通信基站防雷設(shè)計(jì)方案

1、聯(lián)通通信基站防雷方案前 言 隨著通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，通信基站幾乎遍及全球每一個(gè)角落，目前地球極端氣候越來越多,雷擊災(zāi)害天氣對(duì)通信基站的影響也越來越嚴(yán)重。通信基站的設(shè)備大部分屬于微電子設(shè)備，近年來基站集成化小型化發(fā)展,其抗雷電、抗電磁干擾能力要求越來越高,而通信基站能否正常運(yùn)行是移動(dòng)通信的關(guān)鍵?；驹诮ㄔO(shè)時(shí)雖然已安裝了一些避雷裝置，但往往還是因雷擊而造成通訊中斷，給人們的生產(chǎn)和生活帶來了巨大的損失。因此，如何做好基站的綜合防雷工作，保障通信系統(tǒng)的安全，顯得尤為重要。移動(dòng)通信基站防雷是綜合、系統(tǒng)性的雷電防護(hù)工程,從基站的構(gòu)成特點(diǎn)、地理環(huán)境特點(diǎn)、系統(tǒng)設(shè)備工程界面等等全方位的考慮?；局饕晒╇婋娫丛O(shè)

2、施以及通信信號(hào)傳輸、基站系統(tǒng)設(shè)備組成。供電電源設(shè)施包括電力傳輸線、發(fā)電機(jī)、電力變壓器和基站交直流配電電源設(shè)備；通信信號(hào)設(shè)施包括微波傳輸信號(hào)收發(fā)、光纖傳輸、饋線和通信收發(fā)設(shè)備，各個(gè)設(shè)備之間緊密聯(lián)系，共同構(gòu)成了基站通信系統(tǒng)。從防雷的角度講，這些設(shè)備引入雷電的危害形式應(yīng)該是多種多樣的，主要包括直接雷擊、感應(yīng)雷擊、電磁脈沖輻射、雷電過電壓侵入和雷擊高電壓反擊，一旦某一設(shè)施遭受雷電襲擊，必然會(huì)直接影響到與它相連的其它設(shè)施，造成破壞，影響通信設(shè)備的正常運(yùn)行。根據(jù)通信基站遭受雷害的情況，我們將通信基站的組成概括為基站鐵塔、基站電力、信號(hào)傳輸和基站機(jī)房三個(gè)部分來討論基站的整體防護(hù)，著重闡述了每一組成部分各設(shè)施

3、的具體防雷措施。并應(yīng)用這些方法，對(duì)基站進(jìn)行了防雷方案設(shè)計(jì)。一、雷電對(duì)移動(dòng)通信基站的危害雷電是自然界中強(qiáng)大的脈沖放電過程，有天空中不同帶電云層之間、帶電云層和建筑物之間等等。雷電入侵移動(dòng)通信基站造成損壞是多渠道的。一般說來，我們可以把雷電放電對(duì)通信基站系統(tǒng)設(shè)備可能產(chǎn)生的危害形式劃分為下列幾類。雷電入侵基站渠道另外，按照國際電工委員會(huì)iec標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)雷電防護(hù)分區(qū)做了明確的區(qū)分，根據(jù)通信基站的系統(tǒng)設(shè)備的構(gòu)成和環(huán)境界面，可以將通信基站按下圖進(jìn)行防雷分區(qū)劃分：根據(jù)防雷分區(qū)概念,通信基站在防雷分區(qū)里面的環(huán)境分布情況1、直接雷擊影響在雷暴活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，雷云直接通過人體、建筑物或設(shè)備等對(duì)地放電所產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象，稱

4、之為直接雷擊。此時(shí)雷電的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產(chǎn)生的高電位，我們可由基站天線和機(jī)房遭受直擊雷的情況看出它對(duì)基站的危害。直接雷擊對(duì)基站的影響a、通信基站機(jī)房 當(dāng)雷電擊中獨(dú)立基站機(jī)柜或基站機(jī)房時(shí)，強(qiáng)大的雷電流變成熱能，雷電流的高溫?zé)嵝?yīng)將引起機(jī)房建筑物燃燒甚至金屬柜融化爆炸等。在雷電流過的通道上，物體水分受熱汽化而劇烈膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊性機(jī)械力，因而可使機(jī)房建筑物結(jié)構(gòu)斷裂破壞，導(dǎo)致人員傷亡，設(shè)備破壞。b、通信基站天線基站天線也是雷擊的主要破壞點(diǎn)，由于天線大多設(shè)置在機(jī)房的房頂上，也有一部分安裝在鐵塔上，從防雷角度來看，相對(duì)周圍環(huán)境而言，形成十分突出的目標(biāo)。雷電流在閃擊天線過程中將進(jìn)入與

5、天線相連的饋線，它沿著饋線可以傳送到很遠(yuǎn)的地方。除了在饋線上產(chǎn)生電或熱效應(yīng)，破壞其機(jī)械和電氣連接之外，當(dāng)它侵入與之相連的rru（分布式基站）、bts（傳統(tǒng)射頻拉遠(yuǎn)基站） 設(shè)備時(shí)，還會(huì)對(duì)rru、bts設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用。同時(shí)，它在rru、bts 設(shè)備處出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)大的雷電沖擊波及其反射分量，反射分量的幅值盡管沒有沖擊波大，但其破壞力也大大超過微電子器件的負(fù)荷能力，尤其是它與沖擊波疊加，形成駐波的情況下，便成了一種強(qiáng)大的破壞力。2、感應(yīng)雷擊在自然界大氣中從烏云密布到發(fā)生閃電放電的整個(gè)過程中，雷電活動(dòng)區(qū)幾乎同時(shí)出現(xiàn)三種物理現(xiàn)象，其中靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)兩種現(xiàn)象是可能造成感應(yīng)雷擊的危害形

