移动通信基站的雷电引入途径与防护措施

[摘要]：现代社会的进步带来了移动通信业的飞速发展，移动通信基站的数量亦日渐增多，可靠的雷电防护是移动通信基站设备正常运行的重要保障，是事关通信网络能否畅通的重要因素。本文将从雷电的类型、基站引入雷灾的主要途径和移动通信基站雷电防护的措施三个方面展开论述。

[关键词]：基站系统 引入途径 防护措施 直击雷 感应雷

1.引言

近年来，随着移动通信技术飞速发展，通信设备可靠性日益提升，后台的维护方法与保养技巧更加有效，移动通信基站的运行可靠性也得到大力提高，但是，由于各类通信设备电路集成度的大大提高，使得设备对雷电的敏感程度也同步增高，于是，雷害问题迅速凸显出来，由雷击导致设备损坏和信息传输中断，甚至威胁到基站维护人员的生命安全，严重影响到社会生产和群众生活。

2.雷电的类型

雷电是天空中带电云层对地面物体产生的剧烈放电现象，通常伴有闪电和雷鸣，分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。其中，电磁脉冲主要影响电子设备，云闪则对人类危害最小，直击雷威力最大。当移动通信基站遭受雷击时，将主要表现为直击雷、感应雷、地电位反击3种危害形式，直击雷的产生概率最小，但危害情况最严重；感应雷是目前移动通信基站存在的主要危害形式。

3.雷电侵入移动通信基站的主要途径

移动通信基站是一个综合系统，分城区站、城郊站和高山站基站，雷电侵入移动通信基站的主要途径表现为：

（1）从天馈系统进入移动通信基站

由于绝大部分的基站是位于高楼或是高山上，其海拔高度均要高于周边的其他建筑物，尤其是暴露在外的天馈部分则自动成为了雷击的选择对象，通信铁塔作为雷电对地放电的主要接闪通道，很容易导致其他基站设备遭受雷击。当基站铁塔遭受雷击时，铁塔上会出现很高的雷电过电压，相应地会在天馈线上感应较高的雷电过电压。若天馈线在进入基站前未接地处理或接地不当，天馈线上感应出的雷电过电压就会沿天馈线窜入基站进而损坏设备。

（2）从信号传输线路进入移动通信基站

信息产业部YD5068-98中指出：“信号电缆应由地下进出移动通信基站，电缆内芯线在进站处应加装相应的信号避雷器，避雷器和电缆内的空线均应做接地保护。站区内严禁布放架空缆线。”实际中常出现信号线架空进入基站引入雷电流。当有不带电的线缆或其他金属件从户外引入基站内时，则一定要对这种金属件做接地处理，否则雷电流将进入基站损坏设备。

（3）从光缆加强筋进入移动通信基站

现在，随着3G站的建立，由于光纤传输容量大、系统质量轻、抗电磁干扰能力强等特点，光缆从室内走向室外，不仅在通信传输设备中有大量光纤接口，在天馈部分也开始引入光缆。当有雷击发生时，露天架空敷设的传输光缆由于带有金属加强筋，很容易感应上雷电过电压。若传输光缆进入基站前对其加强筋末端的处理不当，加强筋上感应出的雷电过电压会沿着光缆进入基站，很容易造成加强筋在机柜内部对导体拉弧放电，进而损坏通信设备。

（4）从电源系统进入移动通信基站

信息产业部YD5068-98规范中指出：“进入移动通信基站的低压电力电缆宜从地下引入机房，其长度不宜小于50m。电力电缆进入机房时在交流屏处应加装避雷器，从屏内引出的零线（N线）不做重复接地。”尽管目前移动通信基站的交流电源引入大都采用架空电源线直接引入的方式，但由于电力电缆直接暴露在空中，当发生雷击时，空间电磁场在电力电缆上感应出的雷电过电压则沿着电力电缆进入基站，对机房的用电设备造成损坏。

