移动通信基站雷电流侵入的方式及防雷措施

移动通信基站数量很多，同时有集成了很多通信设备，一般为了得到很好的通信效果，基站都建立在比较高而突出的位置，所以移动通信基站遭受雷击的事故时有发生。很多人觉得按装避雷针做好接地就可以了，这种传统的认知造成了近年来很多基站遭受雷击。下面就移动基站雷电侵入的方式及防雷措施做出探讨：

 

一：雷电侵入基站的途径方式
 
1、 天馈线路引入感应雷击 
    为了扩大信号覆盖范围，就要尽可以能地增加天线架设高度（65m以上的铁塔约占50％）。这样在提高信号覆盖范围的同时，也增加了铁塔引雷的概率。当塔上避雷针引雷入地产生二次雷击效应时顺塔而下的天馈线首当其冲。尽管按现有技术规范在天馈线安装时，已将馈线上中下3点屏蔽层接地，可一旦二次雷击效应以信号方式进入馈线时，收发信设备端口损坏也就在所难免了。
    福建某基站1997年6月因雷击造成收发信设备损坏，经分析就是从馈线引入雷击的（事故后检查馈线屏蔽层上中下3点接地良好）。

2、 供电线路引入雷害
    市区以外的移动通信基站使用的供电线路大多采用架空明线。试验表明，雷电频谱在几十MHz以下频域，主要能量集中分布在工频附近。因此，雷电与市电相耦合的概率很高。
尽管按YD2011-93规范，市电引入机房前采取部分地理，有些基站的开关电源安装了电源避雷器，但通过电源线路引入的雷害仍占全部雷害的绝大多数。
    据广东移动通信公司对1997年雷害事故统计，在全部雷害事故中，从电源线路引入的占80％以上。

3、 地电位反击引入雷害
    在移动通信系统建设中，将许多郊县站建在邮电支局内或邮电系统外单位的院内或楼顶上。按YDJ26-89和YD20ll－93设计规范，支局和基站在基建时各自都已采取了共地措施，由于两者不是同期建设，因此形成了许多一个局（站）内两个地网的现象，受地理环境所限，两个地网之间相距很近，从此留下了地电位反击的隐患。

以北京某支局为例：自1996年无线局在支局内建移动通信基站以来，支局交换机、光端机两年内遭3次雷击（基站设备无损坏），而在此之前从未有过雷击历史。现场勘察发现：基站铁塔（塔高65m）防雷地和移动机房保护地、交直流工作地之间已实现共地（地阻＜40Ω。支局建筑物（3层楼房）地和交换机房保护地、交直流工作地之间也已实现共地（地阻＜1Ω)。两个地网之间最近处相距仅2m且未做任何连接（基站和支局共用一组电源）。对雷击事故分析后认为：在建基站前，由于支局内最高建筑物不足20m，因此几年中没有落雷史。建移动基站后，高65m的铁塔是周围最高的目标。当铁塔避雷针引雷入地时，使铁塔防雷地电位瞬间升高，由于基站实现共地，故基站设备无损坏；而仅2m相隔的基站地网和支局地网间却产生了很高的电位差，因此形成支局地电位反击，造成支局设备损坏。

4、避雷针的副作用及感应雷效应
避雷针主要的作用是防直击雷而后引雷入地。在引雷过程中，由于入地雷电流强度大（可达几百kA），放电时间短（通常为几十μs），因此在避雷针和引下线周围将产生瞬时强磁场。在强磁场作用下，处于磁场之中的导体上将产生幅度可达几千至几十kV的感应电压。如此之高的感应电压势必造成通信设备的损坏。这一现象就是人们所说的感应雷效应。
    几十年来的通信设备是从电子管、晶体管向集成电路过渡的。由于电子管、晶体管的耐冲击能力较强，因此二次雷击效应对电子管、晶体管通信设备没有造成太大损害。移动通信设备是集成化较高的微电子设备，其耐冲击能力差是造成雷害损失过大的主要原因。
    通过对部分雷击事故分析，发现许多雷击事故都是在避雷针、接地完好情况下发生的。分析其原因就是感应雷效应造成的。
    1996年8月29日四川某基站遭雷击，造成VOC板、BSC板、PCM板等多部位接口板损坏。事故发生后，检查发现避雷针完好，地阻<1Ω，经分析属典型的感应雷击事故

二：防护措施
    除了按YDJ26－89和YD20ll－93规范做好联合接地和采取均压等措施以外，建议利用现代防雷技术对雷害进行综合治理，系统防护，具体方法如下： 
1、安装天馈避雷器
    目前的移动通信系统，除了MOTOROLA系统安装了天馈避雷器以外，其它系统尚未采用天馈防护措施。实践证明，安装天馈避雷器的MOTOROLA系统从未发生收发信机被雷击坏事故，而其它系统都有过收发信机遭雷击的事故发生。
采用波道分流技术研制的天馈避雷器已经通过邮电部部级鉴定。建议在未采用天馈防护措施的系统中安装使用这种天馈线防雷器。
2、供电采取三级防护
    目前市场上国内外生产的电源避雷器有许多品牌，有的基站安装电源避雷器后并未减少电源引入雷害。以广东某基站为例：交流配电柜上安装了西欧某名牌电源避雷器，雷击事故发生后，不但开关电源全部被击坏，并且电源避雷器本身也被打坏。现场勘察时发现该品牌避雷器只提供相对地保护，缺少相间保护。为此，建议在电源防护中采取三级防护；第一级在市电引入端安装总电源避雷器；第二级在配电柜安装分电源避雷器；第三级在开关电源中安装单机电源避雷器。在雷害多发地区可加装直流电源避雷器（浪涌吸收器）。第一级和第二级宜使用既带相间保护又带相对地保护的三相五线制电源避雷器。作为第一级防护的电源避雷器其雷电通流量不宜<40kA（市区站可适当减少）。

3、安装信号接口避雷器
    在进出基站的各种信号线接口处安装信号避雷器；在站内长度超过5m的各种信号线接口处也应考虑安装信号避雷器
4、消除地电位反击
    凡属基站和支局（或外单位）建在一起的基站，按YD2011-93规范将两个地网相连（最少做两点以上焊接），在保护自己的同时避免殃及他人。

5、用新型避雷针消除传统避雷针的副作用
    传统避雷针的副作用——二次雷击效应集中反映在感应磁场强度上。感应磁场强度的大小取决于入地雷电流的前沿陡度（di／dt）的大小。
    既能保持传统避雷针的优点——避免直击雷，又能抑制感应雷的新型避雷针已经通过邮电部部级鉴定。经国家避雷器检测中心检测，这种新型避雷针可将入地雷电流的前沿陡度衰减至百分之一以下。使用这种新型避雷针即可将二次雷击效应减小到最低程度，为其它防护措施减小压力。

 

三：总结
移动基站的防雷一直没有受到重视，导致雷害经常发生，对通信运营商造成损失。本文通过对基站雷电入侵的途径及防雷措施进行了深入分析，希望能对大家有所帮助。