6、式。感應(yīng)雷擊雖然沒有直接雷擊猛烈，但其發(fā)生的幾率比直接雷擊高得多。下面我們來分析一下高壓架空線、饋線分別在雷電靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)作用下是怎樣將雷害引入基站的。l 靜電感應(yīng) 當(dāng)雷電來臨時(shí)，雷云底部分布著大量的負(fù)電荷，它們將產(chǎn)生靜電場。高壓架空線路上將感應(yīng)出大量與雷云底部電荷符號(hào)相反的電荷，這種靜電感應(yīng)作用隨著與雷云正下方高壓架空線路的距離的增大而迅速減小。在雷云對(duì)地面或另一雷云放電后，雷云上所帶的電荷，通過閃擊與異種電荷中和。此時(shí)，高壓架空線路上雖未受到雷擊，但已聚積的電荷卻產(chǎn)生了很高的電壓，它必然要放電。而由于高壓架空線路與大地間的電阻比較大，感應(yīng)電荷不能在同樣短的時(shí)間內(nèi)相應(yīng)消失，這樣就會(huì)形成

7、高壓架空線路上的感應(yīng)高壓。當(dāng)電荷放電時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)很大的脈沖電流，其雷擊效果雖然比直接雷擊小一些，但由于電力線對(duì)雷電波的傳輸損耗小，雷電流幾乎無衰減的沿電力線進(jìn)入電源設(shè)備，也會(huì)造成設(shè)備損壞。l 電磁感應(yīng) 閃電電流在經(jīng)鐵塔入地過程中，在鐵塔周圍的空間產(chǎn)生磁場，這種磁場將隨時(shí)間而變化，其感應(yīng)作用隨著與落雷點(diǎn)的距離的增大而較快地減少。磁場在饋線同軸電纜的金屬屏蔽層上激發(fā)出感應(yīng)電流，屏蔽層的電阻會(huì)使屏蔽層產(chǎn)生相當(dāng)高的電壓降，此時(shí)，由于芯線上沒有感應(yīng)電流，即為電位零點(diǎn)，此電壓降就成為屏蔽層與芯線之間的電壓。而當(dāng)電壓超過設(shè)備的耐受能力時(shí)，設(shè)備損壞。l 電磁脈沖輻射 雷電放電產(chǎn)生的第三種物理現(xiàn)象就是電磁脈沖

8、輻射，閃電放電時(shí)，其電流是隨時(shí)間而非均勻變化的。一次閃電往往由幾個(gè)短脈沖放電組成，脈沖電流向外輻射電磁波，這種電磁脈沖輻射雖然也隨著距離的增大而減小，但卻比較緩慢，閃電的電磁脈沖輻射通過空間以電磁波的形式耦合到對(duì)瞬態(tài)電磁脈沖極其敏感的設(shè)備。隨著通信網(wǎng)日趨龐大，通信設(shè)備的集成化、數(shù)字化程度不斷提高。此類設(shè)備一般工作電壓低、耐壓水平低、敏感性高、抗干擾能力低，受雷電影響及損壞的幾率增大，即使是幾公里以外的高空雷閃或地面雷閃都可能造成設(shè)備故障或損壞。3、雷電過電壓侵入當(dāng)基站機(jī)房建筑物并不處于雷暴活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，或者雖然在雷暴活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，但機(jī)房設(shè)備已受到防直擊雷的避雷裝置的保護(hù)與屏蔽，有時(shí)仍會(huì)遭到雷害。其

9、原因可能是在電力電纜、同軸電纜或金屬管道上未采用防止雷電過電壓侵入的措施。下面以電力電纜為例說明雷電過電壓侵入對(duì)基站的危害。直擊雷或感應(yīng)雷都可能使電力電纜產(chǎn)生過電壓。這種過電壓沿著電力電纜從遠(yuǎn)處雷區(qū)或防雷保護(hù)區(qū)域之外傳來，侵入設(shè)備內(nèi)部，使交、直流電源和整流器損壞。由于雷電過電壓波沿電力電纜傳播的距離遠(yuǎn)，擴(kuò)散面大，特別是當(dāng)?shù)夭o雷電活動(dòng)，工作人員毫無準(zhǔn)備的情況下，突然襲來，所以，雷電過電壓侵入造成的損失也比較嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電子設(shè)備遭受的雷擊事故中，雷電過電壓沿電源線侵入設(shè)備而造成的雷擊故障，大約要占80。雷電過電壓入侵通信系統(tǒng)設(shè)備的各種方式4、高電壓反擊 在雷暴活動(dòng)區(qū)域中，當(dāng)雷電閃擊到基站的接

