[基站综合防雷设计方案] 基站防雷
时间：2020-03-11 07:24:37 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】文章从基站雷电引入途径入手，归纳了基站防雷的要点，并从基站地网、室内外接地点、接地汇集排、光缆加强筋和屏蔽层以及室外馈线排等方面给出了具体设计方案，以确保基站内设备的安全和正常工作，确保建筑物、站内人员的安全。
【关键词】移动通信基站 综合防雷 地网 接地汇集排 室外馈线排
1 概述
近年来，随着基站容量的不断增大，基站防雷的重要性与日俱增。根据中国移动通信集团公司的统计，各省每年都会发生多起基站雷击事故，如某省五年间共发生了四十多起雷击事故，给设备的正常运行造成了较大影响，也给运营商造成了损失。因此，为提高基站的防雷能力，防止移动通信基站遭受雷害，确保基站内设备的安全和正常工作，确保建筑物和站内人员的安全，应对每个基站实施综合防雷工程。这无论对设备制造商还是运营商都具有重要的意义。
2 基站雷电引入途径分析
2.1 直击雷
基站多数位于地势较高、周围没有高层建筑的地方，且基站的铁塔同时也是引雷装置，因此基站经常容易遭到直接雷击。若基站的地网阻值较高、面积较小、接地不完善，会使得雷电流无法顺利地通过地网泄放到大地，高电位持续的时间较长，对人和设备都有极大的危险。因此，基站的地网整改及接地是基站防雷的首要措施。
2.2 感应雷
(1)静电感应
由静电感应引起感应雷击的机理是：在雷云中的电荷积聚时，由于静电感应，在附近地面的导体上感应出相反的电荷，当雷云放电时，雷云中的电荷迅速中和，而导体中原来被雷云电场束缚的电荷将沿导体流动寻找释放通道，在线路中形成过电压波。
输电线和各类信号线遍布城乡，雷电发生时产生的感应过电压波，会循着输电线、信号线侵入配电设备、信号线终端设备甚至千家万户，造成灾害。
(2)传导阻抗耦合
当雷电流入地时，地电位升高，在不同接地点之间形成很高的电位差。该过电压会通过接地装置对设备造成反击，或通过设备之间的互连对其它设备造成反击。
(3)电磁感应
雷电放电时由于电磁感应，能够在回路和线路上感应出暂态过电压。电磁感应的存在，使得电子电力设备遭受雷电危害的机会大大增加，因此需要给予足够的重视。
由电磁感应引起感应雷击的机理是：在雷云放电时，迅速变化的雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场，该瞬变电磁场在其附近的导体和回路中产生很高的感应电动势和感应电流。其耦合方式有电感性耦和电容性耦合两种。
(4)感应雷击的危害
感应雷击主要造成电子设备的损坏。由于电子设备尤其是微电子设备采用大量的集成电路，这些设备及其内部的器件对过电压和过电流的耐受能力低，对雷电电磁脉冲特别敏感。而雷电电磁脉冲可以通过各种途径侵入电子设备。研究表明，雷云放电可以在其周围1000m范围内的导体上感应起危险的电压；如果设备通过电缆与外部相连(如通讯站与外界连接的各种长距离电缆可在更大范围内感应雷电电磁脉冲，并几乎无衰减地沿电缆传入通信站)，则感应雷击的概率大大增加。对接入网机房来说，感应雷击的概率远大于直接雷击的概率。
2.3 电位反击
按照规范要求，基站的机房地网、铁塔地网、变压器地网应尽量在地下联通，形成联合地网，因此就有可能产生地电位反击。当铁塔遭受直击雷时，如果地网阻值较大、面积不够，雷电流无法沿引下线迅速泄放到大地，在铁塔地网的高电位持续时间较长，雷电流就可能沿地网传导到机房地网，继而侵入机房设备，造成设备损坏。同时，由于铁塔地网的高电位持续时间过长，地面上的生物可能因为跨步电压发生危险。
