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摘要：随着社会经济的快速发展，通信行业的发展也十分迅猛，不管时在规模上，还是通信基站方面，都呈现上升的趋势，但是，伴随而来的一些问题也逐渐显现，通信基站如果防雷错失不过关，就会直接影响到网络通信的正常运营。本文主要分析了通信基站雷电工作原理及其雷电主要形式，并论述了几点通信基站的防雷设计要点，希望能起到一定的参考作用。
关键词：通信；基站；防雷；设计
通信基站天线的位置因为比较突兀，常常是被设置在铁塔或者建筑的天面上，跟周围的环境相比，极容易受到雷击，而当通讯铁塔接闪时，基站的电磁环境就变得很恶劣，这时基站中的信息设备由于耐压水平有限，极易受到破坏。所以，怎样有效强化通信基站的放雷电能力，将雷击损害降至最低，就成为了必须重视的问题。
1通信基站雷电工作原理及其雷电主要形式分析
雷电是一种非常强的电磁干扰源，其往往通过辐射或者传导来干扰通信基站的正常工作。
传导就是指雷电以电压或者电流形式通过入户的金属设施传入基站室内。辐射就是雷电电磁脉冲在三维空间上辐射电磁波，它属于电磁场领域。
雷电会以电磁脉冲、雷电波、直击雷和感应雷等多种形式出现，最终会危害到移动通信基站。
1.1直击雷
直击雷就是闪电直接作用在建筑或者防雷装置上，最终因为热效应、电效应以及机械效应等，而对作用物产生不同程度的危害。一般来说，这种雷的破坏性是相当大的，一旦通信基站遭遇直击雷，如果防雷装置不过关或者没有安设相关装置，就会导致基站的设备和内容物受损，甚至危害到工作人员的人身安全。
1.2感应雷
感应雷主要发生在雷云之间或者雷云跟地面之间的一种放电的雷，主要通过在电力线路和管道等导电体上产生感应过电压，最终产生雷击破坏，也被称为二次雷效应。感应雷主要包括电磁感应与静电感应。它会损坏基站中的设备，虽说危害性没有直接雷大，但是这种雷出现的概率相当高。
1.3雷电波侵入
雷电波侵入就是因为雷电通过金属的架空线路和管道等传输途径传播电波，最终侵入基站内。它属于冲击电压，是沿线缆或管道迅速传播的过电压波。当通信设备与传输线缆金属管道直接相连时，雷电波就可能侵入到通信设备中。闪电在空间的通道或闪电进入地上建筑物的避雷针系统以后产生的瞬变电磁场，都会在一定区域中产生电磁作用。
1.4雷击电磁脉冲
雷击电磁脉冲指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰。雷电波侵入与雷击电磁脉冲都会损害到基站内的设备。对于雷击，现在常常使用接闪、分流、接地、屏蔽、等电位连接以及合理布线等措施来防御。
2通信基站的防雷设计
为防止通信基站遭受雷害，确保通信基站内设备的安全和正常工作，主要借助一些防护措施达到防雷的效果：
2.1直击雷防护
基站的机房、铁塔和变压器房应有完善的防直击雷措施，基站一般用避雷针、避雷网、避雷带、引下线和接地装置组成的系统对天线和通信设备进行直击雷防护。
（1）闪器设计
在塔体顶端安装一高度为lm接闪杆的高度以及保护范围根据规范中的要求来计算得出，材料为镀锌圆钢，以保护塔体及其之上的摄像头，BTS天线等等。
（2）引下线设计
利用塔体本身作为引下线，上与接闪杆相连下与塔体桩基相连，保证连接良好。禁止在有雷雨、风暴的天气前后进行通信基站的检测和维护，尤其在引下线作为传导雷电流的通道更是不允许人员的靠近和接触。钢筋架均按防雷引下线要求焊接连通，以焊接的形式从塔顶直通到柱底，与基础钢筋焊接相连。
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（3）接地装置设计