10、閃裝置上時(shí)，盡管接閃裝置的接地系統(tǒng)十分良好，其接地電阻也很小，但由于雷電流幅值大，波頭陡度高，雷電流流過時(shí)也會(huì)使接地引下線和接地裝置的電位聚升到上百千伏。如果基站的接地引下線與各種金屬管道或用電設(shè)備的工作地線間的絕緣距離未達(dá)到安全要求，則可能造成引下線與各種金屬管道或用電設(shè)備的工作地線之間放電，從而使這些金屬管道或用電設(shè)備的工作地線上引入反擊電流，造成工作人員和設(shè)備雷擊事故。因此，基站的防雷既要防直擊雷，又要防感應(yīng)雷，既要防止高電壓雷電波從金屬線纜輸入，也要防止高電壓反擊。二、通信基站整體系統(tǒng)防雷說明經(jīng)過長期的摸索與實(shí)踐，現(xiàn)在己形成一系列對(duì)通信基站防雷行之有效的方法和技術(shù)。這些成功的防雷方法和

11、技術(shù)，歸納起來有接閃、均壓等電位連接、接地、分流、屏蔽以及躲避等。將這些方法應(yīng)用于移動(dòng)通信基站的防雷，可在一定程度上減小雷電對(duì)基站的危害。雷電防護(hù)系統(tǒng)圖、基站鐵塔部分 通信基站的鐵塔部分包括天線、饋線(分布基站rru)和塔燈電源線，它們暴露于室外，受雷電的影響相當(dāng)大，應(yīng)盡可能做好其防護(hù)工作。利用基站鐵塔和常規(guī)避雷針，可以有效地保護(hù)天線免遭直接雷擊。a、接閃器大部分天線的防雷措施，主要是在通信鐵塔上安裝避雷針，這種方法經(jīng)濟(jì)、簡單，但應(yīng)嚴(yán)格按照以下要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。基站天線通常放在鐵塔上，天線安裝位置應(yīng)在避雷針的防護(hù)范圍內(nèi)。避雷針應(yīng)架設(shè)在鐵塔頂部，與鐵塔焊接，并做好焊點(diǎn)防腐處理。避雷針的架設(shè)高度按滾球

12、法計(jì)算，滾球半徑應(yīng)符合所選擇的防雷體系的保護(hù)等級(jí)，避雷針宜采用圓鋼或鋼管組成，當(dāng)針長為12m 時(shí)，可采用直徑為16的圓鋼或直徑為25的鋼管。避雷針應(yīng)與天線之間保持一定的間隔，防止由于避雷針的存在而損壞天線的輻射圖形，影響通信效果。b、防雷接地引下線 鐵塔本身就是良好的引下線，因鐵塔已良好接地，塔身截面足以安全通過雷電流。所以，只需接閃器與鐵塔有良好的電氣連接，并做防腐處理，即可保證雷電流及時(shí)流入大地，這樣既減少投資，又達(dá)到保護(hù)的目的。c、饋線基站的饋線一般采用同軸電纜，由于它已在避雷針的保護(hù)范圍內(nèi)，其引入機(jī)房的主要是感應(yīng)雷電波，所以，可采取屏蔽層接地的方法，將雷電流盡快泄入大地，減少對(duì)機(jī)房通信

13、設(shè)備的影響。應(yīng)將同軸電纜的金屬屏蔽層在塔頂與鐵塔的鋼梁連接，作為一個(gè)接“地”點(diǎn)；離開塔身至機(jī)房轉(zhuǎn)彎處上方0.51m 適當(dāng)位置與鐵塔鋼梁連接，作為另一個(gè)接“地”點(diǎn)；在機(jī)房入口處就近與地網(wǎng)引出的接地線妥善連通，作為第三個(gè)接“地”點(diǎn)。當(dāng)同軸電纜長度超出60m 時(shí)，金屬屏蔽層應(yīng)在鐵塔中部增加一處接“地”點(diǎn)，使相鄰兩個(gè)接“地”點(diǎn)間的距離不超過60m。電纜金屬屏蔽層接地可以防止高電位引入機(jī)房，在高電位到達(dá)電纜時(shí)，電纜金屬屏蔽層與芯線之間的絕緣介質(zhì)被擊穿，兩者連通。根據(jù)集膚效應(yīng)，電流被排擠到金屬屏蔽層而進(jìn)入大地，從而起到鉗制高電壓引入的作用。同軸電纜進(jìn)入機(jī)房后，在連接到基站通信設(shè)備前其芯線應(yīng)加裝天饋避雷器，

14、以便讓從芯線傳來的雷電能量泄放到大地，防止感應(yīng)雷的引入。上述是對(duì)于傳統(tǒng)射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)的饋線的防雷保護(hù),而在聯(lián)通基站現(xiàn)在大多采用分布式基站,分布式基站的rru在鐵塔上或房頂上就近與天線相連，目前的rru前端端口采用腔體濾波器，其本身具備非常好的防雷功能，可以不在設(shè)置饋線避雷器，但是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和防雷保護(hù)原則，也可以在rru和天線之間裝置饋線spd保護(hù)rru。c、其它設(shè)施 基站鐵塔頂部如設(shè)有航空標(biāo)志燈，對(duì)于使用交流電的塔燈，其電源線也是雷電流引入的途徑之一，應(yīng)采取必要的防雷措施，首先應(yīng)保證塔燈在避雷針的有效保護(hù)范圍內(nèi)。塔燈電源線應(yīng)穿金屬管布放或采用屏蔽電源線布放，屏蔽層、金屬管全長應(yīng)保持電氣上的連續(xù)。穿

