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摘要：随着移动通信行业的快速发展，移动通信基站数量的增多，雷击灾害在移动通信基站设备损坏原因中占了很大的比重，尤其是在雷电高发地区，对移动通信设备的正常运转造成了很大的威胁，如果不加以重视，甚至会产生二次事故，造成更为严重的后果。防雷工作由于受到电磁场的空间分布较大的影响，所受到的危害性也较高，是一项较为复杂的技术工作，选择适当的防雷技术以及进一步优化，对保障移动通信基站正常运转具有重要意义。
关键词：移动通信；基站防雷；保护措施
雷电带给人类生活很大的影响。在远古时代，雷电所产生的极为壮观的声、光、电现象，或因此而引起森林的火灾，就可能启发了人们对火的发现和利用；由此产生的有机化合物的合成更可能是地球生命起源物质之一。在现代生活中，雷电仍对人类的生命安全有所威胁，对航空、通信、电力、建筑等国防都有重大影响，因此雷电现象的物理机制及其防护问题一直为人们所关注。通信基站的防雷是铁塔公司目前需要解决的重要问题，它直接影响到三家运营商通信设备运行安全，更会有所威胁到基站附近人畜的生命安全。
1雷电危害移动基站的方式与途径
1.1移动基站雷害表现
1）直击雷
在带电云层与大地、树木、建筑物或者其它的设施之间出现放电，会使雷电流通过建筑物或设施，从而产生热效应作用或电动力作用。通常会受到直击雷破坏的移动基站设备主要包括：空调室外机、室外变压器以及天馈等。
2）感应雷
直击雷的放电过程中，由于雷电流会产生静电感应、电磁感应作用，致使脉冲电流在其周围产生瞬时的强磁场，从而对周围导线、金属物等，产生电磁感应，而所感应出的高电压会大大提高闪击现象的发生概率，所产生的感应电压则可以通过移动基站供电线路、光缆以及地线等引入，进而迅速破坏基站设备，包括开关电源、无线机柜、交流配电箱、监控系统以及传输仪器等。
3）球形雷
球形雷属于一种特殊的雷电现象，其球形的直径通常只有10～20cm，实际的存在时间一般维持在2～5s。在球形雷遭遇障碍物或电气设备时，即会发生爆炸或燃烧。球形雷往往是通过建筑物的开放空间，或建筑物孔洞等进入室内。这种球形雷不常见，一般来说只有在特殊位置上或特殊地理环境下才会出现。
1.2雷电入侵基站的主要方式
雷电入侵移动通信基站的方式主要有以下三种：
①由架空输电线引入。雷电侵入移动通信基站的主要方式之一便是经由架空输电线进入基站。架空输电线所处的位置较高，且四周都存在磁场，因此极易受到雷电的袭击。移动通信基站系统中，机房由输电线供电。如果架空输电线遭到雷电袭击，就会形成感应雷电流，而输电线会将电流直接送入供电系统。此时，基站所使用的电源系统便会受到影响，使得机房运行出现故障，难以继续为基站供电。
②经由天馈线进入基站。雷电流也可通过天馈线袭击移动通信基站。当外部有雷电产生时，雷电流会经天线进入馈线，之后再沿着馈线侵入机房，使得机房设备受到严重的损害，进而发生故障。
③由地网反击入侵。大部分基站都安装了避雷器，在避雷器向地面释放雷电流的过程中，由于基站还装设有接地电阻，基站工作区域的电位会升高。基站中的电源、开关电源监控单元、基站动力环境控制器等含有直流负荷的设备都存在不同量的寄存电容。上述设备一端与工作接地相连，没有电流存在的远端区域与基站的工作区域形成了电位差，从而进一步形成了差模脉冲电压。如果该电压超出设备绝缘耐压的允许范围，则设备便会受到一定程度的损害。
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图1
2雷电防护技术的应用
2.1屏蔽技术
