移動通信基站的防雷接地系統(tǒng)的設計

1、移動通信基站的防雷接地系統(tǒng)的設計 內(nèi)容摘要：本論文主要介紹了移動基站的防雷接地系統(tǒng)，首先概述了移動基站接地系統(tǒng)的幾個方面：移動基站接地系統(tǒng)概述，移動基站地網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式，室內(nèi)接地系統(tǒng)的等電位連接結(jié)構(gòu)形式，接地線、接地引入線等要求。然后對移動基站防雷系統(tǒng)的幾個方面進行了分析：雷電基本概述，移動基站雷電入侵途徑，移動基站鐵塔防雷系統(tǒng)設計，移動基站電源系統(tǒng)防雷設計，饋線等防雷設計。關鍵詞： 防雷 移動基站 接地線 饋線1目目 錄錄第一章 移動基站接地系統(tǒng)設計.21.1 移動基站接地系統(tǒng)概述 .21.2 基站地網(wǎng) .21.2.1 移動基站的組成.21.3 移動基站地網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式 .31.3.1 鐵塔建在機房

2、上的地網(wǎng).31.3.2 鐵塔四角包含機房的地網(wǎng).31.3.3 鐵塔建在機房旁邊的地網(wǎng).41.3.4 自立式鐵塔或者通信桿塔的地網(wǎng).41.3.5 利用辦公樓、大型建筑作為機房地網(wǎng).41.3.6 利用商品房作為機房地網(wǎng).41.3.7 典型地網(wǎng)的設計.51.4 接地室內(nèi)接地系統(tǒng)的等電位連接結(jié)構(gòu)形式 .81.4.1 參考點、接地線、等電位連接 .81.4.2 接地引入和室內(nèi)接地處理.81.5 接地線、接地引入線等要求 .101.5.1 接地線要求 .101.5.2 接地引入線要求 .11第二章 移動基站防雷系統(tǒng)設計.122.1 雷電的基本概述 .122.1.1 防雷區(qū)的劃分 .122.1.2 雷電參數(shù)

3、簡介.142.1.3 雷暴日.142.1.4 雷電流波形 .142.1.5 雷電波頻譜分析 .152.1.6 雷電過電壓的形成 .152.2 移動基站雷電入侵途徑 .162.2.1 基站鐵塔或桅桿引入雷害 .162.2.2 架空電力線和其他架空線引入雷害.172.2.3 基站機房引入雷害.182.3 移動基站鐵塔防雷系統(tǒng)設計 .182.3.1 天線鐵塔的防雷與接地.182.3.2 纜線的防雷與接地 .192.3.3 電力線的防雷與接地.202.4 移動基站電源系統(tǒng)防雷設計 .212.4.1 在配電變壓器、配電室、電力室界面選用電源 SPD 的工程要求 .212.4.2 建在中雷區(qū)以上地區(qū)的通信

4、局（站）直流電源線的雷電過電壓保護設計.2222.4.3 通信局（站）的航空障礙燈、彩燈及其它用電設備的電源線雷電過電壓保護設計.232.5 饋線等防雷設計 .23結(jié) 束 語.241第一章第一章 移動基站接地系統(tǒng)設計移動基站接地系統(tǒng)設計1.1 移動基站接地系統(tǒng)概述（1）移動通信基站的防雷與接地必須建立在聯(lián)合接地、均壓等電位基礎上進行整體的、系統(tǒng)的、綜合的雷電防護，才能有效的減少雷害。（2）移動通信基站的防雷與接地應從聯(lián)合接地、均壓等電位;地網(wǎng)的沖擊保護半徑；浪涌電流就近疏導分流；站內(nèi)線纜的屏蔽接地和通信電源及信號線的雷電過電壓多級保護綜合、整體考慮，正確的選擇合理方案。（3）移動通信基站的地網(wǎng)

5、設計必須考慮基站構(gòu)筑物的形式、地理位置、周邊環(huán)境、地質(zhì)氣候條件、土壤組成、大地電阻率、占地賠償?shù)纫蛩?。其地網(wǎng)邊界可以根據(jù)地理環(huán)境因素確定，對于不確定性因素較多的基站，應給予一定的設計裕量；設計方案應對不可預見因素具備調(diào)整空間，以便快速地完成設計變更和施工。（4）基站地網(wǎng)設計時宜考慮建設的實際難度，因地制宜，合理利用已有資源，做到經(jīng)濟合理安排。（5）移動通信基站的防雷與接地應用系統(tǒng)化、整體的概念將基站內(nèi)幾個孤立的子系統(tǒng)設備，集成為一個整體的通信系統(tǒng)去考慮基站的防雷接地問題。（6）移動通信基站的危險評估、雷電過電壓保護、SPD 最大通流容量必須根據(jù)年雷暴日、海拔高度、環(huán)境因素、建筑物的形式、供電方