15、線金屬管在鐵塔頂端與鐵塔鋼梁作可靠連接，在機(jī)房入口外側(cè)處應(yīng)與機(jī)房地網(wǎng)就近連通，為了加強(qiáng)屏蔽的效果，橫向布設(shè)的金屬管可每隔510m 就近接地，盡可能焊接，并處理好焊接點(diǎn)防腐防銹。塔燈電源線應(yīng)在機(jī)房入口外側(cè)對(duì)地加裝避雷器后再進(jìn)入機(jī)房。塔燈電源線若不穿金屬管，則必須采用有金屬護(hù)套的電纜，絕對(duì)不許只用普通電源線引接燈塔電源。2、基站電力傳輸部分 基站由市電或油機(jī)供電（現(xiàn)在新能源基站還有采用光伏、風(fēng)電一體的新能源基站），通過架空線將高壓電輸送到變壓器，經(jīng)變壓器變成低壓電后，再由電力電纜進(jìn)入基站交流配電屏。a、高壓架空線由于高壓架空線要經(jīng)變壓器、低壓電纜才進(jìn)入基站，所以，如何最大限度減小高壓架空線進(jìn)線段遭

16、直擊雷的概率，是我們應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)解決的問題。為了防護(hù)高壓架空線免遭直擊雷襲擊，宜在其上方架設(shè)避雷線，對(duì)高壓架空線進(jìn)線段進(jìn)行保護(hù)，避雷線的架設(shè)長度不宜小于500m。避雷線能將雷云對(duì)高壓架空線的放電引向自己并泄放到大地，防止高壓架空線遭受直接雷擊。一旦高壓架空線受到雷電繞擊時(shí)，避雷線還會(huì)起到分流、耦合和屏蔽作用，使高壓架空線所承受的過電壓降低。為了穩(wěn)妥起見，還可在高壓架空線終端桿上對(duì)地增設(shè)一組氧化鋅避雷器，從而起到限制雷電波幅值和陡度的作用。避雷線和氧化鋅避雷器都應(yīng)作相應(yīng)的接地，避雷線除終端桿處，應(yīng)每桿作一次接地，使得雷電流分散泄入大地。站區(qū)內(nèi)終端桿接地體，離基站地網(wǎng)的距離應(yīng)有20m 以上，以避免地電

17、位反擊，若達(dá)不到此距離，需與地網(wǎng)連接。站外各桿應(yīng)單設(shè)接地體，接地體宜設(shè)計(jì)成輻射形或環(huán)形，接地電阻值終端桿應(yīng)小于10，其余各桿小于30。b、供電電力變壓器 通信基站宜裝置專用獨(dú)立電力變壓器，并在變壓器處完成由tn-c 系統(tǒng)到tn-c-s 供電接地系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。為了保護(hù)變壓器，必須在其來波方向設(shè)置一條裝有避雷器，且其閥值電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于雷電電壓的接地支路，讓雷電沖擊波先行泄入大地，使其降低到變壓器絕緣能承受的范圍內(nèi)。因此，變壓器高壓側(cè)的三根相線，應(yīng)分別在靠近變壓器處，對(duì)地裝設(shè)相應(yīng)電壓等級(jí)的氧化鋅避雷器。在變壓器低壓側(cè)，三根相線也應(yīng)分別就近對(duì)地加裝氧化鋅避雷器。它可將侵入低壓配電系統(tǒng)的大部分雷電流泄放入地

18、，同時(shí)也保護(hù)了變壓器的高壓部分，因?yàn)榍秩氲蛪合到y(tǒng)的過電壓可以通過正、反變換到高壓端，破壞高壓端的絕緣。c、低壓供電輸電電源線 從變壓器到基站的機(jī)房，低壓線路宜全程采用具有金屬護(hù)套的電纜穿鋼管埋地引入，電纜長度不宜小于50m，埋地深度不小于0.7m。在機(jī)房入口處，將金屬護(hù)套和鋼管就近與地網(wǎng)連通，由于雷電流的集膚效應(yīng)，可使相當(dāng)大的一部分電流沿金屬護(hù)套和鋼管接地端口泄入大地，最大限度衰減從其上引入的雷電高電壓。電源引到機(jī)房后，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的多少和配置來增設(shè)相應(yīng)的防雷保護(hù)措施。3、基站機(jī)房部分 基站的核心通信設(shè)備都在機(jī)房內(nèi)，因此，做好這部分的防雷是基站整體防雷工程的關(guān)鍵。a、機(jī)房 如果基站機(jī)房位置的海拔

19、高度很高，有時(shí)直擊雷可能從橫向及斜面擊來，出現(xiàn)繞過避雷針，再擊中機(jī)房的繞擊現(xiàn)象。在這種情況下，獨(dú)立的避雷針往往已不能防御雷電對(duì)機(jī)房的直擊，因此，必須采取其它有效的防雷措施。機(jī)房的防雷主要在屋頂安裝避雷帶或避雷網(wǎng)作為接閃器，并與屋頂各種金屬設(shè)施就近焊接連通，以有效防止直擊雷和繞擊。避雷帶和避雷網(wǎng)一般可采用圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于8 ，扁鋼截面積不小于48 2，厚度不小于4 ，避雷網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸應(yīng)與機(jī)房的防雷等級(jí)相一致。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的機(jī)房，可利用其梁、柱、樓板和四周墻面內(nèi)的混凝土鋼筋作引下線。鋼筋上端應(yīng)與房頂避雷裝置相連，下端與地網(wǎng)可靠電氣連接，中間與各層均壓環(huán)焊接可大大削弱閃電時(shí)的瞬變電

