探析通信基站引入雷电的主要途径及防护措施

王社峰

（中铁一局集团电务工程有限公司，陕西 西安 710054）

随着通信行业的迅速发展，微电子设备得到广泛应用，通信设备的集成度越来越高，其耐压水平也越来越低。由于移动通信基站分布范围广，位置处于制高点，容易遭受雷击灾害，雷电具有很强的破坏性，一旦通信基站遭受雷击，容易造成通信设备损坏，通信信号中断，给社会带来较大的经济影响，因此做好移动通信基站的防雷是一项重要的工作。

1 雷击移动通信站的主要途径

1.1 雷电通过基站铁塔和天馈线侵入

一般的基站铁塔高度为40～60 m，有些高达70～90 m。当铁塔的避雷针受到直接雷击时，雷电流通过铁塔，经其接地装置散流入地，使地网地电位升高，导致基站地网与设备之间产生很高的电位差而形成地电位反击，对通信设备造成损坏。如果天馈线为同轴电缆，在导体上感应出较强的感应电流，即为同轴电缆的感应电流。感应电流经同轴电缆从铁塔天线进入基站机房，进入收发信机，烧坏移动通信设备。

1.2 雷电通过架空管线侵入

移动通信系统基站的架空管线是引入雷害的重要途径。当雷云放电时，其空间形成强大的电场，在架空管线靠近终端时，主要成分是水平电场，出现在电场中的突出物体最易出现感应电荷的集中，使其周围电场强度显著增加，架空管线很容易发生尖端放电而被雷电击中。当架空管线遇雷电侵袭时，将过电压引入基站机房，很可能烧坏基站的通信设备。雷云对地放电也会在架空管线上感应过电压，该过电压也会对电源设备造成威胁。

1.3 雷电电磁感应影响

接闪器在接闪过程中，雷电流强度大，放电时间短，在接闪器和引下线周围将产生较大的瞬时电磁场。在强磁场作用下，处于磁场中的导体将产生高达几千至几万伏的感应电压，如此高的感应电压势必会造成通信设备的损坏。移动通信设备是集成化较高的设备，耐冲击力相对较差，因此受雷电感应的影响较大。

1.4 基站机房引入雷电

当基站机房建在山顶上，机房的海拔很高时，直击雷可能绕过避雷针从横向及斜面击中被保护物，这种现象叫雷电绕击。在这种情况下，孤立的避雷针往往已不能防御雷电对机房的直击。因此，基站机房必须采取必要的防雷措施。

2 通信基站的综合防雷措施

2.1 铁塔的防雷

铁塔顶部天线平台处、塔身中部及塔基处应预留接地孔，或将附近塔身紧固螺栓改用加长紧固螺栓作接地点。因铁塔较高，上述相邻2个接地点之间距离超过60 m时，需在该网点之间增加1个接地点。一定要保证连接点的数量和分散性，以利于分散雷电流。铁塔为落地塔时，其铁塔地网与机房地网之间应每间隔3～5 m相互焊接连通1次，且至少有2处相互连通，铁塔四脚与其他地网就近焊接连通。移动通信天线应有防直击雷的保护措施，天线铁塔设避雷针并与铁塔焊接，天线安装位置应在避雷针的防雷保护区内。避雷针与铁塔焊接的目的是确保避雷针有良好的接地线，以保证雷电流及时流入大地。

2.2 架空管线的防雷

连至机房的电力线、光缆等架空管线不能直接进入，应分类穿入金属管埋地后进入机房。若路程较长，则电力线、光缆两端均应加装保护装置。金属管两端分别与地线焊接，焊点要作防腐处理，电力线与信号线不能混合走线。各系统的接地应按照安装要求，分别接至各自的接地汇流排，再统一接至室内接地排。机房内直流电源接地线从室内地线排上引入，与保护地各自独立，再接入接地汇流排上，且不共用引线。

2.3 天馈线的防雷

馈线屏蔽层应在塔顶、馈线离开塔身至机房转弯处上方0.5～1.0 m处、进入机房入口后的内侧3点妥善接地。当长度超出60 m时，应在其中间增加接地点，使相邻2个接地点间距离不超过60 m，室内走线架应每隔5～10 m接地1次。某些厂家要求馈线进入室内后加装避雷器，避雷器的安装位置应尽可能紧靠馈线进建筑物的入口处。

2.4 通信机房的防雷

对于通信机房的防雷问题应包括机房的建筑物防雷接地、机房设备和供电系统的防雷接地。一是建筑物的防雷和接地。通信机房天面应按规范要求设置避雷网，机房四角应设引下线，机房屋顶上金属设施应分别就近与避雷带焊接连通。当通信站点天线铁塔位于机房旁边时，铁塔地网与机房地网之间，应每间隔3～5 m相互焊接连通1次，且至少有2处相互连通。当通信站点天线铁塔位于机房屋顶时，其四脚应在屋顶与雷电流引下线分别就近连通。建筑物金属窗框、电缆屏蔽层、设备外壳等也应与主钢筋作可靠连接，形成等电位体。二是供电系统的防雷和接地。通信机房内等电位接地端子板之间应采用螺栓连接，其连接导线应采用截面积不小于16 mm2的多股铜芯导线，穿钢管敷设。出入机房的电缆金属护套在入站处应作保护接地，电缆内芯线在进站处应加装避雷器，电缆内的空线对亦应作保护接地。机房内的走线架应每隔5 m接地1次，走线架、吊挂铁件、机架（或机壳）、金属通风管道、金属门窗以及其他金属管线均应良好接地并相互连通。通信机房的供电电力变压器不宜与通信机房在同一建筑物内，若其安装在通信机房内时，高压电力电缆长度应不小于200 m，在与架空电力线的接头处，电缆金属外护层应就近接地，电缆内3根相线应分别对地加装氧化锌无间隙避雷器。

2.5 等电位连接

移动通信基站地网应按均压、等电位的原理，将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网，基站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入。对于高土壤电阻率地区的高山基站地网，除了要降低其地阻值外，最重要的是进行等电位连接、屏蔽以及均压处理，以达到各部分之间的电位分布均匀，使电位差为“零”，从而确保雷电流不会对各部分造成高压反击及减小电磁干扰。

2.6 降低接地电阻值

国家标准要求移动基站地阻值应小于5 Ω，在高土壤电阻率地区，降低接地电阻的常用方法有以下几种：①采用多支线外引接地装置，外引长度应不大于有效长度；②接地体埋于较深的低电阻率土壤中；③采用降阻剂；④换土。实践证明，换土的方法是改良土壤从而降低接地电阻值的最好方法，其做法是用电阻率较小的粉状矿泥、塘泥、田泥、黑土、陶土等物质换掉地网内电阻率较高的土壤。