梅容芳 蔡百川 李秀英
摘 要：在日趋恶劣的通信环境下，可靠的雷电防护已成为移动通信基站能否安全运行的重要保障。本文将从雷电的类型、雷电对基站的危害和雷电防护方法三个方面论述移动通信基站的雷电防护。
关键词：雷电防护；直击雷；接闪器；联合地网
1.引言
移动通信基站是由电源系统、天馈系统、传输系统、动环监控系统、空调系统和主设备组成的一个综合系统，分城区站、城郊站和高山站，故绝大部分的基站是位于高楼或是高山上，其海拔高度均要高于周边的其他建筑物，尤其是暴露在外的天馈部分则自动成为了雷击的选择对象，通信铁塔作为雷电对地放电的主要接闪通道，很容易导致其他基站设备遭受雷击。因此，移动通信基站的雷电防护成为近年来通信行业研究的重点、难点和热点课题之一，具有十分重要的实际意义。
2.雷电的类型
雷电是天空中带电云层对地面物体产生的剧烈放电现象，通常伴有闪电和雷鸣，分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。
其中，电磁脉冲受感应作用所致将主要影响电子设备；云闪则对人类危害最小，它主要发生在两块云之间或一块云的两边；而直击雷和球形雷都会对人和建筑造成危害，直击雷首先通过在云体上聚集大量电荷，然后以某个建筑物、铁塔或者空旷地方的一个人作为通道将电荷泄放，把人或者建筑物给击伤，它是威力最大的雷电，球形雷的威力比直击雷小。
3.雷电对移动通信基站的危害
当移动通信基站遭受雷击时，主要表现为直击雷、感应雷、地电位反击3种危害形式。
（1）直击雷：指带电的云层与基站铁塔、机房或其它设施之间发生迅猛的放电现象，其持续时间极短，通常只有几us到几百us， 电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值可达几十KA乃至几百KA。如果雷电直接击中移动通信基站铁塔、通信没备、通信电缆和维护人员，可能会造成没备损坏、人员伤亡和电气短路，甚至引起火灾等严重后果。
（2）感应雷：是雷电在雷云之间或雷云对地放电时在附近的户外传输信号线路、地埋电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备进而损坏设备的现象，又分为静电感应雷和电磁感应雷，静电感应雷是由于带电积云接近地面，在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的；电磁感应雷是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。感应雷发生的概率较大，其破坏力不及直击雷，但它损坏的通常是通信设备的核心器件，甚至会通过基站供电线和信号中继线等传输到其它基站，致使雷害范围扩大，因此，一般会说移动通信基站的防雷主要是防感应雷。
（3）地电位反击：是建筑物的外部防雷系统遭受直接雷击，则在接地电阻的两端产生危险的过电压，当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，由于接地电阻的存在引起基站的地电位升高，反向击穿基站内部设备或在没有离开足够的安全距离的两个地网之间，其中一个地网接受了雷电流，产生高电位，则向没有接受雷击的地网产生反击的现象。
4.移动通信基站的雷电防护方法
20世纪90年代作为防雷工作大发展的十年，国际上国际电工委员会颁布了IEC系列防雷标准，国内颁布了基于IEC标准的国标，各相关行业将防雷要求列入标准，一直到现在，大家都在努力研究有效防止雷击的方法和措施。
（1）“引”，通过接闪器进行雷电防护
接闪器是目前公认的防直击雷的最有效方法，它又叫避雷针、避雷线、避雷带、避雷网等。这类设备的防雷原理是将雷电引向自身而防止了被保护物被雷电击中。