20、磁場。b、電源系統(tǒng) 通信電源是通信系統(tǒng)的“心臟”，做好通信電源的防雷保護(hù)是做好整個(gè)通信系統(tǒng)防雷工作的重要內(nèi)容。對(duì)于電源系統(tǒng)的防護(hù)，可在該系統(tǒng)中加裝過電壓保護(hù)器，它能在極短時(shí)間內(nèi)釋放電路上因雷擊而產(chǎn)生的大量脈沖能量，將被保護(hù)線路連入等電位系統(tǒng)中，使設(shè)備各端口的電位差不超過設(shè)備所能承受的沖擊耐受電壓，從而保護(hù)設(shè)備免遭損壞。 根據(jù)設(shè)備的不同位置和耐壓水平，可將保護(hù)級(jí)別分為三級(jí)或更多。多級(jí)防護(hù)是以各防雷區(qū)為層次，對(duì)雷電能量逐級(jí)泄放，讓各級(jí)避雷器的限制電壓相互配合，最終使過電壓值限制在設(shè)備絕緣強(qiáng)度之內(nèi)，電源系統(tǒng)的三級(jí)防護(hù)：l 第一級(jí)保護(hù) 考慮到進(jìn)入配電房的電纜容易遭受雷電閃擊或者感應(yīng)雷電波，并且進(jìn)入配電

21、屏的雷電流沒有分流，雷電流最強(qiáng)。因此，在變壓器到機(jī)房配電屏的電纜芯線應(yīng)對(duì)地加spd，它可以對(duì)通過電纜的直擊雷和高強(qiáng)度感應(yīng)雷實(shí)施泄放，將數(shù)萬甚至數(shù)十萬伏的過電壓限制到數(shù)千伏。由于配電房入口處的spd 要承受沿電纜侵入的浪涌電流的主要能量，應(yīng)根據(jù)情況選擇較大通流容量的開關(guān)型spd，它主要采用氣體放電管，其放電能力強(qiáng)，但殘壓較高。l 第二級(jí)保護(hù) 考慮到從配電屏到機(jī)房配電箱的輸電線路，主要是針對(duì)電源的次級(jí)防雷，也應(yīng)在配電屏至機(jī)房配電箱之間的電纜芯線兩端對(duì)地加裝spd，用于保護(hù)ups、整流器等設(shè)備，它可將幾千伏的過電壓進(jìn)一步限制到一點(diǎn)幾千伏。由于配電箱處的spd 是對(duì)經(jīng)過初級(jí)避雷器限制電壓后的直擊雷和感

22、應(yīng)雷實(shí)施泄放，可選用通流容量相對(duì)較小的限壓型spd，它主要采用氧化鋅壓敏電阻，其殘壓低，無續(xù)流、響應(yīng)時(shí)間短。l 第三級(jí)保護(hù) 考慮到可能有殘壓和高壓反擊，在通信設(shè)備的前端也應(yīng)對(duì)差模（線間）、線與地（共模）加裝spd，用于對(duì)終端設(shè)備的保護(hù)，它可將過電壓限制到對(duì)后級(jí)設(shè)備沒有損害的范圍內(nèi)。終端設(shè)備的防護(hù)可采用抑制或大功率tvs管，較之氣體放電管和mov，它有更快的響應(yīng)能力和一定的放電限壓的能力，當(dāng)受到瞬態(tài)高能量雷電沖擊時(shí)，它能以ns級(jí)量級(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗⑶蚁拗齐妷旱投曳€(wěn)定，有效地抑制外來雷電波的入侵。l 級(jí)間配合spd 應(yīng)設(shè)置在任意兩個(gè)防雷區(qū)的交界處，各級(jí)spd 的電壓等級(jí)和

23、通流量等級(jí)要與各級(jí)可能承擔(dān)的雷電能量和各級(jí)設(shè)備的耐壓配合。l 另外，在目前采用分布式基站方式的通信基站，室外rru需要是有源設(shè)備，需要直接供給電源，有采用交流直供和直流遠(yuǎn)供等多種方案，最常用的模式是直流遠(yuǎn)供，從機(jī)房的電源柜中輸出直流-48v然后通過電源線輸送到塔上，由于供電距離較遠(yuǎn)（可達(dá)50-60米遠(yuǎn)），遭受雷擊的概率非常高，因此一般機(jī)房端采用一分三的串聯(lián)直流點(diǎn)雨啊防雷箱，rru端采用串聯(lián)一帶一的直流防雷箱，根據(jù)防雷分區(qū)界面，采用標(biāo)稱20ka最大40ka的防雷器，目前該種方案應(yīng)用較廣。分布式基站直流遠(yuǎn)供防護(hù)方案c、信號(hào)系統(tǒng)l 饋線 天饋通道是雷擊感應(yīng)的主要通道，因此，同軸電纜除了其金屬屏蔽層就

