对无线通信塔引发雷电灾害的思考

王 尧，阎立娟，丰 雷，王进军

(1.哈尔滨市气象局，黑龙江 哈尔滨 150080；2.呼兰区气象局，黑龙江 呼兰150050；3.鹤岗市气象局，黑龙江 鹤岗 154100)

对无线通信塔引发雷电灾害的思考

王 尧1，阎立娟2，丰 雷2，王进军3

(1.哈尔滨市气象局，黑龙江 哈尔滨 150080；2.呼兰区气象局，黑龙江 呼兰150050；3.鹤岗市气象局，黑龙江 鹤岗 154100)

通过对无线通信塔雷电灾害的分析，采取有利措施，减少无线通信塔引发雷电灾害对周围环境造成危害。

无线通信塔；雷电；灾害；分析

1 引言

近年来，无线通信得到了飞速发展，为了提高通信质量和覆盖率，无线通信塔密度也逐渐增加，从哈尔滨市近年来的雷电灾害统计看，通信塔周围的单位、居民区遭受雷电灾害的事故也越来越频繁，加之一些单位的无线通信塔每年只经过其系统内部的设备检修，不进行防雷专业年度检测，存在一定隐患，严重威胁着百姓生命和财产安全。

2 雷电灾害概况

2006年6月7日08：20左右，宾县宾州镇英杰村一女性村民在一处距某无线通信塔200 m的农田地里铲地时受雷电袭击，全身着火而死亡。造成此次雷击事故的主要原因是当天雷暴强度大,该村民附近的无线通信塔避雷装置没有有效将雷电流导入地下而造成。2007年8月3日10：00木兰县某通信公司通信基站造雷击，基站本身的配电箱被雷击后烧毁、思倍驰设备损坏。同时，该无线通信塔西侧500 m范围内20多户居民的家用电器（包括电视机、电冰箱、计算机、电话等）也在同一时间被击坏。

3 雷电灾害分析

以上两次雷击事件都是由无线通信塔遭雷击后导致其它居民或设备家用电器遭雷击。无线通信塔高度均在距地面50～100 m之间，并且一些无线通信塔多设立在乡镇、村屯距当地居民农作、生活较近的地方，而当地的一些民用建筑的高度都在6 m以下，通信基站电源多是从附近和当地居民混用的变压器架空引入。附近的居民住户的家用电器和电气设备都没有接地和安装防雷装置。

（1）从雷击烧毁基站电源配电盘，入户线和部分设备烧毁分析原因：一是配电盘空气开关或刀闸接处不实，直击雷击中通信铁塔时强大的感应高压产生电弧引起配电盘起火烧断入户线和烧毁部分设备；二是可能由于雷电瞬间电流超过SPD设计能力，造成SPD起火引燃配电盘。

（2）农村居民住宅都没有雷电防护装置和接地，电源线都架空敷设，对直击雷和雷电感应没有任何防御能力，这是现在农村防雷的一个薄弱环节。现在使用的电视机、电冰箱、计算机、电话机都属弱电电器设备，这些电器设备承受雷电流的能力相当脆弱。通信塔附近住户家用电器遭雷击与通信铁塔泄放雷电流有直接关系。

（3）瞬间地电位抬高的损害：当雷击中通信铁塔时，通过铁塔的雷电流在铁塔任一点的电位是：U=IRi+LHdi/dt

公式中：I-雷电流，kA；

Ri-接地装置冲击电阻，Ω；

L-单位长度电感，约 1.6μH/m；

H-引下线长度,m；

di/dt-雷电流，kA/。

木兰县大贵通信铁塔遭雷击I=100 kA，波前时间t=2.5 μs,铁塔高度H=72 m，冲击电阻（近似工频电阻）Ri=0.9 Ω则 U=100×103×0.9＋1.6×10-6×72×(100×103)/(2.5×10-6)

=46.98×105=4 698(kV)

可见，瞬间塔基得地单位抬升为4 698(kV)，足以对周围造成严重的地电位反击。

（4）静电感应的危害：通信铁塔接雷泄地后，其周围感应的静电高压不能立即泄掉，高压局部地区对地的散流电阻（R）越大，放电时间越长，它符合RC放电规律，即：

Vt=Ve-t/Rc

这个局部感应高压在低压架空线路上可达100 kV左右，电视信号线、电话网络信号线上可达50 kV左右。这种感应高压轻而易举的就可以把住户没安装防雷装置的电子设备和电器击坏。

（5）电磁感应的危害：通信铁塔接雷泄地后，在周围会产生强大的变化磁场，这钟电磁场会在周围导体中感应出较大的电动势。在金属环路开口处感应最大的电动势遵循下式：

木兰大贵通信铁塔遭雷击击坏家用电器距离通信铁塔最远的500 m，因为农村住户的低压电源线路、电话线路、有线电视线路高低交错纵横，我们可以看成在500 m范围内有多个开口环，雷击铁塔泄流时产生强大的变化磁场在这些环路中产生高电势给家用电器造成严重破坏。

计算一下离铁塔500 m有10 m开口环，雷击I=100 kA，波前时间 t=2.5 μs，它的感应最大电动势为：Em=2×10-7×l·ln（510/500）·（105/2.5×10-6）=1.58 kV

4 结论

随着社会经济的发展，人们生活水平的提高，各种电器设备走进千家万户。但是，我国农村的防雷意识还非常淡薄，防御雷电的能力十分脆弱。因此，无线通信运营商在设计建设通信基站时要尽量远离居民区，避免或减少通信铁塔接闪电时产生强度较大的电磁脉冲给周围居民造成危害。

TU895

A

1002-252X(2010)03-0037-02

2010-6-6

王尧(1975-)，男，黑龙江省通河县人，哈尔滨工业大学，本科生，工程师.