6、式及所在地的電壓穩(wěn)定度去選擇，且考慮各級 SPD 的配合問題。1.2 基站地網(wǎng)21.2.1 移動基站的組成移動基站地網(wǎng)由機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)或者由移動基站地網(wǎng)由機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)和變壓器地網(wǎng)組成，基站地網(wǎng)應充分利用機房建筑基礎（含地樁） 、鐵塔基礎內(nèi)的主鋼筋和地下其它金屬設施作為接地體的一部分。 （1）機房地網(wǎng)：機房地網(wǎng)應沿機房建筑物散水點外設環(huán)形接地裝置，同時還應利用機房建筑物基礎橫豎梁內(nèi)兩根以上主鋼筋共同組成機房地網(wǎng)。當機房建筑物基礎有地樁時，應將地樁內(nèi)兩根以上主鋼筋與機房地網(wǎng)焊接連通。（2）鐵塔地網(wǎng)：當鐵塔位于機房旁邊時，應采用 40 x4 的熱鍍鋅扁鋼將鐵塔地基四角塔腳內(nèi)部金屬構(gòu)件焊接連

7、通組成鐵塔地網(wǎng)，其地網(wǎng)網(wǎng)格尺寸不應大于 3m3m，其周邊為封閉式，鐵塔地網(wǎng)與變壓器地網(wǎng)：當電力變壓器設置在機房內(nèi)時，可共用機房及鐵塔地網(wǎng)組成的聯(lián)合地網(wǎng)；當電力變壓器設置在機房外，且距機房地網(wǎng)邊緣大于 30m 時，宜設獨立地網(wǎng)；若電力變壓器設置距機房地網(wǎng)邊緣30m 以內(nèi)時，變壓器地網(wǎng)與機房地網(wǎng)或鐵塔地網(wǎng)之間，應至少兩處連通焊接連通，以相互組成一個周邊封閉的地網(wǎng)。（3）為加強對雷電流的散流作用、降低對地電位而敷設的附加的集中接地裝置，一般敷設 35 根垂直接地板。在土壤電阻率較高的地區(qū)，則敷設多根放射形水平接地極。1.3 移動基站地網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式1.3.1 鐵塔建在機房上的地網(wǎng) 當鐵塔位于機房屋頂時，

8、鐵塔四腳應與樓頂避雷帶就近不少于兩處焊接連通，機房鐵塔除利用建筑物框架結(jié)構(gòu)建筑四角柱內(nèi)的鋼筋作為雷電引下線外，且在鐵塔避雷針上設置專門雷電引下線，在天線鐵塔避雷針引下線所接的垂直接地體周圍施放液狀長效降阻劑，這樣有利于增加雷電流的泄流能力。接地系統(tǒng)除利用建筑物自身的基礎還需要外設環(huán)形地網(wǎng)為其接地裝置，同時應在機房地網(wǎng)四角設置 20 米左右的水平接地體作為輻射式接地體，以利散流。機房的接地排分為一側(cè)單獨設立或者兩側(cè)各一個接地排。31.3.2 鐵塔四角包含機房的地網(wǎng)移動通信機房為框架結(jié)構(gòu)建筑，機房包含在鐵塔四角之內(nèi)，鐵塔避雷針應專門設 404 的熱鍍鋅扁鋼作為雷電引下線，接地系統(tǒng)應利用建筑物自身的

9、基礎和鐵塔四角外設的環(huán)形地網(wǎng)為其接地裝置，接地網(wǎng)的面積最小應大于 1515mm。若大地電阻率大于 1000m 時采在原地網(wǎng)的基礎上加附加輻射形接地體，即在地網(wǎng)的四個角向外輻射 20m 左右的水平接地體，在水平接地體終端附加垂直接地體，其水平接地體四周采用長效降阻劑處理。機房的接地排分為一側(cè)單獨設立或者兩側(cè)各一個接地排。1.3.3 鐵塔建在機房旁邊的地網(wǎng)將機房、鐵塔、變壓器地網(wǎng)相互獨立的地網(wǎng)相互連通組成一個聯(lián)合地網(wǎng)，如果大地電阻率較高的地區(qū)，再在鐵塔地網(wǎng)遠離機房一側(cè)的鐵塔兩角采用輻射型接地體，并在輻射型水平接地體周圍采用液狀長效降阻劑處理。1.3.4 自立式鐵塔或者通信桿塔的地網(wǎng)自立式鐵塔一般采

