如何实现移动通信基站的防雷与接地

高 蕊，范学军

（山西省通信管理局，山西 太原 030051）

经过几十年的发展，我国移动通信从第一代模拟通信发展到第二代GSM数字通信，再到现在的第三代移动设备，网络规模从小规模、小范围覆盖发展到大规模、覆盖全国所有地市和绝大部分县市。我国各省市每年都有新的基站建设。固定通信与移动通信的融合，已经成为当今通信和信息科学技术及其产业总的发展趋势。微电子技术是移动通信基站的电子设备的核心，这些设备很脆弱，雷电容易对它们产生破坏，造成通信中断和严重的经济损失，因此，必须做好防雷工作。

1 移动通信基站防雷接地的必要性

通常来说，移动通信基站的BTS天线是位于室外的，而且架设得比较高。如果带电的云层经过天线上方，天线上就很可能产生感应电荷。如果天线与大地之间有直流通路，那么感应电荷就会通过大地泄放，不会累积。这样，天线和大地之间就不会因产生高电位差而放电。所以，通信设备的接地是很重要的。由于避免雷击的关键是接地系统的质量，所以可以说，防雷是BTS设备安装设计中的重要问题。

2 防雷接地系统的构成

大地、接地电极、接地引入线、地线汇流排、接地配线5部分组成了防雷接地系统。大地具有导电性，而且容电量无限大。接地极放置在大地或海水中的导电元件组，提供直流电路的一点与大地之间的低阻通路，有在一定时间内连续通过电流的能力。接地引线在接地电极与室内地线汇流铜排之间起连接作用。汇流排是在主机板上，用来汇集所有资料，并将之传送出去的一个中继站。一般来说，系统会透过汇流排来装设各种介面卡，并传输各种资料到介面卡所连接的设备上，我们也称为总线。地线汇流排为汇集接地配线所用的母线铜排。接地配线用于连接设备到地线汇流排。

3 防雷接地系统的基本要求

一是必须要注意对接地电阻的要求。降低接地电阻是实现雷电流泄流的关键，接地电阻主要是指土壤电阻。不同设施对接地电阻的要求稍有差异，移动通信基站基座≤4Ω，天馈线金属屏蔽层≤4Ω，信号避雷器≤10Ω，电源避雷器≤4Ω，安全保护地≤4Ω，通信机房≤1Ω。

二是联合接地的要求。联合接地是使局（站）内各建筑物的基础接地体和其他专设接地体相互连通形成一个共用地网，并将电子设备的工作接地、保护接地、逻辑接地、屏蔽体接地、防静电接地以及建筑物防雷接地等共用一组接地系统的接地方式。一般第三类防雷建筑物的防雷接地要求是30Ω，强电系统≤10Ω，弱电接地≤4Ω，而1Ω是强弱电采用共同接地极时采用的。防雷接地设计中，应建立公共地网以防雷，即电源地、工作地、保护地等在公共地线上连成电气一体化，以建立零电位参考电平平台。

4 移动通信基站BTS接地的几种实际情况

4.1 利用现有的避雷带

当BTS所在的大楼有较可靠的屋顶避雷带、防雷接地及工作接地时，BTS的接地应利用大楼现有的接地装置，但必须测试其接地电阻值。如果测试结果不符合要求，应增加接地体，使接地电阻满足≤5Ω的要求；如果大楼的防雷接地与工作接地分设接地体，而且经实际测试防雷接地装置的接地电阻大于工作接地电阻时，应增加接地体，使其阻值降到与工作接地的电阻相同或更小一些。天线、天线杆/塔、馈线及屋顶走线架与屋顶避雷带做可靠的连接，连接点不能少于两点。如果天线附近没有避雷带，则专设下引线沿外墙引至接地体，不要引入机房的接地排上。

