通信基站設備的防雷措施

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發生瞬時放電現象，直擊雷的危害主要針對室外物體，比如天饋、空調室外機以及室外變壓器等等。通常我們把防直擊雷的系統稱為外部防雷系統，一般采用避雷針、避雷帶等傳統的避雷設備，規范設計、合理安裝實現有效防御直擊雷的目的。所謂感應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生電磁感應，比如傳輸信號線路、電力傳輸線路以及基站內部各類設備的連接線等等，這種電磁感應可能會侵入到設備中，對串聯在線路中的或者終端的電子設備造成損害。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備同時產生感應雷過電壓的現象，并且這種感應高壓會被基站的供電線、信號中繼線等引入系統中，并傳送至很遠的距離，進一步擴大雷害的范圍。基站供電線路、饋線、光纜等均可能引入感應雷產生的感應電壓，對交流配電箱、開關電源、傳輸設備、監控設備等產生破壞。因此防護感應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，常見的防護措施包括安裝浪涌保護器、屏蔽、接地等方法。對于球形雷而言，通常某些特殊的地理環境或者地理位置才可能發生球形雷，其不具代表性，此處不做贅述。

2 雷電的入侵途徑

強雷電流會通過移動通信基站建筑物金屬體、通信設備金屬外殼的電氣連接等直接流入通信設備內部，損壞通信設備；強雷電流脈沖流經基站柱或者梁金屬體時會向機房空間發出雷電磁脈沖，機房內電纜線、通信設備上耦合產生感應電壓損壞通信設備；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房而損壞通信設備；還會通過基站建筑物的地線下地，由于地網中有相應數值的接地電阻，所以雷電流就會在地網上產生很高的地電位升，通信網絡設備會由于不同地點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備造成破壞，局外金屬纜線長度過長，雷電經過之處會發出雷電磁脈沖，金屬電纜上產生感應電壓，整條線上的雷電壓累積起來沿著電纜涌入機房，損壞通信設備；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入房損壞通信設備；此外，基站建筑物附近落雷會產生強大的雷電磁脈沖，通過空間電磁感應基站金屬纜線上會直接產生感應電壓損壞精密的核心電子設備等。

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共包含三個部分，即避雷針、引下線以及接地地網，對于整個防雷系統而言，這三個模塊缺一不可，三者構成一個完整的電氣通路，一旦系統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；而在通信基站內主要是天饋線系統、機房建筑物等會受到直擊雷的損害。要合理的設計避雷針的保護角，保證接地系統的性能良好。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中，起到散流的作用人；而接地網就是將需要接地的系統統一的連接到一個地網上，或者利用地下或地上用金屬把各系統原來的接地網連接起來，形成一個電氣相通的、統一的接地網，因為所有的防雷系統均需通過接地系統向大地泄放雷電流，才能實現保護設備與人身安全的目的，因此接地系統的性能一定要得到保證。具體而言，基站接地系統包括建筑物地網、鐵塔地、電源地、邏輯地以及防雷地等，各地網相對獨立，且保持特定的距離，以免發生地電位反擊事故。所以如果接地系統之間的距離與規范要求不符，則要將其連在一起，如果受到環境條件的限制無法連接，則可以利用地電位均衡器進行等電位連接。

3.2 內部防雷

外部防雷要與內部防雷相結合，才能更有效的保證基站的安全性。具體而言，內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，因為金屬屏蔽具備趨膚效應，其所產生的吸收與反身作用可以將周圍的電磁場進行分割，并且有效減少單獨屏蔽對絞線之間的串音。防雷器則是一種過壓保護電子器件組合，其具備低壓狀態下呈高阻開路狀態、高壓狀態下呈低阻短路狀態的特點，可以承受大電流通過。在供電線路上并聯防雷器，一旦遇到雷擊時會立即呈現短路保護設備不受損害。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。其實所謂的等電位連接是指把建筑物金屬材質的設備做良好的電氣連接，包括通風管道與下水管道、大件金屬物體以及建筑物的梁與柱內鋼筋等等，并且可以實現與所有接地網良好的電氣連接；這種連接方法可以保證系統在受到雷擊時，整個建筑形成一個統一的帶電體，大幅降低了每部分的電位差，特別是各類金屬材質物體之間，幾乎沒有電位差，因此不會發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，饋線進入機房后會先連接避雷器，再利用1/2跳線將其引起至BTS機架；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饋線頂部接頭約1m處，桿體底部、進機柜后以及機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，2012(4).

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