10、用塔基基礎內(nèi)的金屬作為接地體，自立式鐵塔接地系統(tǒng)應和建筑物的接地以及避雷帶相連，宜圍繞機房做一個地網(wǎng)，其地網(wǎng)應與自立式鐵塔地兩端相連。當使用通信桿塔時，宜圍繞桿塔 3m 遠范圍設置封閉環(huán)形（矩形）接地體，并與桿塔地基鋼板四角可靠焊接連通。桿塔地網(wǎng)應與機房地網(wǎng)每隔 3m5m 相互焊接連通一次。1.3.5 利用辦公樓、大型建筑作為機房地網(wǎng)機房建子辦公樓、大型建筑的地網(wǎng)，應充分利用建筑物自身各類與地構(gòu)成回路的金屬管道（如消防水管） ，并與大樓頂避雷帶上或者在大樓頂?shù)谋芾拙W(wǎng)預留的接地端多次連接，在條件允許的情況下，敲開幾根柱子內(nèi)的鋼筋與大樓頂避雷帶上或者在大樓頂?shù)谋芾拙W(wǎng)預留的接地端相互連在一起作為基站

11、的接地。1.3.6 利用商品房作為機房地網(wǎng)對于利用商品房作機房的移動通信基站，應盡量找出建筑防雷地網(wǎng)或其它專用地網(wǎng)，并就近再設一組地網(wǎng)，三者相互在地下焊接連通。找不到原地網(wǎng)時，應因地制宜就近設一組地網(wǎng)，并與建筑物基礎內(nèi)鋼筋焊接連通，鐵塔應在兩個方向與建筑物避雷帶就近連接。當?shù)鼐W(wǎng)的接地電阻值達不到要求時，可擴大地網(wǎng)的面積，即在地網(wǎng)外圍增設 1 圈環(huán)形接地裝置。環(huán)形接地裝置以水平接地體為主、四角垂直接地體為輔組成，水平接地體周邊為封閉式，環(huán)形接地4裝置與地網(wǎng)之間應在四角用熱鍍鋅扁鋼焊接連通；并在機房鐵塔四角設置輻射式延伸接地體，延伸接地體的長度宜限制在 10m30m 以內(nèi)。依照傳統(tǒng)方式建設接地系統(tǒng)

12、確有困難時，可以采用深埋接地極，施放降阻材料等措施降低接地電阻；部分開挖面積受到限制的基站，可以采用高效接地體。1.3.7 典型地網(wǎng)的設計鐵塔包含機房地網(wǎng)、鐵塔建在機房之上時地網(wǎng)、鐵塔建在機房旁邊時地網(wǎng)、大地電阻率較低時鐵塔建在機房旁邊時地網(wǎng)、大地電阻率較高、有引外接地時鐵塔建在機房旁邊時地網(wǎng)、桿塔建在機房旁邊時典型地網(wǎng)的設計見圖一圖五示意圖。圖一 鐵塔包含機房地網(wǎng)示意圖5圖二 鐵塔建在機房之上時地網(wǎng)示意圖圖三 鐵塔建在機房旁邊時地網(wǎng)示意圖6圖四 大地電阻率較低時鐵塔建在機房旁邊時地網(wǎng)示意圖7圖五 大地電阻率較高、有引外接地時鐵塔建在機房旁邊時地網(wǎng)示意圖1.4 接地室內(nèi)接地系統(tǒng)的等電位連接結(jié)構(gòu)

13、形式1.4.1 參考點、接地線、等電位連接（1）原有的基站接地應以配電箱旁第一級電源保護器附近新設接地匯集線（排）為參考點，由此為基點再用截面積大于 70mm2的多股銅線與原接地排相連，所有設備的接地以此電位為基準參考點進行等電位連接。 （2）新機房內(nèi)設置環(huán)形接地匯集排，其接地引入線易采用多點引入的方式，所有需要接地的設備就近接地。（3）在原使用一個接地匯集排的機房，應采用星形接地方式，匯集排為規(guī)格不小于400mm100mm5mm 的銅板，并預留相應的螺孔以便連接接地線；一級防雷器、配電箱、光纖加強芯和鋼護層，應連接在第一級地線排，以泄放異常電流；直流工作地、饋線、機殼、走線梯保護地等就近接地

