通信基站引入雷電途徑及防護措施

　　隨著(zhù)通信行業(yè)的迅速發(fā)展,微電子設備得到廣泛應用,通信設備的集成度越來(lái)越高,其耐壓水平也越來(lái)越低。由于移動(dòng)通信基站分布范圍廣,位置處于制高點(diǎn),容易遭受雷擊災害。雷電具有很強的破壞性,一旦通信基站遭受雷擊,容易造成通信設備損壞,通信信號中斷,給社會(huì )帶來(lái)較大的經(jīng)濟影響,因此做好移動(dòng)通信基站的防雷是一項重要的工作。

　　1 雷擊移動(dòng)通信站的主要途徑

　　1.1雷電通過(guò)基站鐵塔和天饋線(xiàn)侵入

　　一般的基站鐵塔高度為40~60 m,有些高達70~90 m。當鐵塔的避雷針受到直接雷擊時(shí),雷電流通過(guò)鐵塔,經(jīng)其接地裝置散流入地,使地網(wǎng)地電位升高,導致基站地網(wǎng)與設備之間產(chǎn)生很高的電位差而形成地電位反擊,對通信設備造成損壞。如果天饋線(xiàn)為同軸電纜,在導體上感應出較強的感應電流,即為同軸電纜的感應電流。感應電流經(jīng)同軸電纜從鐵塔天線(xiàn)進(jìn)入基站機房,進(jìn)入收發(fā)信機,燒壞移動(dòng)通信設備。

　　1.2雷電通過(guò)架空管線(xiàn)侵入

　　移動(dòng)通信系統基站的架空管線(xiàn)是引入雷害的重要途徑。當雷云放電時(shí),其空間形成強大的電場(chǎng),在架空管線(xiàn)靠近終端時(shí),主要成分是水平電場(chǎng),出現在電場(chǎng)中的突出物體最易出現感應電荷的集中,使其周?chē)妶?chǎng)強度顯著(zhù)增加,架空管線(xiàn)很容易發(fā)生尖端放電而被雷電擊中。當架空管線(xiàn)遇雷電侵襲時(shí),將過(guò)電壓引入基站機房, 很可能燒壞基站的通信設備。雷云對地放電也會(huì )在架空管線(xiàn)上感應過(guò)電壓,該過(guò)電壓也會(huì )對電源設備造成威脅。

　　1.3雷電電磁感應影響

　　接閃器在接閃過(guò)程中,雷電流強度大,放電時(shí)間短,在接閃器和引下線(xiàn)周?chē)鷮a(chǎn)生較大的瞬時(shí)電磁場(chǎng)。在強磁場(chǎng)作用下,處于磁場(chǎng)中的導體將產(chǎn)生高達幾千至幾萬(wàn)伏的感應電壓,如此之高的感應電壓勢會(huì )造成通信設備的損壞。移動(dòng)通信設備是集成化較高的設備,耐沖擊力相對較差,因此受雷電感應的影響較大。

　　1.4基站機房引入雷電

　　當移動(dòng)基站機房建在山頂上,機房位置的海拔高度很高時(shí),直擊雷可能繞過(guò)避雷針從橫向及斜面擊中被保護物,這種現象叫雷電繞擊。在這種情況下,孤立的避雷針往往已不能防御雷電對機房的直擊。因此,基站機房必須采取必要的防雷措施。

　　2 通信基站的綜合防雷措施

　　2.1鐵塔的防雷

　　鐵塔頂部天線(xiàn)平臺處,塔身中部及塔基處應預留接地孔,或將附近塔身緊固螺栓改用加長(cháng)緊固螺栓作接地點(diǎn)。因鐵塔較高,上述相鄰2個(gè)接地點(diǎn)之間距離超過(guò) 60 m時(shí),需在該網(wǎng)點(diǎn)之間增加1個(gè)接地點(diǎn)。一定要保證連接點(diǎn)的數量和分散性,以利于分散雷電流。鐵塔為落地塔時(shí),其鐵塔地網(wǎng)與機房地網(wǎng)之間應每間隔3~5 m相互焊接連通1次,且至少有2處相互連通。鐵塔四腳與其他地網(wǎng)就近焊接連通。移動(dòng)通信天線(xiàn)應有防直擊雷的保護措施。天線(xiàn)鐵塔設避雷針并與鐵塔焊接。天線(xiàn)安裝位置應在避雷針的防雷保護區內。避雷針與鐵塔焊接的目的就是確保避雷針有良好的接地線(xiàn),以保證雷電流及時(shí)流入大地。