（5）从机房内地网进入移动通信基站

目前的移动通信基站基本都建立了地网，当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，由于接地电阻的存在引起基站的地电位升高，进而对基站内部设备进行反击，将从基站内设备接地端口引入雷电流，倘若此时基站内设备接地不当，则会在接地线上感应出较大的感应过电压，进而损坏设备。同时，一级防雷箱的接地线过长，就会在接电线上产生较大的电压，从而击坏基站机房内通信设备，因此，这也成为雷灾引入的又一途径。

4.移动通信基站雷电防护的主要措施

随着防雷工作不断发展，根据国际上国际电工委员会颁布的IEC系列防雷标准、国内颁布的基于IEC标准的国标、行业标准以及中国移动通信集团关于通信基站雷电防护的相关要求，结合对雷电类型和雷害入侵基站的途径分析，移动通信基站雷电防护的主要目的就是通过“引”或 “泄”等方法把雷电流排斥、阻挡在机房、设备之外，减小雷电对移动通信基站设备和相关人员的危害，降低经济损失。移动通信基站雷电防护的主要措施表现为：

（1）对直击雷的防护措施

通过接闪器、引下线和接地体进行防护。

1）有铁塔的移动通信基站其铁塔本身是最好的接闪器，要求铁塔四周与屋顶避雷带的电气连接；如果移动通信基站附近无铁塔的，则宜优先采甩避雷网作为建筑物的接闪器；如果屋面有天线等通信设施可在局部加装避雷针保护，以减小通信站的雷击概率。其中避雷网的网格尺寸应不大于10 m×10m，避雷针应与避雷网可靠连接。

2）通过引下线进行雷电防护的原理是利用至少两根或多根良好接地并已经作好防腐处理的引下线，提高防雷装置可靠性，大大降低沿线压降，减少侧击危险，让雷电流均匀入地，便于地网散流，均衡地电位，减小感应雷的危险，确保及时有效地将雷电流导入大地。

在布置引下线时要注意几个方面：首先，相互之间的间距控制在18m以内，如果是在重要交换局和100m以上的通信楼，则其间距应控制在12m以内，沿建筑物四周均匀对称布置；其次，如果要加长则需要采用l0 mm的圆钢或相同面积的扁钢，与各层均压环焊接；最后，对于框架结构的建筑物，引下线可用建筑物内的钢筋来完成；有铁塔的移动通信基站，可用铁塔本身作为引下线。

3）接地体，是指在土壤中埋下起散流作用的直径大于50mm，壁厚大于3.5mm钢管、尺寸不小于50mm×50mm×5mm的角钢或尺寸不小于40mm×4mm的扁钢作为导体将雷电流安全有效地导入大地，实际应用中多采用接地体应采用多根接地体连接成环型，以方便雷电流的散流和内部电位的均衡。

（2）对感应雷的防护措施

感应雷主要表现为静电感应和电磁感应两种方式，它可以通过电力电缆、通信电缆、光纤和天馈线侵入通信基站，也可以通过空间感应侵入通信站的内部线路。

由于电力电缆的距离长且对雷电波的传输损耗小，所以危害最为突出的是从电源侵入的感应雷，故电源部分的雷电防护时移动通信基站雷电防护的重点。此外，感应雷虽然经过建筑物和机壳的屏蔽衰减后其能量大为减小，但由于站内许多设备的抗过压能力很弱，需要良好处理。

5.结束语

移动通信基站的雷电防护应作为一项综合系统工程，应根据各地地理环境和气象条件，结合现有移动通信基站雷电防护设备设施建设情况和引入雷灾的主要途径进行方案设计，选择合适的防护方法和防护措施，确保移动通信基站设备的正常运行和维护人员的安全。

参考文献：

【1】浅谈移动通信基站防护雷电灾害的有效措施.张宇楠[J].《中国科技博览》，2011年30期.

【2】中华人民共和国通信行业标准，YD 5098-2005，通信局（站）防雷与接地工程设计规范.

【3】3G移动基站综合防雷方案的应用. 苗晓培[J]..《硅谷》2012年21期.

【4】中国移动通信企业标准。QB-W-011-2007，基站防雷与接地技术规范.