24、近接地外，還應(yīng)選擇加不同的天饋避雷器。因spd 存在一定的插入損耗，會(huì)對(duì)天線輻射信號(hào)的強(qiáng)度裝造成影響，選擇時(shí)應(yīng)保證其損耗盡可能小，阻抗和工作頻率等指標(biāo)與通信設(shè)備相匹。同軸電纜spd 一般在室外端和室內(nèi)與設(shè)備的接口端分兩級(jí)設(shè)置，其接地端子應(yīng)就近接到機(jī)房外同軸電纜入口處的接地體上，以便讓從同軸電纜芯線傳來的雷電能量逐級(jí)泄放到大地，防止引入感應(yīng)雷電流。l 信號(hào)線 基站的信號(hào)線一般采用2mb/s 線，其芯線在設(shè)備接口處也應(yīng)加裝相應(yīng)的信號(hào)避雷器，盡可能減少浪涌電流對(duì)通信設(shè)備的影響。在設(shè)置spd 時(shí)，還應(yīng)考慮它的保護(hù)范圍。這是因?yàn)樵趕pd 和需要保護(hù)設(shè)備之間的線纜上，由于雷電波的反射效應(yīng)造成振蕩電壓，其幅

25、值與線路長度、負(fù)載阻抗成正比。如果線纜較長，spd 上的殘壓加上線纜的壓降仍可能損壞設(shè)備，不能起到保護(hù)作用。所以，spd 應(yīng)靠近通信設(shè)備安裝，但有時(shí)設(shè)備不一定恰好設(shè)置在防雷區(qū)的交界處，這時(shí)應(yīng)在通信設(shè)備處再加裝一個(gè)spd。d、其它設(shè)施 由于金屬管道如水管、氣管等在地下易受到反擊，所以應(yīng)將它們?cè)诖┰礁骷?jí)雷電保護(hù)區(qū)的分界面處做等電位連接。在lpz0 區(qū)與lpz1 區(qū)的界面上，雖然機(jī)房屋頂與四周墻壁及地面已形成籠式結(jié)構(gòu)，但由于受門、窗等影響，雷電電磁脈沖仍會(huì)侵入機(jī)房內(nèi)，因此，可將所有金屬門、窗等電位連接在一起。此外，還應(yīng)將機(jī)房內(nèi)走線架每隔5m 就近連接到接地母排上，連接點(diǎn)不應(yīng)不少于兩點(diǎn)，以便讓感應(yīng)雷電

26、流能順利泄入大地。e、設(shè)備接地和防雷接地良好的接地可以將雷電流迅速引入地下泄放，從而達(dá)到防雷的目的。機(jī)房設(shè)有防靜電地板時(shí)，應(yīng)在地板下圍繞機(jī)房敷設(shè)環(huán)形接地母排，并與機(jī)房鋼筋保持絕緣。接地母排的材料為截面積不小于120mm2 的銅材，也可采用相同電阻值的鍍鋅扁鋼。機(jī)房內(nèi)的所有設(shè)備、spd 以及各種纜線金屬屏蔽層均應(yīng)就近連接到環(huán)形接地母排上,形成一個(gè)等電位體。接地線可采用截面積為3595mm2 的多股銅線，因其導(dǎo)電性能和強(qiáng)度都比較好，且接地線應(yīng)盡可能做到粗、短、直，以降低引線電感，確保防雷效果。機(jī)房的接地母排通過接地引入線跟地網(wǎng)可靠焊接連通，形成一個(gè)完整的防雷接地系統(tǒng)。接地引入線一般不應(yīng)少于兩處，可

27、沿機(jī)房四周均勻?qū)ΨQ布置，接地引入線應(yīng)作防腐、絕緣處理，裸露在地面以上的部分，應(yīng)有防止機(jī)械損傷的措施，其材料可采用截面積不小于404的鍍鋅扁鋼或截面積不小于95mm2的多股銅線。在建筑物內(nèi)可能有多個(gè)局部等電位接地母排，這些接地母排與總等電位接地母排相互連通，以實(shí)現(xiàn)全建筑物范圍內(nèi)的等電位連接。e、基站地網(wǎng)部分地網(wǎng)是接地系統(tǒng)的基礎(chǔ)，地網(wǎng)能否快速發(fā)散電流，是整個(gè)防雷系統(tǒng)建立等電位的關(guān)鍵，因此，要根據(jù)地理環(huán)境和土壤電阻率的不同，設(shè)計(jì)地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。l 鐵塔地網(wǎng)和機(jī)房地網(wǎng)鐵塔位于機(jī)房旁邊時(shí)，應(yīng)設(shè)單獨(dú)的鐵塔地網(wǎng)，同時(shí)利用塔基地樁內(nèi)兩根以上主鋼筋作為鐵塔地網(wǎng)的垂直接地體。鐵塔地網(wǎng)面積應(yīng)延伸到塔基四腳外1.5m 以