　　2.2架空管線(xiàn)的防雷

　　連至機房的電力線(xiàn)、光纜等架空管線(xiàn)不能直接進(jìn)入,應分類(lèi)穿入金屬管埋地后進(jìn)入機房。若路程較長(cháng),則電力線(xiàn)、光纜兩端均應加裝保護裝置。金屬管兩端分別與地線(xiàn)焊接,焊點(diǎn)要作防腐處理,電力線(xiàn)與信號線(xiàn)不能混合走線(xiàn)。各系統的接地應按照安裝要求,分別接至各自的接地匯流排,再統一接至室內接地排。機房?jì)戎绷麟娫唇拥鼐€(xiàn)從室內地線(xiàn)排上引入,與保護地各自獨立,再接入接地匯流排上,且不共用引線(xiàn)。

　　2.3天饋線(xiàn)的防雷

　　饋線(xiàn)屏蔽層應在塔頂、饋線(xiàn)離開(kāi)塔身至機房轉彎處上方0.5~1.0 m處、進(jìn)入機房入口后的內側3點(diǎn)妥善接地。當長(cháng)度超出60 m時(shí),應在其中間增加接地點(diǎn),使相鄰2個(gè)接地點(diǎn)間距離不超過(guò)60 m,室內走線(xiàn)架應每隔5~10 m接地1次。某些廠(chǎng)家要求饋線(xiàn)進(jìn)入室內后加裝避雷器,避雷器的安裝位置應盡可能緊靠饋線(xiàn)進(jìn)建筑物的入口處。

　2.4通信機房的防雷

　　對于通信機房的防雷問(wèn)題應包括機房的建筑物防雷接地、機房設備和供電系統的防雷接地。一是建筑物的防雷和接地。通信機房天面應按規范要求設置避雷網(wǎng), 機房四角應設引下線(xiàn),機房屋頂上金屬設施應分別就近與避雷帶焊接連通。當通信站點(diǎn)天線(xiàn)鐵塔位于機房旁邊時(shí),鐵塔地網(wǎng)與機房地網(wǎng)之間,應每間隔3～5 m相互焊接連通1次,且至少有2處相互連通。當通信站點(diǎn)天線(xiàn)鐵塔位于機房屋頂時(shí),其四腳應在屋頂與雷電流引下線(xiàn)分別就近連通。建筑物金屬窗框、電纜屏蔽層、設備外殼等也應與主鋼筋作可靠連接,形成等電位體[4-5]。二是供電系統的防雷和接地。通信機房?jì)鹊入娢唤拥囟俗影逯g應采用螺栓連接,其連接導線(xiàn)截面積應采用不小于16 mm2的多股銅芯導線(xiàn),穿鋼管敷設。出入機房的電纜金屬護套在入站處應作保護接地,電纜內芯線(xiàn)在進(jìn)站處應加裝避雷器,電纜內的空線(xiàn)對亦應作保護接地。機房?jì)鹊淖呔€(xiàn)架應每隔5 m接地1次,走線(xiàn)架、吊掛鐵件、機架(或機殼)、金屬通風(fēng)管道、金屬門(mén)窗以及其他金屬管線(xiàn)均應良好接地并相互連通。通信機房的供電電力變壓器不宜與通信機房在同一建筑物內,若其安裝在通信機房?jì)葧r(shí),高壓電力電纜長(cháng)度應不小于200 m,在與架空電力線(xiàn)的接頭處,電纜金屬外護層應就近接地,電纜內3根相線(xiàn)應分別對地加裝氧化鋅無(wú)間隙避雷器。

　　2.5 等電位連接

　　移動(dòng)通信基站地網(wǎng)應按均壓、等電位的原理,將工作地、保護地和防雷地組成一個(gè)聯(lián)合接地網(wǎng),基站內各類(lèi)接地線(xiàn)應從接地匯集線(xiàn)或接地網(wǎng)上分別引入。對于高土壤電阻率地區的高山基站地網(wǎng),除了要降低其地阻值外,最重要的是進(jìn)行等電位連接、屏蔽以及均壓處理,以達到各部分之間的電位分布均勻,使電位差為 “零”,從而確保雷電流不會(huì )對各部分造成高壓反擊及減小電磁干擾。

　　2.6 降低接地電阻值

　　國家標準要求移動(dòng)基站地阻值應小于5 Ω,在高土壤電阻率地區,降低接地電阻的常用方法有以下幾種:一是采用多支線(xiàn)外引接地裝置,外引長(cháng)度應不大于有效長(cháng)度;二是接地體埋于較深的低電阻率土壤中;三是采用降阻劑;四是換土。實(shí)踐證明,換土的方法是改良土壤從而降低接地電阻值的最好方法。其做法是:用電阻率較小的粉狀礦泥、塘泥、田泥、黑土、陶土等物質(zhì)換掉地網(wǎng)內電阻率較高的土壤。