有铁塔的移动通信基站其铁塔本身是最好的接闪器，但需要特别注意的是铁塔四周与屋顶避雷带的电气连接；如果移动通信基站附近无铁塔的，则宜优先采甩避雷网作为建筑物的接闪器；如果屋面有天线等通信设施可在局部加装避雷针保护，以减小通信站的雷击溉率。其中避雷网的网格尺寸应不大于10 m×10m，避雷针应与避雷网可靠连接。
（2）“导”，通过引下线进行雷电防护
引下线这类设备的防雷原理是将接闪器接闪的雷电流及时安全地导入大地，要求至少有两根，也可采用多根，这样在提高防雷装置可靠性的同时大大降低沿线压降，减少侧击危险，让雷电流均匀入地，便于地网散流，均衡地电位，减小感应雷的危险。此外，还需要特别注意引下线与接闪器之间是否良好接地和做防腐处理，以确保及时有效地将雷电流导入大地。
在布置引下线时要注意几个方面：
首先，相互之间的间距控制在18m以内，如果是在重要交换局和100m以上的通信楼，则其间距应控制在12m以内，沿建筑物四周均匀对称布置；
其次，如果要加长则需要采用lO mm的圆钢或相同面积的扁钢，与各层均压环焊接。
最后，对于框架结构的建筑物，引下线可用建筑物内的钢筋来完成；有铁塔的移动通信基站，可用铁塔本身作为引下线。
（3）“消”，通过接地体进行雷电防护
接地体，是指在土壤中埋下起散流作用的直径大于50mm，壁厚大于3.5mm钢管、尺寸不小于50mm×50mm×5mm的角钢或尺寸不小于40mm×4mm的扁钢作为导体将雷电流安全有效地导入大地，实际应用中多采用接地体应采用多根接地体连接成环型，以方便雷电流的散流和内部电位的均衡，从而消除雷电流的影响。
在安装地网时应注意：垂直接地体一般为1.5-2.5m，埋深0.8m，地极间隔5m，水平接地体应埋深lm，向建筑物外引出的长度应控制在50m以内。框架结构的移动通信基站需采用建筑物基础钢筋做接地体。
（4）“避”，通过联合地网进行雷电防护
联合地网是移动通信基站内所有设备共用的接地装置，将基站的机房、变压器台、铁塔的接地装置连接起来，通过合理布置接地线，实现通信设备间的等电位，从而避免了之前分离地网因接地线和接地电阻不同而产生的电位差。因为基站地网地电位是否均衡直接影响整个基站接地网的防雷效果，因此在工程建设时需要注意，从基站铁塔地网引入至基站内部接地排时，必须从地网四周的两点以上引出扁钢并禁止从地网四角引出，在走线架旁增设环型均压环，同时严格保证接地排与整个地网间可靠的闭环、电气连接和防腐处理。
5.结语
通过对现工作单位所在宜宾市翠屏区某移动通信公司基站进行的现场勘查，据宜宾市气象局、市防雷中心和四川省雷电监测资料统计，本地区属于雷电多发区，每年3月份就进入雷暴期，一直持续到10月份，整个雷暴期长达8个月，其中6、7、8、9月份为雷暴高发期，因此每年遭受雷击的通信基站数量很多，受损严重，根据现场勘察的结果，目前基站在建造时已严格按照国家相关标准安装了较为成熟的直击雷防护系统，因而遭受直击雷的概率大大降低，基站受损多数是由于感应雷和地电位反击两种雷电危害造成的，其中80%左右是由感应雷引起的。
因此，移动通信基站的雷电防护应作为一项综合系统工程，应根据各地地理环境和气象条件，结合现有移动通信基站雷电防护设备设施建设情况和产生雷灾的主要原因与引入雷灾的主要途径进行方案综合设计，在雷电流引入基站的一切通道上综合采用引、导、避、消、防、堵等方法，减小雷电对移动通信基站设备和相关人员的危害，降低经济损失，提升雷电防护能力和水平。
参考文献
[1]卢克明，通讯基站系统防雷设计方案浅析[J].《中国新技术新产品》，2012年16期
[2]中华人民共和国通信行业标准，YD 5098-2005，通信局（站）防雷与接地工程设计规范
[3]移动基站直击雷防护设计与施工探讨[J].科技资讯，2012（28）
[4]中国移动通信企业标准。QB-W-011-2007，基站防雷与接地技术规范