28、遠(yuǎn)的范圍，網(wǎng)格尺寸應(yīng)不大于3m3m，其周邊為封閉式。若鐵塔位于機(jī)房屋頂，鐵塔四腳應(yīng)與屋頂避雷帶就近不少于兩處焊接連通，并對(duì)焊接處進(jìn)行防腐處理，一定要保證連接點(diǎn)的數(shù)量和分散性，以利于分散引流。機(jī)房地網(wǎng)應(yīng)沿機(jī)房散水點(diǎn)外設(shè)環(huán)形接地裝置，同時(shí)還應(yīng)利用機(jī)房基礎(chǔ)橫豎梁內(nèi)兩根以上主鋼筋共同組成機(jī)房地網(wǎng)。當(dāng)機(jī)房基礎(chǔ)有地樁時(shí)，可利用地下鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為接地體，將地樁內(nèi)兩根以上主鋼筋與機(jī)房地網(wǎng)焊接連通。這樣，接地體是分布在地下四周的鋼筋混凝土基礎(chǔ)，與大地接觸面廣，接地電阻低且又穩(wěn)定。l 聯(lián)合地網(wǎng)鐵塔地網(wǎng)、變壓器地網(wǎng)、機(jī)房地網(wǎng)互相連接成為一個(gè)聯(lián)合的共用地網(wǎng)，三網(wǎng)共地是均衡三網(wǎng)地電位極其重要的措施。當(dāng)變壓器設(shè)在機(jī)房

29、內(nèi)時(shí)，其地網(wǎng)可合用機(jī)房地網(wǎng)。鐵塔地網(wǎng)、變壓器地網(wǎng)和機(jī)房地網(wǎng)任意兩者之間，應(yīng)每隔35m 相互焊接連通一次，連接點(diǎn)不應(yīng)少于兩點(diǎn)，以相互組成一個(gè)周邊封閉的地網(wǎng)，經(jīng)驗(yàn)表明，封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)的接地體有助于降低地面電位梯度和降低地電位反擊的強(qiáng)度?；镜鼐W(wǎng)示意圖基站地網(wǎng)的接地電阻值應(yīng)小于5，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)的接地電阻值達(dá)不到要求時(shí)，可適當(dāng)增加地網(wǎng)面積。在地網(wǎng)外圍增設(shè)輻射接地裝置，環(huán)形接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成，水平接地體周邊為封閉式，與地網(wǎng)宜在同一水平面上，環(huán)形接地裝置與地網(wǎng)之間以及環(huán)形接地裝置之間應(yīng)每隔35m 相互焊接連通一次。三、移動(dòng)通信基站防雷設(shè)計(jì)1、外部防雷設(shè)計(jì)a、建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)應(yīng)按下式確定： n

30、 k ng ae式中：n 建筑物預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（次/a）； k 校正系數(shù)，在一般情況下取1，在下列情況下取相應(yīng)數(shù)值：位于曠野孤立的建筑物取2；金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7；位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5； ng 建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度次/(km2a)； ae與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積(km2)。b、雷擊大地的年平均密度應(yīng)按下式確定： ng 0.024td 1.3式中：td年平均雷暴日，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)、站資料確定（d/a）。c、建筑物等效面積ae應(yīng)為其實(shí)際平面積向外擴(kuò)大后的面積。其計(jì)

31、算方法應(yīng)符合下列規(guī)定：l 當(dāng)建筑物的高h(yuǎn)小于100m時(shí)，其每邊的擴(kuò)大寬度和等效面積應(yīng)按下列公式計(jì)算確定： 式中：d建筑物每邊的擴(kuò)大寬度（m）；l、w、h分別為建筑物的長、寬、高（m）。l 當(dāng)建筑物的高h(yuǎn)等于或大于100m時(shí)，其每邊的擴(kuò)大寬度應(yīng)按等于建筑物的高h(yuǎn)計(jì)算；建筑物的等效面積應(yīng)按下式確定。 ae lw2 h(lw)h2 10-6l 當(dāng)建筑物各部位的高不同時(shí)，應(yīng)沿建筑物周邊逐點(diǎn)算出最大擴(kuò)大寬度，其等效面積ae應(yīng)按每點(diǎn)最大擴(kuò)大寬度外端的連接線所包圍的面積計(jì)算。由上述公式算得基站的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)，以及屬于第幾類防雷建筑物。d、接閃器設(shè)計(jì)首先在鐵塔上安裝避雷針對(duì)建筑物進(jìn)行直接雷保護(hù)，避雷針的高度

32、以及保護(hù)范圍可以根據(jù)建筑物防雷規(guī)范gb50057-94中的要求計(jì)算得出，基站天線架設(shè)在屋頂?shù)慕ㄖ镞€應(yīng)該在屋頂女兒墻上敷設(shè)避雷帶，材料為熱鍍鋅圓鋼，直徑12。如果還不能完全保護(hù)建筑物，需利用建筑物屋頂?shù)匿摻钭鳛楸芾拙W(wǎng)，對(duì)建筑物以及機(jī)房等進(jìn)行保護(hù)。e、引下線設(shè)計(jì)避雷針可用鐵塔作引下線，因鐵塔已良好接地，所以，只需在安裝避雷針時(shí)保證避雷針與鐵塔有良好的電氣連接，并將鐵塔分別在四個(gè)角上與建筑物混凝土內(nèi)的鋼筋相連即可，同時(shí)做好防腐處理。機(jī)房建筑物避雷網(wǎng)可用建筑物內(nèi)的鋼筋作引下線，同時(shí)建筑物內(nèi)的鋼筋也起到了均壓環(huán)的作用。f、地網(wǎng)的設(shè)計(jì)機(jī)房建筑物的接地體可采用建筑物地梁和框架柱混凝土樁基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋，用框架

