如何實現(xiàn)移動通信基站的防雷與接地

高 蕊，范學軍

（山西省通信管理局，山西 太原 030051）

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國移動通信從第一代模擬通信發(fā)展到第二代GSM數(shù)字通信，再到現(xiàn)在的第三代移動設備，網(wǎng)絡規(guī)模從小規(guī)模、小范圍覆蓋發(fā)展到大規(guī)模、覆蓋全國所有地市和絕大部分縣市。我國各省市每年都有新的基站建設。固定通信與移動通信的融合，已經(jīng)成為當今通信和信息科學技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)總的發(fā)展趨勢。微電子技術(shù)是移動通信基站的電子設備的核心，這些設備很脆弱，雷電容易對它們產(chǎn)生破壞，造成通信中斷和嚴重的經(jīng)濟損失，因此，必須做好防雷工作。

1 移動通信基站防雷接地的必要性

通常來說，移動通信基站的BTS天線是位于室外的，而且架設得比較高。如果帶電的云層經(jīng)過天線上方，天線上就很可能產(chǎn)生感應電荷。如果天線與大地之間有直流通路，那么感應電荷就會通過大地泄放，不會累積。這樣，天線和大地之間就不會因產(chǎn)生高電位差而放電。所以，通信設備的接地是很重要的。由于避免雷擊的關(guān)鍵是接地系統(tǒng)的質(zhì)量，所以可以說，防雷是BTS設備安裝設計中的重要問題。

2 防雷接地系統(tǒng)的構(gòu)成

大地、接地電極、接地引入線、地線匯流排、接地配線5部分組成了防雷接地系統(tǒng)。大地具有導電性，而且容電量無限大。接地極放置在大地或海水中的導電元件組，提供直流電路的一點與大地之間的低阻通路，有在一定時間內(nèi)連續(xù)通過電流的能力。接地引線在接地電極與室內(nèi)地線匯流銅排之間起連接作用。匯流排是在主機板上，用來匯集所有資料，并將之傳送出去的一個中繼站。一般來說，系統(tǒng)會透過匯流排來裝設各種介面卡，并傳輸各種資料到介面卡所連接的設備上，我們也稱為總線。地線匯流排為匯集接地配線所用的母線銅排。接地配線用于連接設備到地線匯流排。

3 防雷接地系統(tǒng)的基本要求

一是必須要注意對接地電阻的要求。降低接地電阻是實現(xiàn)雷電流泄流的關(guān)鍵，接地電阻主要是指土壤電阻。不同設施對接地電阻的要求稍有差異，移動通信基站基座≤4Ω，天饋線金屬屏蔽層≤4Ω，信號避雷器≤10Ω，電源避雷器≤4Ω，安全保護地≤4Ω，通信機房≤1Ω。

二是聯(lián)合接地的要求。聯(lián)合接地是使局（站）內(nèi)各建筑物的基礎接地體和其他專設接地體相互連通形成一個共用地網(wǎng)，并將電子設備的工作接地、保護接地、邏輯接地、屏蔽體接地、防靜電接地以及建筑物防雷接地等共用一組接地系統(tǒng)的接地方式。一般第三類防雷建筑物的防雷接地要求是30Ω，強電系統(tǒng)≤10Ω，弱電接地≤4Ω，而1Ω是強弱電采用共同接地極時采用的。防雷接地設計中，應建立公共地網(wǎng)以防雷，即電源地、工作地、保護地等在公共地線上連成電氣一體化，以建立零電位參考電平平臺。

4 移動通信基站BTS接地的幾種實際情況

4.1 利用現(xiàn)有的避雷帶

當BTS所在的大樓有較可靠的屋頂避雷帶、防雷接地及工作接地時，BTS的接地應利用大樓現(xiàn)有的接地裝置，但必須測試其接地電阻值。如果測試結(jié)果不符合要求，應增加接地體，使接地電阻滿足≤5Ω的要求；如果大樓的防雷接地與工作接地分設接地體，而且經(jīng)實際測試防雷接地裝置的接地電阻大于工作接地電阻時，應增加接地體，使其阻值降到與工作接地的電阻相同或更小一些。天線、天線桿/塔、饋線及屋頂走線架與屋頂避雷帶做可靠的連接，連接點不能少于兩點。如果天線附近沒有避雷帶，則專設下引線沿外墻引至接地體，不要引入機房的接地排上。

