试论如何实现移动通信基站的防雷与接地

摘要：为减少雷电对移动基站的危害，文章简要分析接地防雷系统的组成及基本要求，进而提出了移动通信基站防雷接地措施望能提供一些帮助。

关键词：移动通信基站 防雷接地 组成 基本要求 措施

近十年，移动通信行业迅速发展，通信网络覆盖全国，而移动通信基站的正常运行是移动通信畅通的保障。长期以来，移动通信基站遭受雷击损坏设备、影响信号发射等情况频繁发生。特别是在雷暴日数多和雷暴强度较高的地区，雷电灾害事故更为严重。移动通信基站的供电系统和站房内设备的正常运行，是保证信号正常发射和接收的基础，因此做好移动通信基站的防雷措施至关重要。

1.接地防雷系统的组成

接地防雷系统是由大地、接地极、接地引线、设备接地线、接地汇流排五部分组成。其中，大地具有无限大的容电量和导电性，是非常好的公共零电位；接地极是与大地电气接触的金属部件，可使电流通过某些部件扩散到大地中；接地引线是指把接地电极与机房中的接地铜排连接起来的导线；接线汇流排是指把所有需要接地设备的地线汇集起来的铜排；设备接地线是连接接地铜排到设备之间的接地导线。

接地极铁路一般采用角钢制作，每根角钢为2.5m，垂直打入地中，然后用扁钢把所有角钢连接起来，角钢的间隔一般是2～2.5m，需要的角钢组数要根据地质情况，直到接地电阻满足要求为止。对于特殊地质还需要加入降阻剂才能满足接地电阻的要求。

2.防雷接地系统的基本要求

防雷接地系统的基本要求如下：

①接地电阻：包括地电极自身的电阻、土壤的电阻、土壤和地电极之间的接触电阻、接地引线的电阻等。通常除土壤电阻外其它电阻都非常小，可忽略不计，所以接地电阻主要是指土壤电阻。如何来降低接地电阻是实现雷电流泄流的关键，雷电流通过引下线的全部电压降的计算公式为：

U=iR+Ml dI（t）/dt

公式中，U为电压降，kV；i为雷电流，A；R为接地电阻，Ω；M为单位长度的电感，约为1.5 μH/m；l为接地引下线的长度，m；d I（t）/dt为雷电流的陡度（雷电流I（t）对时间的微分），kA/μs。从上面的公式可以看出，要使瞬间内冲击接地电压降值越小，就必须使接地电阻阻值变得越小，这样设施被雷击的机会就越小。通常不同设施对接地电阻的设计要求也不同，交换中心、基站机房内接地电阻值要求不应大于1Ω。基站、直放站和漏泄同轴电缆的接地电阻值要求不应大于4Ω，对于年雷暴日小于20d的地区，接地电阻值可不大于10Ω。铁塔单独设置防雷接地体时，接地电阻值不应大于10Ω。所以在接地防雷系统设计时要按规范要求，根据不同的条件，设计出合理的参数。

3.移动通信基站防雷接地措施

1）铁塔及天馈线防雷

由于移动通信基站天馈线一般都会建设在较高的位置，所以直击雷是破坏移动通信基站正常运行的一个重要因素。这就要求我们合理的假设避雷针并且保证其与楼顶避雷带或者铁塔地网的可靠连接。与此同时，馈线的引雷也不容小觑。一般馈线都较长，很容易受到感应雷的影响，从而破坏基站设备甚至导致基站无法正常运行。一般对于馈线防雷，最简单也是最有效的方式就是接地处理，用来释放感应电荷。普通的馈线需要三点接地，首先是天线下方拐弯处需要进行一次接地，再一个就是馈线中间需要接地，馈线进入机房前需要进行第三点接地。根据《移动通信基站防雷与接地设计规范》规定，如果馈线长度大于60米，还需要在中间加设一点接地。

2）供电线路及通信线路防雷

通信设备的防雷应主要是防止雷电感应所形成的感应过电压、过电流对设备的损坏。对基站内的各种电子、电器设备的防雷措施主要采用限压、分流的方法，即在电子、电器设备的电源线路上、馈线线路上及信号线路上分别安装电源避雷器。特别应强调电源线路上的防雷，统计表明，电子、电器设备遭受雷击，有70～80%以上是沿电源线路入侵感应雷电波所造成的，因此电源线路的电源避雷器防雷应是电子、电器设备防雷的重点。一般要采用三级保护，即在通信设备所在的建筑物的总配电柜处安装一级电源避雷器保护，在通信设备所在的楼层或房间的分电源处安装二级电源避雷器保护，在电子设备的用电前端安装三级保护电源避雷器。必须通过层层设防，逐步限压分流和放电，逐步消除雷电能量，才能确保电子、电器设备的安全。

对于进入机房内的光缆来说，因为光缆大部分含有金属加强筋和金属护套，因此可采用直埋光缆或普通光缆穿钢管埋地进入机房，埋地长度宜不小于50m，一般可从线路终端杆开始埋设，直埋光缆的金属屏蔽层或钢管两端应就近可靠接地。光缆安装时，应将光缆金属体和光缆终端盒内专用接地母排妥善连接，同时将该接地母排直接与室外馈线接地排相连。与此同时，在光缆与机房内设备相连之前应安装SPD。

3）机房内设备的防雷接地

机房内设备的防雷是基站防雷最后一道工序，也是基站防雷最重要的一道工序，万一雷电进入机房，而机房内部设备防雷工作没有做好，整个防雷工程将会功亏一篑。

首先，从大的方面来说，应做好机房内设备的保护接地和工作接地。保护接地是指为了防止在通信设备绝缘损坏或意外情况下金属外壳带电时强电流通过人体，将正常情况下不带电，而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分（即与带电部分相绝缘的金属结构部分）用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式以保证人身安全。工作接地是保持系统电位的稳定性，即减轻低压系统由高压窜入低压的原因所产生过电压的危险性，将设备的外露导电部分接地，在交直流电力系统的适当地方进行接地，交流一般为中性点，直流一般为中点。与此同时，应在用电设备的前端安装对于移动通信机房防雷接地，为了防止地电位反击，根据机房的地网铺设情况，可以采用等电位连接的方案。即在交流配电箱和机房的电源SPD 附近可以安装室内接地汇流排，为防止地电位反击，所有室内设备的接地都要接到室内接地汇流排。如果不方便，可以安装室内接地分汇流排，最后接至室内汇流排，再把室内接地总汇流排和室外接地排运用接地线和地网相连。

参考文献：

[1]建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）[S].北京：中国计划出版社，2011.

[2]建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[3]通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范（YD/T5098-2001）[S].北京：中国信息工业出版社，2001.