4.2 大楼没有避雷带

当所在大楼没有现成的屋顶避雷带时，应架设一定数量的避雷针，使天线顶端处于避雷针的保护角之下，并同时将避雷针接地线直接引至楼下接地体。

4.3 BTS设有天线铁塔

当BTS设有铁塔时，常采用三合一（即联合接地）系统。一般都把整个机房设计在铁塔的避雷保护范围之内，机房顶可以不设避雷带，但机房四周仍需埋设一闭合接地环。天线的同轴电缆必须安装在铁塔体内，以防止大电流贯穿同轴线。接地时需用大截面导体，才能达到电阻低、热量高、引线电感小、趋肤效应也小的要求。

5 移动通信基站的防雷与接地

5.1 供电系统的防雷与接地

第一，由于供电传输线路长、架空传输，并且试验证明雷电波的最大能量的谐波分量分布在工频附近，所以雷电波极易从供电线路耦合进入，且耦合度很高。因此，电源线路上的防雷与接地就尤为重要。

第二，移动通信基站的交流供电系统应采用三相五线制供电方式。进入移动通信基站前或电力变压器高压侧的供电线路应会同当地电力部门妥善处理。进入移动通信基站的低压电力电缆宜从地下引入机房。

第三，普通基站供电线路的防雷处理。考虑电源避雷器残压的影响，移动通信基站的220/380V应进行多级过电压防护。①当220/380 V供电线路进入基站时，首先在进站后的第一配电处进行第一级避雷保护，技术参数要求：响应时间≤25 ns；雷电通流量≥100 kA（雷电冲击电流波为8/20 us）；残压峰值≤2.6 kV（放电电流为5 kA等级）；损坏告警指示、监控触点；为防止避雷器件损坏而造成短路故障，避雷器输入端应设空气开关，容量≥80 A。为便于观察和统计雷击发生的情况，应安装雷击计数装置。②在机房内配电箱的输入端加装相应的第二级电源避雷器，技术参数要求：响应时间≤25 ns；雷电通流量≥40 kA（雷电冲击电流波为8/20 us）；残压峰值≤1.3 kV（放电电流为5 kA等级）；损坏告警指示、监控触点；为防止避雷器件损坏而造成短路故障，避雷器输入端应设空气开关，容量≥80 A。③在第一级和第二级电源避雷器之间的供电线路应有10 m以上的间距，间距达不到时，应加装退耦器件；站内只有一处配电时，宜优先选用两级合一的复合型避雷器。④移动通信基站使用高频开关电源时，应选用装有电源避雷器的产品，其直流配电输出端应依据基站实际需要，选择性地加装直流电源避雷器。

第四，电源避雷器的接地：①对于第一级避雷器，如果供电线路为TN-S三相五线或单相三线制，则应将PE线作为避雷器接地线；如供电为TN-C三相四线或单相二线制，应改为TN-C-S局部三相五线或局部单相三线制，将N线重复接地，再从接地点并接一条新的PE线，同时作为电源避雷器的接地线。②机房内的交流配电箱处应实行三相五线制或单相三线制，或是如上条所述的局部三相五线，其中的PE线接配电箱及电源第二级避雷器接地线；不是三相五线或单相三线时，应从机房地网汇集排单独引出地线作为PE地线。③直流避雷器的接地线可直接接机房接地汇集排。④电源避雷器的接地线应尽量短、粗，可根据长短选择16～35 mm2多股铜线，连接必须可靠。

注意：如果供电系统电压波动过大、需要加装稳压器时，宜装在第二级电源避雷器之前。

5.2 机房内的地线布置

第一，机房内的工作接地、保护接地、走线架、避雷器等可共用一个室内接地汇集排。各接地线宜短、直。

第二，有条件的基站可建设成环状的接地汇集排，并通过至少两条接地引入线，从相距大于5 m的机房地网引接点引出。

6 结束语

随着计算机等时代前沿科技的发展，移动通信基站的设备也在不断革新，接地技术也在不断完善，这给移动通信基站的相关工作人员提出了更高的要求。因此，在实际的工程中，我们要潜心研究，充分认识雷电可能入侵的途径，从而采取更为切实有效的综合防护措施，真正防止雷击事故的发生，为移动通信事业的发展作出应有的贡献。