33、柱基礎(chǔ)內(nèi)的主鋼筋作垂直接地體，用地梁內(nèi)主鋼筋作水平接地體，它們可連接成均勻布置的地網(wǎng)。地網(wǎng)接地電阻值應(yīng)滿足規(guī)范要求，小于5。郊區(qū)型以及高山型基站的地網(wǎng)設(shè)計(jì)，由于地理?xiàng)l件以及土壤條件，很難將接地電阻做到符合規(guī)范，因此依據(jù)通信局站雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范yd/t 5098-2005，基站土壤電阻率低于700m時(shí)，基礎(chǔ)地網(wǎng)的接地電阻可以控制在10以內(nèi)，在基站土壤電阻率大于700m時(shí)，對(duì)基站工頻接地電阻不予限制，但地網(wǎng)的等效半徑應(yīng)該20m，并在地網(wǎng)四角敷設(shè)2030m的輻射型水平接地體。因?yàn)槁?lián)合接地是等電位連接的基礎(chǔ)，因此在完成聯(lián)合接地以后我們將對(duì)基站內(nèi)部的等電位連接進(jìn)行全面的檢查和分析。根據(jù)雷擊事故

34、分析我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在以前的標(biāo)準(zhǔn)中要求將機(jī)房中的直流工作地（48v的正極）以及設(shè)備保護(hù)地、安全地以及設(shè)備防雷地就近接到總接地匯集線是有問題的，我們?cè)诳紤]其必要的等電位連接前提下將基站內(nèi)部的總接地匯流排分成兩部分，而該兩部分接地總匯流排應(yīng)該采用40mm4mm的扁鋼（或相應(yīng)銅帶）與機(jī)房地網(wǎng)進(jìn)行連接，連接時(shí)，兩者之間距離應(yīng)該大于5m以上，最好做到10m以上，同時(shí)這兩處與機(jī)房地網(wǎng)連接點(diǎn)應(yīng)該盡量原理鐵塔地網(wǎng)，相距距離不小于5m，最好大于10m，接地引入線應(yīng)該和接地匯流排在機(jī)房內(nèi)可靠連接，并做好防腐以及防電化腐蝕；在機(jī)房的內(nèi)部直流工作地、保護(hù)接地、安全接地接到一個(gè)總接地匯集線上；一級(jí)電源避雷器接地、二級(jí)電源避

35、雷器接地、光纜加強(qiáng)芯以及金屬防護(hù)層接地應(yīng)該獨(dú)立接入另外一個(gè)總接地匯集線上，同時(shí)考慮選擇合理的接地導(dǎo)線以及接地線的布局。傳統(tǒng)基站基站等電位聯(lián)結(jié)示意圖g、傳輸光纜以及電源線防雷接地設(shè)計(jì)為了消除由于雷擊沿光纜加強(qiáng)芯串入基站損壞設(shè)備，將光纜長距離埋地處理以及在光纜進(jìn)機(jī)房前增加光纜接續(xù)盒都是非常好的方案，根據(jù)光纜引雷的特點(diǎn)，我們?cè)诠饫|進(jìn)入機(jī)房橋架后，在接入綜合柜前，將光纜加強(qiáng)芯剝離后，將加強(qiáng)芯可靠連接于專設(shè)的與橋架以及綜合柜絕緣隔離的接地端子，然后在采用截面大于等于16mm2的接地線與總接地匯流排（防雷專用）可靠連接。對(duì)于交流供電電源線這個(gè)引入雷擊概率最高的一種情況，將電源線長距離地埋、以及電源線穿金屬

36、管地埋以及對(duì)高低壓架空線上部加裝避雷線等都是有效的降低雷擊信號(hào)的方式。考慮基站的地理環(huán)境以及供電模式，對(duì)于采取高壓輸送到基站近端變壓供電的模式，應(yīng)該向電力系統(tǒng)申請(qǐng)對(duì)高壓線進(jìn)行裝設(shè)相應(yīng)通流能力較大（最好大于10ka以上）的高壓避雷器，必要時(shí)（雷擊較重地區(qū)）在距變壓器端設(shè)置23組避雷器，然后在對(duì)所有的進(jìn)戶電源線進(jìn)行埋地進(jìn)入，可采用金屬鎧裝電纜或穿金屬管，并將鎧裝層及金屬管兩端可靠接地，這樣處理以后雷擊電流將大大的被衰減，對(duì)基站的損壞情況將大大減少，同時(shí)我們還將在后面考慮進(jìn)一步對(duì)由于電源線引入的雷擊信號(hào)進(jìn)行釋放和衰減。2、內(nèi)部防雷設(shè)計(jì)a、電源防護(hù)設(shè)計(jì)l 當(dāng)220/380v 供電線路進(jìn)入基站時(shí)，應(yīng)首先在進(jìn)站后的第一配電處進(jìn)行第一級(jí)防雷保護(hù)，即在交流配電屏處安裝第一級(jí)電源避雷器。達(dá)到y(tǒng)d/t規(guī)定的最高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)參數(shù)：雷電通流量（8/20s）80ka（城市型基站）； 100ka（郊區(qū)型基站）； 120ka（高山型基站）；殘壓峰值 2500v；響應(yīng)時(shí)間 25ns； 三相供電采用3+1保護(hù)模式單相防護(hù)建議采用對(duì)稱全模保護(hù)l 在機(jī)房配電箱的輸入端加裝相應(yīng)的第二級(jí)電源避雷器。第二級(jí)電源避雷器采用c類保護(hù)器進(jìn)行相-中、相-地、中-地的全模式保護(hù)。技術(shù)參數(shù)：雷電