3 基站综合防雷具体设计方案
3.1 基站地网设计方案
基站地网作为基站雷电流泄放的主要途径，必须达到一定的阻值；而且为了更有利于雷电流的泄放，必须要扩大地网的面积。同时，地网的整改，也有利于机房及铁塔接地点的设置，减少因接地点设置不当引起的地电位反击。
具体做法：水平接地体采用40×4mm热镀锌扁钢，垂直接地体采用50×50×5mm热镀锌角钢(可选用适量低电阻接地体作为垂直接地体，降低地网阻值)。在地面0.7米以下打入垂直接地体，用水平接地体将垂直接地体依次焊接，形成闭合圆环，连接处做好防腐防锈蚀处理。垂直接地体之间的距离以5米为宜。
3.2 室内外接地点设计方案
合理设置基站室内外接地点，不仅能更好地泄放雷电流，还能避免引起地电位反击。事实上，很多基站雷击事故的发生，是由于基站室内外接地点设置不当造成的。如将室内外接地接到同一点上，当铁塔遭到直接雷击时，大量雷电流沿避雷针引下线泄放，雷电流还没有通过地网泄放到大地，就会沿室内接地引下线导入机房，造成室内设备损坏甚至人员伤亡。
具体做法：将铁塔接地点、室外馈线排接地点和室内主地排接地点尽量分别接到地网不同的位置，保持至少5米的距离。原则上铁塔接地点设置在外环型地网上，室内接地点设置在内环型地网上，室外馈线排接地点与两者保持5米以上距离。
3.3 接地汇集排及等电位连接
基站的开关电源、BTS、光输综合柜的保护地线都较长。当有雷击时，会在接地引线上产生较大的电位差，这个电位差可能会造成设备损坏。因此建议在走线架上新增接地汇集排，使各设备实现就近接地。
具体做法：在走线桥架上新敷设30×3的紫铜排，并采用绝缘子固定，采用不小于50mm。的多芯铜线将机房主接地排与走线桥架上的接地汇集铜排做可靠连接；并将开关电源、主设备、光输混合柜等设备就近与铜排相连。由于走线桥架没有接地，为了实现室内设备的均压和等电位，必须对其进行接地连接，方法为采用35mm2的多芯铜线将走线桥架与基站主接地排或接地汇集排做可靠连接。
3.4 光缆加强筋及屏蔽层接地
基站的光缆多为架空引入，而其金属加强筋是雷电引入的主要途径。光缆的金属加强芯的接地点应该就近接至地网，而不是通过接到室内主排后再入地。因此需要将光缆屏蔽层进行可靠接地，并且连同光缆金属加强芯一并就近入地。
具体做法：从基站新建综合地网的内环地网一侧引入一条热镀锌扁钢作为光缆专用接地点，此引入点与在内环地网上的其它引入点应保持大于5米的间距，如现场情况施工比较困难，最少也不能少于3米。热镀锌扁钢引进基站后使用铜铁转接头与其焊接，方便连接铜导线。再将光缆屏蔽层使用6mm2铜导线连至光输综合柜内的金属加强芯专用接地分排，然后使用35mm2铜导线将金属加强芯专用接地分排直接连至室内新引入的光缆专用接地扁钢。示意图见图2。
3.5 室外馈线排设计方案
按照规范要求，馈线外皮要求三点接地，第一点在塔顶，第二点在馈线与塔身分离处，第三点在馈线进入机房处，第三点要求用专用的室外馈线排进行接地(考虑到防盗等因素，可将馈线排设置在室内)。材料采用铜排或扁钢，采用40×4mm热镀锌扁钢与地网可靠连接，连接点与其他接地点保持相应距离。
4 结语
防雷的目的是保证基站各系统都能正常工作，不受雷电的干扰和破坏。本文给出了几种具体设计方案，通过这些方案的实施，能够提高移动基站的综合防雷能力，防止移动基站遭受雷害。
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