結(jié)束語

（1）隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展，移動通信站點的設(shè)備和防雷措施也在不斷革新，只要在工程實際中不斷調(diào)查優(yōu)化研究，充分認識雷電可能的入侵途徑，采取全方位、多層次綜合防護，就能取得有效的防雷效果。

（2）基站防雷系統(tǒng)工程是保證通信網(wǎng)絡(luò)暢通、人員和設(shè)備安全的重要環(huán)節(jié)，涉及基站鐵塔、天饋線、土建、供電、設(shè)備安裝以及周圍建筑等許多方面，需要我們樹立長遠的戰(zhàn)略目標(biāo)，不斷總結(jié)經(jīng)驗，從現(xiàn)實入手，不斷提高防雷技術(shù)水平和基站的防雷能力。

參考文獻

[1] 《移動通信基站防雷與接地設(shè)計規(guī)范》（YD5068-98）.

[2] 張殿富. 《移動通信基礎(chǔ)》.中國水利水電出版社.

[3] 國家標(biāo)準.建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-94（2000年版）[S].北京：中國計 劃出版社，2001，（2）.

[4] 中南建筑設(shè)計院主編.建筑物防雷設(shè)計安裝99D562[M].北京：中國建筑標(biāo)準 設(shè)計研究所出版，1999，（12）.

[文章編號]1619-2737（2016）03-26-492

[作者簡介] 任海波（1982-），男，職稱：助理工程師，工作單位：陜西省天然氣股份有限公司，2007年畢業(yè)于黑龍江大學(xué)通信工程專業(yè)，主要從事天然氣長輸管道的站控系統(tǒng)、自控系統(tǒng)、通信基站以及長輸管道SCADA系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的安裝與調(diào)試工作。