机房地网和铁塔地网之间的距离应当保持的5米以上。如果通信基站在高山等接地电阻值比较大的地方，距离应当设置在10米以上。在距离地面0．7米以下的位置打入垂直接地体，利用水平接地体，将垂直接地体进行依次焊接，最终形成一个闭合的圆环，焊接处应当做好防腐和防锈措施，同时垂直接地体之间的距离5米最佳。接地线宜短不宜长，宜直不宜曲，截面积在35mm到95mm的范围之间，所用的材料一般为多股铜线。接地引入线不长于30米，材料一般选用镀锌扁钢。
（4）基站防雷设置
通信基地的塔一般都建的比较高，塔顶部建议采用半径为8毫米的镀锌圆钢来作为避雷针，而铁塔本身就可以作为引下线来使用。铁塔的底部则应该用两根半径大于等于4毫米的镀锌圆钢与接地装置相连。为了更好地起到建筑物防直击雷效果，在建筑物的四个角各设置一根引下线与接地装置相连。建筑物的屋顶上也应该设置一圈避雷带，避雷带宜选用直径大于等于8mm的镀锌圆钢来组成，另外在建筑物檐角的位置也要设置避雷针。
这些防直击雷的装置应该采用焊接的方式进行连接，焊接的部位要做防腐处理。
2.2天馈系统防护
天馈线最容易受到铁塔顶部避雷针产生的二次雷击效应的影响。天馈线系统应有完善的防直击雷及二次感应雷的装置。天馈线的金属保护层在上中下部及机房人口处应该就近接地，若通信基地的铁塔高于60米，则在塔中部的天馈线的金属保护层还应增加一处进行接地处理。馈线的屏蔽层一般均就近接铁塔，来增加雷电流进入大地的途径，起到加强分流和均压效果，进而保护通信设备不受雷击影响。
进入机房的天馈线在与通信设备的相连处应该安装馈线SPD，防止感应雷。型号选取时应充分考虑阻抗、衰耗、工作频段和连接器等指标。馈线SPD宜就近接到室外馈线人口处接地铜牌上，防雷引下线和基站接地引入线在联合地网上的接电应在相距大于5米的位置处进行焊接。
2.3供电系统防护
通信基站大多采用架空明线的方法来铺设传输线和供电电路，这种方法很容易产生电磁耦合以致形成雷击。低压电缆进入基站的埋地长度应不短于15米，金属屏蔽层最好就近与机房地网和变压器地网连通。
低压供电系统采用分级保护的手段来将雷电流泄流出去，将过压值降到设备可以承受的水平，起到保护通信设备的作用。选择适合的直流电源SPD安装在直流电源线路上，防止电流直接从交流电源线引入到直流电源线中，减少在雷击中产生的感应电流，对电源线路进行防护。
2.4防雷等电位连接
当通信基站受雷击时，不同通信设备的接地点电位会快速升高。由于接线形式的不同，通信设备之间会产生一定的电位差。当电位差突破一定的范围时，带有高电位的设备会向带有地电位的设备或者地面放电，这样非常容易造成通信设备的损坏。因此，为了减少不同设备之间或者同一设备内部之间的电位差，我们采用等电位连接的方式进行处理。对于一些土壤电阻率比较高的地区，通信基地的地网设计中除了降低电阻值外，必须进行等电位连接，从而使各个设备之间、各个部分之间的电位均匀分布，保证电位差为零，避免高电位差对通信设备造成损坏，从而使通信基站能够正常使用。
总之，通信基站所在地往往具有复杂的周围环境，目标突出，容易受到雷击，为了保证通信网络畅通、人员和设备安全，需要不断总结经验，从现实入手，不断提高防雷技术水平和基站的综合防雷能力。
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论文作者:何德成
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/26
标签：基站论文; 雷电论文; 防雷论文; 通信论文; 电位论文; 铁塔论文; 装置论文; 《基层建设》2017年第33期论文;