4.2 大樓沒有避雷帶

當所在大樓沒有現(xiàn)成的屋頂避雷帶時，應架設一定數(shù)量的避雷針，使天線頂端處于避雷針的保護角之下，并同時將避雷針接地線直接引至樓下接地體。

4.3 BTS設有天線鐵塔

當BTS設有鐵塔時，常采用三合一（即聯(lián)合接地）系統(tǒng)。一般都把整個機房設計在鐵塔的避雷保護范圍之內(nèi)，機房頂可以不設避雷帶，但機房四周仍需埋設一閉合接地環(huán)。天線的同軸電纜必須安裝在鐵塔體內(nèi)，以防止大電流貫穿同軸線。接地時需用大截面導體，才能達到電阻低、熱量高、引線電感小、趨膚效應也小的要求。

5 移動通信基站的防雷與接地

5.1 供電系統(tǒng)的防雷與接地

第一，由于供電傳輸線路長、架空傳輸，并且試驗證明雷電波的最大能量的諧波分量分布在工頻附近，所以雷電波極易從供電線路耦合進入，且耦合度很高。因此，電源線路上的防雷與接地就尤為重要。

第二，移動通信基站的交流供電系統(tǒng)應采用三相五線制供電方式。進入移動通信基站前或電力變壓器高壓側(cè)的供電線路應會同當?shù)仉娏Σ块T妥善處理。進入移動通信基站的低壓電力電纜宜從地下引入機房。

第三，普通基站供電線路的防雷處理?？紤]電源避雷器殘壓的影響，移動通信基站的220/380V應進行多級過電壓防護。①當220/380 V供電線路進入基站時，首先在進站后的第一配電處進行第一級避雷保護，技術(shù)參數(shù)要求：響應時間≤25 ns；雷電通流量≥100 kA（雷電沖擊電流波為8/20 us）；殘壓峰值≤2.6 kV（放電電流為5 kA等級）；損壞告警指示、監(jiān)控觸點；為防止避雷器件損壞而造成短路故障，避雷器輸入端應設空氣開關(guān)，容量≥80 A。為便于觀察和統(tǒng)計雷擊發(fā)生的情況，應安裝雷擊計數(shù)裝置。②在機房內(nèi)配電箱的輸入端加裝相應的第二級電源避雷器，技術(shù)參數(shù)要求：響應時間≤25 ns；雷電通流量≥40 kA（雷電沖擊電流波為8/20 us）；殘壓峰值≤1.3 kV（放電電流為5 kA等級）；損壞告警指示、監(jiān)控觸點；為防止避雷器件損壞而造成短路故障，避雷器輸入端應設空氣開關(guān)，容量≥80 A。③在第一級和第二級電源避雷器之間的供電線路應有10 m以上的間距，間距達不到時，應加裝退耦器件；站內(nèi)只有一處配電時，宜優(yōu)先選用兩級合一的復合型避雷器。④移動通信基站使用高頻開關(guān)電源時，應選用裝有電源避雷器的產(chǎn)品，其直流配電輸出端應依據(jù)基站實際需要，選擇性地加裝直流電源避雷器。

第四，電源避雷器的接地：①對于第一級避雷器，如果供電線路為TN-S三相五線或單相三線制，則應將PE線作為避雷器接地線；如供電為TN-C三相四線或單相二線制，應改為TN-C-S局部三相五線或局部單相三線制，將N線重復接地，再從接地點并接一條新的PE線，同時作為電源避雷器的接地線。②機房內(nèi)的交流配電箱處應實行三相五線制或單相三線制，或是如上條所述的局部三相五線，其中的PE線接配電箱及電源第二級避雷器接地線；不是三相五線或單相三線時，應從機房地網(wǎng)匯集排單獨引出地線作為PE地線。③直流避雷器的接地線可直接接機房接地匯集排。④電源避雷器的接地線應盡量短、粗，可根據(jù)長短選擇16～35 mm2多股銅線，連接必須可靠。

注意：如果供電系統(tǒng)電壓波動過大、需要加裝穩(wěn)壓器時，宜裝在第二級電源避雷器之前。

5.2 機房內(nèi)的地線布置

第一，機房內(nèi)的工作接地、保護接地、走線架、避雷器等可共用一個室內(nèi)接地匯集排。各接地線宜短、直。

第二，有條件的基站可建設成環(huán)狀的接地匯集排，并通過至少兩條接地引入線，從相距大于5 m的機房地網(wǎng)引接點引出。

6 結(jié)束語

隨著計算機等時代前沿科技的發(fā)展，移動通信基站的設備也在不斷革新，接地技術(shù)也在不斷完善，這給移動通信基站的相關(guān)工作人員提出了更高的要求。因此，在實際的工程中，我們要潛心研究，充分認識雷電可能入侵的途徑，從而采取更為切實有效的綜合防護措施，真正防止雷擊事故的發(fā)生，為移動通信事業(yè)的發(fā)展作出應有的貢獻。