通过利用控制导电材料，对电磁进行屏蔽，使得变磁场对某一部位的穿透减少，是屏蔽技术的主要目的。屏蔽技术可以减少在雷电发生时产生的交变调磁场对通信设备的危害，确保通信设备的正常运转。通过屏蔽技术对某一区域进行屏蔽，屏蔽范围内的磁场强度会从H0降为H1，H1＝H0/10SF/20。H0代表着未屏蔽时的磁场强度；H1代表经过屏蔽之后的磁场强度，SF表示屏蔽系数，磁场内部材料自身结构以及性质决定该系数的大小。
2.2接地技术
1）接地电阻
所谓接地电阻，即接地体的对地电阻值，为接地体的连接点与远处大地间存在的电阻。如果处于理想状态，其接地电阻通常是零，但由于接地体自身一般具备一定接地电阻，就安全方面来说，要求通信建筑接的地电阻应控制在几十欧姆以内。实现电流泄流的关键，即在于接地电阻的控制，应当针对设施的不同和地质环境差异，设置不同的接地电阻值。一般情况下，站地网接地电阻处于5～10Ω的范围内，以达到避雷效果。
2）联合接地
传统的电信设备一般运用的是独立接地，而长期的实践发现，独立接地并不能真正改良EMC的性能，甚至还可能给人身、设备带来危险电压的威胁。现代化的电信设施应当运用联合接地的方式，即让电信、电源以及建筑物防雷等多项设备或接地系统，共同使用一组接地网络接地。在根据联合接地的不同要求，其接地体与地网之间，最少应当存在两点连接，从而防止导体断开过程中出现局部地网的隔离问题。
2.3进行SPD安装
进行SPD安装和维护对移动基站防雷工程的发展具有很大作用，只有规范SPD安装，才能保证防雷系统安全、有效的运行，反之，将产生各种严重的雷电灾害，给SPD造成新的安全隐患。进行安装时，不仅要让连接线符合粗、短、直的要求，还要降低引线电感，在安装条件允许的时候，可以将平行布放运用到进出保护器两根连接线路上，改变电流方向，降低连接电感，保护器也可以利用此种方式进行操作，降低电感。接线方式具有以下几方面特点：不用改变配电系统和接地线，减少了工作操作量；防雷箱安装在前端可以保护后面负载，安全保护效果较好；设备内所有接地都可以接在母排上，参考点位一致，不会产生地电位反击；防雷箱安装在总接地母线旁边，缩短了引线距离，电力流入较合理，提高了保护效果。
2.4接地网的运用
移动基站主地网可以由机房地网、铁塔地网和变压器地网等组成。可以将机房建筑结构和基础等作为基站地网接地体中的一部分。①机房地网。该地桩可以沿着机房建筑物散水点外环设置，在机房建筑基础横梁和主钢筋上组建机房地网。如果机房建筑基础有地桩，可以实现地桩内主钢筋和机房地网的焊接。②铁塔地网。如果通信塔在机房旁边，将铁塔地网延伸到塔基四角范围内，网格尺寸维持在一定范围内，铁塔地网的接地体为塔基地桩中的主钢筋。焊接铁塔地网时，必须在与机房地网相隔4m的位置进行操作，连接点不能少于两点。在实际施工中，还要正确敷设合格的接地网，将灵活的施工工艺运用到施工中，符合施工要求。例如，进行焊接工艺操作时，必须让扁钢和扁钢塔接为扁钢宽度的二倍，不能少于三扇面施焊。地网是一种“隐蔽性工程”，完成基站建立后，改造工作较困难，所以必须强化施工细节问题，按照施工规范进行操作，提高地网施工质量。
综上所述，在实际的移动基站工程中，需要结合实际情况，即当地的雷电发生机理和特征，采取必要的防雷措施，制定防雷方案，提出具有针对性的移动基站雷电防护措施，以达到最大限度避免或降低雷击对于基站系统所造成的威胁。
参考文献
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[3]陈刚,李宇.移动通信基站的雷电防护(续)[J].现代建筑电气,2014,02:24-28.
论文作者:董皓彬
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：基站论文; 雷电论文; 地网论文; 防雷论文; 移动通信论文; 机房论文; 输电线论文; 《基层建设》2017年第14期论文;