通信基站防雷技術(shù)研究

張明智

【摘要】 本文通過(guò)對(duì)經(jīng)常遭受雷擊的基站進(jìn)行分析研究，分析了基站遭受雷擊的原因，并對(duì)基站的防雷技術(shù)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵字】 通信基站 防雷

一、引言

隨著我國(guó)移動(dòng)通信事業(yè)的快速發(fā)展，基站的數(shù)量逐年增多，特別是建在山區(qū)的鐵塔站也越來(lái)越多，這類基站很容易遭受雷擊。當(dāng)基站遭受雷擊時(shí)，基站內(nèi)通信設(shè)備損壞嚴(yán)重，造成基站退服，另外還嚴(yán)重威脅基站維護(hù)人員的生命安全。因此基站的雷電防護(hù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行具有重要意義，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信行業(yè)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)課題之一。

二、基站遭受雷擊原因分析

1、 外市電引入端未作防雷保護(hù)或保護(hù)不當(dāng)。雷電過(guò)電壓通過(guò)外市電引入進(jìn)入基站損壞設(shè)備的主要原因有：基站機(jī)房外市電終端桿上的電纜鎧裝護(hù)套和電纜套管未接地或接地不當(dāng)；外市電進(jìn)入基站后的配電箱未加裝一級(jí)SPD或防雷箱的接地線過(guò)長(zhǎng)。架空線直接暴露在空中且無(wú)任何的屏蔽措施，當(dāng)有雷擊時(shí)，空間電磁場(chǎng)會(huì)直接感應(yīng)到架空線中，感應(yīng)的雷電流會(huì)沿著電力線竄入基站，對(duì)基站的用電設(shè)備造成嚴(yán)重的安全隱患。如果不安裝一級(jí)SPD，僅靠開(kāi)關(guān)電源內(nèi)的二級(jí)SPD來(lái)泄放雷電流其容量是不夠的，極易造成二級(jí)SPD及被保護(hù)設(shè)備的損壞。防雷工程是項(xiàng)系統(tǒng)工程，只有通過(guò)分級(jí)泄放、多級(jí)防護(hù)才能達(dá)到理想的防護(hù)效果。

2、機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備沒(méi)有形成等電位的均壓環(huán)。大量資料表明，基站的防雷效果和接地電阻的大小并無(wú)直接關(guān)系。當(dāng)基站遭受雷擊時(shí)，接地線電感壓降對(duì)設(shè)備的影響遠(yuǎn)大于接地電阻對(duì)設(shè)備的影響。如果用電設(shè)備間沒(méi)有形成等電位，就會(huì)在設(shè)備間形成大的電位差，這個(gè)電位差有時(shí)足以使設(shè)備發(fā)生損壞。

3、基站內(nèi)設(shè)備直流輸入、輸出端未作防雷保護(hù)。基站內(nèi)直流設(shè)備，特別是愛(ài)立信RBS2202設(shè)備，如果未加裝直流防雷器很容易遭受雷擊。當(dāng)有雷擊通過(guò)地網(wǎng)泄放電流時(shí)，會(huì)使直流電源正負(fù)極的電位瞬間抬升，造成夾在中間的設(shè)備發(fā)生損壞。由于地電位抬升有時(shí)會(huì)從前端（開(kāi)關(guān)電源直流輸出口）引入損壞設(shè)備，也有可能從后端（用電設(shè)備的直流輸入口）引入損壞設(shè)備，所以應(yīng)該在直流電源的兩端分別加裝防雷器。

4、天饋線進(jìn)入饋線窗之前接地不良或未接地。當(dāng)鐵塔基站遭受雷擊時(shí)，鐵塔上會(huì)有較高的過(guò)電壓，相應(yīng)的會(huì)在饋線上感應(yīng)很高的雷電過(guò)電壓，如果饋線在進(jìn)入饋線窗前未進(jìn)行接地處理，雷電過(guò)電壓會(huì)沿饋線竄入機(jī)房損壞設(shè)備。

