刘玉娜
（唐山港信科技发展有限公司，河北 唐山 063000）
引言目前移动通信技术的发展十分迅速，通信基站的数量也随之增多，相对应有关通信基站的研究也随之丰富起来。在移动通行基站的发展历程中，雷电灾害对基站设施的破坏占有很大比例，特别是在雷电灾害高发地区，雷击导致通讯设备中断、机房火灾等，对基站造成的影响，甚至是给企业带来不可挽回的损失。
1 会损坏通信基站的雷电类型雷击事故与气候条件联系紧密，在雷雨较多的地区，设备被雷击的事件时有发生。同时如果设备接地不良，也会引发雷击事故。对移动通信基站造成破坏的主要有四种类型：其一是直击雷。顾名思义它是一种直接对防雷设备或是建筑物发生作用的雷电，在一定程度上会引发电、热和机械效应的雷电方式。对通信基站直击雷击中线路并沿导线或电缆流过大量的雷电流，同时引起几万伏的过电压直接加到线路装置和电源设备上，持续时间达若干微秒，电流值达几十千安。如果移动通信基站被直击雷打中时没有安装防范直接雷的设施，那么基站的铁塔、设施以及工作人员会受到极大的伤害。其二是雷电感应。这是指当导体周围雷电影响后会发生静电和电磁感应，此种雷电的伤害程度不及直击雷，但它发生的频率确远远高于直击雷，容易在附近的线缆或用电设备等导体上产生感应过电压，给基站内部的设施带来破坏。其三是雷电波。此类雷电会跟着被雷电击中的电线和金属类管道进如基站内部，进而对设施造成破坏。其四是雷击电磁脉冲。是指当雷电击中防雷设施或者周围的时候发生的干扰源反应，与雷电波进入基站的相似之处是都会对基站内部设备造成的伤害偏大。据统计，在造成移动通信基站的事故中，被损坏的设备基本上是感应雷引起的电力线、电源设备、与外界有线缆联系的信号电路及接口设备。针对此类情况，应在移动通信基站设置完善的防雷地网联合接地的基础，按照整体防护原则进行系统防护，做到综合治理城城设防保证基站内的过电压保护和接地系统完好[1-3]。
2 雷电如何侵入通信基站2.1 通过基站铁塔和天馈线侵入一般情况下，当雷击中塔的避雷针时，雷击的电流会通过塔，然后通过避雷针的接地设施再次散流侵入地下，从而导致地网地电位升高，进而使基站地网与设施之间的电位差变高，对基站的通讯设施造成危害。如果天线的馈线是同轴电缆，当导体感应到电流强时，再从铁塔的天线侵入机房设备，进而侵入收发信机或其他通信设备，就会导致移动通行基站的通信设施出现损坏。
2.2 通过架空管线侵入当雷电发生时，雷云里会产生很大的电场，而当架空管线距离终端较近时，会导致四周电场的强度明显上升，容易发生架空管线被雷击中的现象。当遭遇雷电侵入的时候，会使雷电过电压侵入机房，使通信设施被烧毁。雷云在对地放电的时候，也会使架空管线上感受到雷电的过电压，同样会对电源设施带来危害。
2.3 受雷电电磁感应影响避雷针头上有直接防雷的接闪器。雷击时，由于雷电电流强度大，但放置时间短，会使接闪器与引下线附近产生较大的瞬时电磁场。由于有如此强的磁场，基站内部的电压会出现几千甚至几万伏的电压，基站的通讯设备必然会受到影响。因为移动通信基站的通信设施属于高度一体化的设备，受冲击能力不强，雷击对通信设备的影响很大[4]。
2.4 由基站机房引入如果移动通信基站建在山顶上，机房的海拔就相对较高，所以直接雷击不会通过避雷针进入地下，只是会绕开防雷接地，从斜坡或横着打中物体。这类状况称为雷电绕击。在这类状况下，针对雷的防御力早已失灵了，因此通信基站主机房的遭雷击防御力必须另做计划。
3 移动通信基站的防雷电技术3.1 屏蔽技术此项技术的主要能达到的效果是使用控制导电的材料，实现屏蔽电磁，导致变磁场穿透某一部分的情况变少，如图1 所示。此项技术可以降低雷电在发生时，由于交变调磁场的形成对通信设施带来损害的情况，保证设施能够正常运行。使用该项基础将一区域实施屏蔽，那么在技术发生作用的范围内，磁场的强度数值会从H0下降至H1（其中H0是指还没有使用此技术的磁场强度；H1是使用技术之后的磁场强度），H1=H0/10SF/20，其中SF就是屏蔽的系数，它的大小是由场内材料的结构以及其性质决定的。
3.2 接口保护可降低甚至消除雷击过电压，以确保通讯设备的正常运行，如图2 所示。在基站内，通讯设施的四个接口被雷击侵入并产生影响，即电源接口、信号端口、馈线接口和接地接口。接口保护措施的目标是减少接口处的电位差。
