移动通讯基站防雷接地技术分析

李宁春 李涛 薛光昕

【摘要】 现代化移动通信基站是一个快速发展的行业，防雷接地对基站有重要作用。本文根据移动通讯基站防雷接地的重要性，介绍了移动通信基站系统防雷设计和几点综合防雷措施。

【关键词】 移动通信基站 防雷接地 雷电感应

引言：21世纪是一个网络信息化时代，尤其近几年移动通信网络覆盖范围不断扩大，已经深入影响到现代化信息建设，通讯基站承担着大量的通信传输任务。由于移动通信频段采用甚高频和特高频段，其电波为直线传播，要求基站建立在位置较高的地方，且基站大部分设备组成为微电子设备，电磁兼容性低，抗雷击、干扰能力弱，增加了雷击风险性。根据移动通信基站现实行的规范为《通信防雷与接地工程设计规范》要求，基站的接地电阻应小于5Ω，一旦发生雷击，不仅会造成通信设备损毁，还给附近居民的生活各方面带来不便，因此必须重视移动基站防雷接地，掌握防雷接地技术，确保基站长期安全运行。

1.移动通讯基站防雷接地的重要性

1.1基站位置增加雷击风险

当前移动通信技术的发展速度较快，一般架设的BTS天线位于室外高处，带电的云层会在天线上产生感应电荷。若天线与地面之间有直流通路，感应电荷可泄流入大地，不会因为高电位差产生放电。在干燥条件下砂土与天线的摩擦之间产生静电，通过接地可以减少雷击破坏，因此防雷是BTS设备安装设计中的一个重要问题。

1.2雷电通过架空管线进入

移动通信基站的架空管线是引起雷击的重要途径，雷云放电产生在空间内形成强大电场，架空的管线靠近终端时，电场中突出的物体易出现感应电荷的集中，从而增强了电场周围的强度，架空管线易在尖端发生放电被雷电击中，雷击的同时还可能烧坏基站的通讯设备。

1.3雷电电磁感应

接闪器在接闪过程中受强大雷电流影响，在接闪器周围和引下线周围产生较大瞬间电磁场，强磁场的作用下，处于磁场内的导体产生过高电压，易造成通信设备的损坏。

2.移动通信基站系统防雷设计

2.1移动通信基站组成系统和基本防雷接地要求

基站系统一般由GSM无线蜂窝基础设施，BSS通过无线接口与移动台直接连接，主要负责无线路径上发送、接收和管理的设备。规范的GSM结构和BSS系统包括基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）。基站收发台包括无线发射和接收设备、天线及无线接口特有的信号处理部门。任何一部分组成都包含有大量弱电子电路设备，抗雷击能力较低。

防雷接地系统是由大地、接地电极、接地引入线、地线汇流排及接地配线五个部分组成。其中大地具有大容电量；接地极用于泄流；接地引线用在接地电极和室内地线汇流之间起连接作用；地线汇流排为汇集接地配线所用的母线铜排；接地配线是连接设备到地线汇流排的导线，每一个组成都对应各自防护功能。整个接地系统的要求包括各种接地电阻（土壤电阻、地电极自身电阻等），不同设施对电阻的要求不同，要对其正确规划，规范参数。另外是联合接地要求，联合接地需要建立电源、工作地等公共地线连成电气一体化的公共防雷地网。在基站中，防雷接地采用泄流接地；工作接地为直流电源接地；保护接地为室内设备机壳接地。

2.2移动通信基站地网防雷设计

移动通信基站地网设计的目的是为了降低雷电流路径上的接地电阻，确保阻值在最低范围内，接地电阻计算公式： 。式中，R为接地电阻（Ω），C为接地体电容（F），p为大地电阻率（Ω.m），εt为大地的相对介电系数，ε为εt大地的介电系数（F/m）。接地网的电阻和接地网面积有关，可根据接地网和冲击半径的具体情况设计发挥接地作用。任何接地网的面积在工频时都可以看成等位面，若多根接地体在地中构成网状接地体，在冲击电流作用下，土壤电阻率和介电系数一定的情况下，接地网的冲击等效半径是一个常数，且比接地网面积等值半径小；工频时接地电阻和接地网面积的平方根为反比，接地体被得到充分利用。接地网的电位受接地体电感作用影响出现不均匀，离开雷电流引入点越远其接地体电位越低，只有雷电流引入点附近的一块接地网起到分流作用，且分流大小与所处面积成正比。

对移动通信地网优化设计时，需要根据基站所处的位置和环境，控制接地网大小在400m?内，可提高雷击冲击等值半径利用率。若大地电阻率低于500Ω.m时，地网可小于400m?。通过外引水平接地体，可增强地网利用率；另外在冲击等值半径处打入一圈垂直接地体，可起到集中接地散泄雷电流作用。

引外接地法可有效保护一定通信基站的设备和人身安全，利用岩石间多缝隙，外引山下电阻率较低的土壤不仅节约投资，还可有效降低接地电阻。但要注意引外接地最大长度问题，避免影响接地效果。工频时分布在接地体上的电位较均匀，使接地体得到充分利用，但在雷电流作用下，增大了冲击电阻，接地引线越长，冲击电阻越大，且引線的电感作用，阻碍了雷电流引外接地体后半部分的泄放，增强了电阻。在对通讯基站进行引外接地优化设计时可利用公式正确估算引外接地线长度。当雷电流波头时间为3?s时，引外接地引线长度 ；当雷电流波头时间为6?s时， 。

3.移动通信基站综合防雷措施

3.1铁塔防雷与接地

移动通讯基站的铁塔应有完善的放直击雷及二次感应雷装置，可在铁塔顶部天线平台处、塔身中和塔基处设预留接地孔，若该两处接地点间距从大于60m时，可在网点间增设1个接地点，有利于分流。铁塔为落地塔时，铁塔地网与机房地网间每隔3～5m互旱接通，铁塔四脚与就近地网焊接。天线铁塔设有避雷针与铁塔焊接，确保避雷针良好接地，天线处于避雷针防护范围内。对于使用交流电的航空标志灯，其电源线可采用有金属外壳保护的电缆，并在机房入口处外侧就近接地。

3.2天馈线系统防雷与接地

基站馈线屏蔽层应在塔顶、馈线离开机身至机房转弯处上方0.5～1.0m处以及进入机房入口内侧3点妥善接地。若馈线及其他同轴电缆长度大于60m时，可在中间增加接地点，室内走线每隔5～10m接地一次。同轴馈线引入机房后，应与通信设备连接处安装馈线避雷器，防止自天馈线引入的感应雷。室内安装避雷器应紧靠馈线进建筑物的入口处。

3.3供电系统防雷与接地

按照电力电缆埋设要求，低压电力电缆进入基站机房埋地长度为15m，高压电力电缆埋地长度不小于200m；高压电力电缆架空时，对直击雷发生率高的山区，采用每隔3～5杆做简易地网接地。

参考文献

[1] 张雪中 浅谈移动通信基站的防雷与接地

[2] 李大伟 对移动通信基站中通信防雷分析

[3] 吕业华 移动通信基站防雷接地关键点探讨 技术与市场 2011-06

[4] 艾喜臣 边登程 周子富 移动通信基站防雷规范要点浅析

第一作者简介：李宁春，（1965.6），男，汉族，陕西岐山人，大专学历，通信助理工程师，从事气象通信等工作 。