5、傳輸光纜的加強(qiáng)筋接地不良或未接地。當(dāng)有雷擊發(fā)生時(shí)，露天架空敷設(shè)的傳輸光纜由于光纜加強(qiáng)筋的存在很容易感應(yīng)上雷電過(guò)電壓，如果在機(jī)房?jī)?nèi)光纜加強(qiáng)筋末端的處理不當(dāng)，很容易造成加強(qiáng)筋在機(jī)柜內(nèi)部對(duì)導(dǎo)體拉弧放電，進(jìn)而損壞通信設(shè)備。

6、無(wú)線機(jī)柜E1口未作防護(hù)。從雷擊損壞設(shè)備的數(shù)據(jù)看，基站收發(fā)信設(shè)備的DXU（核心控制板）、DF架損壞的機(jī)率要比其他設(shè)備的機(jī)率高。如果這類設(shè)備損壞，則直接會(huì)造成基站閉站。因此應(yīng)在E1口加裝防雷器，形成瞬態(tài)等電位。

三、基站綜合防雷方案

1、 機(jī)房的地網(wǎng)建設(shè)。如圖1，從鐵塔的地網(wǎng)引入機(jī)房?jī)?nèi)地排時(shí)，必須從地網(wǎng)四周的兩點(diǎn)以上引出扁鋼至機(jī)房?jī)?nèi)部，禁止從地網(wǎng)四角引出扁鋼，保證機(jī)房?jī)?nèi)地排和整個(gè)地網(wǎng)有可靠的電氣連接。

2、機(jī)房?jī)?nèi)增設(shè)均壓環(huán)。在機(jī)房?jī)?nèi)架設(shè)環(huán)形的均壓環(huán)（等電位連接排），材料采用40×4mm熱鍍鋅扁鋼，確保閉環(huán)、電氣連接和防腐措施可靠。均壓環(huán)與地網(wǎng)的連接至少需要兩處，接地引入點(diǎn)位置應(yīng)分別靠近一級(jí)電源和饋線處。機(jī)房?jī)?nèi)各設(shè)備應(yīng)就近與均壓環(huán)用16mm2導(dǎo)線進(jìn)行可靠連接。

3、交流外市電引入和機(jī)房?jī)?nèi)直流設(shè)備的防護(hù)。（1）機(jī)房外市電引入電纜建議采用鎧裝電纜埋地且兩段接地的方式引入，埋地距離不小于15米。（2）在基站總配電箱處安裝一級(jí)防雷箱用于泄放雷電流，且一級(jí)防雷箱的接地電纜應(yīng)盡量短、粗、直。（3）在開(kāi)關(guān)電源的直流輸出端和RBS2202直流輸入側(cè)安裝直流防雷器，阻斷雷電流對(duì)設(shè)備的危害。

4、饋線和光纜的防雷措施。為防止饋線上的雷電感應(yīng)對(duì)其它線纜和設(shè)備產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓，在饋線進(jìn)入機(jī)房前必須將饋線外皮金屬層接地，必須接至饋線地排禁止接到等電位環(huán)上。為防止光纜加強(qiáng)筋上的雷電感應(yīng)對(duì)其它線纜和設(shè)備產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓，光纜不能與交流引入電纜同路由，對(duì)光纜加強(qiáng)筋在饋線窗處應(yīng)切斷并就近接至饋線地排禁止接到等電位環(huán)上。

5、瞬態(tài)等電位連接。在無(wú)線機(jī)柜的E1口加裝信號(hào)防雷器，用于對(duì)無(wú)線機(jī)柜和DF盒之間的2M線上感應(yīng)的過(guò)電壓防護(hù)。

四、小結(jié)

基站防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要從建筑物防雷、雷電過(guò)電壓防護(hù)以及有效的等電位連接和接地等因素綜合考慮。此外，基站的防雷工作不能一勞永逸，必須在每年雷雨季節(jié)前對(duì)容易遭受雷擊的基站進(jìn)行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)維修和改造，只有這樣才能真正有效的減少雷擊災(zāi)害。