3.3 等电位的连接此项技术能使设施外壳在与雷电产生的高电位物体的电气连接的时候，可以维系着外露可导电和设施外可导电位置的点位相同，预防由于部分电位高而出现反击现象，从而实现保护金属管道的目标，如图3 所示。
3.4 绝缘配合绝缘配合技术的主要目的是为了确保电压在设施中所经受的电压冲击在能够承受的范畴之中，如图4 所示。
4 移动基站防雷4.1 供电系统的防雷4.1.1 交流电源引入部分
根据调研数据统计，有60%～80%的雷电入侵波来自传输线路的防雷措施应做好层层设防保护原则，一般都采取两级防护措施。第一级防护措施采用氧化锌避雷器，一般都安装在基站的交流配电箱旁边，第二级由电源设备厂商直接提供，这类设备都安装在整体基站系统内部[5]。
4.1.2 过电压保护装置（SPD）的容量选择
第一级SPD 的容量应根据具体基站所处地区以及周边地形地貌等因素综合确定。原则上将基站可分成两个档次：第一类是雷击高发地区，高山站，有长距离架空线引入的站，周边地形地貌较为开阔、空旷、孤立的站，均采用100 kA（最大放电电流）；其余均属第二类，采用60 kA（最大放电电流）。
4.1.3 实施要求
引入基站的电力电缆宜采用金属护套（铠装）或敷设在金属管内，且电缆铠装层或金属管两端应作良好接地；若采用地埋方式入局，则埋地长度不宜小于15 m，深度应不小于0.7 m，电力电缆与通信电缆平行间距不小于0.5 m；交流配电箱的输入端的三根相线及零线，零线对地应分别加装过电压保护装置（SPD）[6]。
4.2 信号线的防雷移动通讯基站与交换局之间一般采用光缆电缆或微波三种传输方式。中继线雷击感应的过电压机理与电源线相同，在运行的过程中，极容易发生雷电入侵侵害，由于与中继线相连的各类终端设备耐过压水平低于电源设备，所以极容易造成接口设备，传输设备，交换设备等出现雷击事故。在信号线输入基站的过程中，中继线尽可量采用全线直埋方式，至少在前端运行部分采用直埋入基站。所有埋地传输线缆必须做好金属屏蔽层或金属管道的两端接地光缆，金属加强芯也一并接地。传输设备将GND 和PGND 在机架处直接短接做好相关防雷或措施，这样可以有效避免因电位差而造成的设备损坏，也让整个基站的防雷效果达到最优。光电传输系统的良好接地，一方面保证了整个移动基站的正常防雷防电击功能，另一方面也可以抵抗外界的电磁干扰，防止本机电磁泄漏[7-9]。
4.3 天馈线系统的防雷基站天馈线一般都采用三点接地的方式，将馈线的金属外护层在铁塔顶部平台处（A 点）、施工时要求馈线离铁塔保持在0.5～1 m 范围内（B 点）、进入基站系统的线路入口处外侧（C 点）作三点接地。其中A 点馈线宜与塔身作可靠连接，B 点与塔身作良好连接，C点接至馈线窗附近外墙上的室外接地排（EGB）上。EGB 在连接时通过铜铁保护层与地网防雷层焊接。其中铁塔架设的线路金属外护层在进入基站系统中都应做好就近接地处理，如果铁塔的高度超过了60 m在连接线路的过程中中间应增设连接点以保证运行效果，室外架空走线两端也都应做好接地，馈线进入室内专用接地排上，再用截面积为35 mm2的防火软电缆将此地线排与室内接地汇集排连接[10]。
4.4 铁塔、抱杆防雷铁塔塔顶的接闪器采用40 mm×4 mm 的热镀锌扁钢作为专用的雷电流引下线。楼顶塔时，其四脚应在屋顶与避雷带就近不少于2 处焊接连通。焊点作防腐处理，一定要保证连接点的数量和分散性，以利于分散引流雷电。落地塔时，铁塔地网设置为封闭环形带且利用塔基地桩内两根以上主钢筋作为其垂直接地体。在楼顶采用抱杆安装天线的方式，并且每根爆杆都可以分别接至楼顶避雷带，同时馈线也应接地利用固定爆杆的膨胀螺栓接头加装垫片以保证后期防腐效果。
5 结语由于移动通信基站能否正常运行是用户是否得到良好的体验效果的前提，因此对移动通信基站的保护是必不可少的。对于移动通信基站的雷电防护是比较复杂的工作，对雷电形式和侵入进行了详细分析之后再提出相关的防雷电技术，使雷电对基站带来的伤害减至最低，节约因设施损坏带来的成本费用。后续对移动通信基站的防雷电技术的优化需要进一步的研究分析，本文为其提供了一定的参考价值。