14、，盡量短直，多余的線截斷，不得盤繞，以形成等電位連接。（4）在原使用二個接地匯集排的機房，接地匯集排為規(guī)格不小于 400mm100mm5mm 的銅板，并預留相應的螺孔以便連接接地線；第一個接地匯集排接防雷器、配電箱、光纖加強芯和鋼護層，8以泄放異常電流；第二個接地匯集排接直流工作地、饋線、機殼、走線梯保護地，并用接地線與第一個接地匯集排相連。除避雷器外其他地線長度做到基本相等，以形成等電位連接。 1.4.2 接地引入和室內(nèi)接地處理（1） 接地引入線的長度不宜超過 30m，其材料為 40mm4mm 的熱鍍鋅扁鋼或 95mm2的多股接地銅纜。接地線應從地網(wǎng)中心環(huán)形接地體的兩個以上方向引入機房基站的

15、接地參考點接地匯集線。接地引入線與地網(wǎng)的連接點應避開避雷針、避雷帶或鐵塔接地的引下線連接點，其間距應大于 5m。接地引入線埋設時宜避開排污溝（管） 、導流渠等，其出土部位應有防機械損傷的措施和絕緣防腐措施，并留出接地電阻測試點。（2）機房內(nèi)設置接地匯集線與接地引入線可靠連接。接地匯集線宜在機房沿內(nèi)墻（或地槽、走線架）敷設成環(huán)形，材料為銅材，截面積不小于 120mm2，也可采用熱鍍鋅扁鋼。為了設備接地連接方便可在接地匯集線上設置若干接地匯集銅排，匯集排為規(guī)格不小于 400mm100mm5mm 的銅板，并預留相應的螺孔以便連接接地線。（3）機房內(nèi)設有靜電地板時，應在地板下圍繞機房敷設閉合的環(huán)形接地

16、線，作為地板金屬支架的接地引線排，其材料為截面積不小于 16mm2的多股裸銅線，并從接地匯集線上引出兩條以上的截面積為 50mm2以上的多股銅纜與引線排的相對兩側(cè)連通。（4）基站機房內(nèi)供電設備的正常不帶電部分均應作保護接地，嚴禁作接零保護；直流工作接地，應從室內(nèi)接地匯集線上就近引接，接地線面積應滿足最大負荷要求，一般為大于 35mm2的多股銅線。直流工作地嚴禁從交流配電屏直接引接。（5）數(shù)據(jù)服務器、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、DDF 箱等小型設備的 PE 線，其截面積一般應采用大于 4mm2 多股銅線；當 PE 線較長時應先設一個接地排，然后使用截面積大于 16 mm2多股銅線接到總匯流排。（6

17、）光端機系統(tǒng)的接地線1、在移動通信基站內(nèi)，光纜加強芯和金屬護層應在分線盒內(nèi)可靠接地，并用不少于 16 mm2的多股銅線單獨引到站內(nèi)接地總匯流排或者與地網(wǎng)直接連接。2、光端機應采用不少于 16 mm2的多股銅線就近接地。機房內(nèi)設備的外殼都應用截面積不小于16mm2的多股銅纜就近與接地匯集線連接。9（7）機房內(nèi)走線架、電池架、機架、金屬通風管道、金屬門窗等均應做保護接地，接地引接線一般宜采用截面積不小于 16mm2的多股銅纜。對于同一方向超過 10m 長的走線架，應每隔 5m 就近接地與接地匯集線引接一次。（8）機房內(nèi)所有的地線排及所有的地線要用不易脫落和不怕受潮的標簽注明地線名稱及地線兩端所連接

18、設備的名稱；地線宜采用黃綠雙色電纜，且應幫扎牢固、整齊、平直、美觀，盡量避免折彎。1.5 接地線、接地引入線等要求1.5.1 接地線要求（1）通信局（站）內(nèi)各類需要接地的設備與水平接地分匯集線之間的連線。其截面積應根據(jù)可能通過的最大電流負荷電流確定，并不準使用裸導線布放。（2）配電室、電力室內(nèi)部的主設備相連接的 PE 線，其截面積一般應采用大于 50mm2多股銅線；（3）跨樓層或者同層布設距離較遠的 PE 線，其截面積一般應采用大于 70mm2多股銅線； （4）各層接地分匯集線與設備相連接的 PE 線，其截面積一般應采用大于 35mm2多股銅線； （5） 數(shù)據(jù)服務器、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器等

19、小型設備的 PE 線，其截面積一般應采用大于4mm2 多股銅線；當 PE 線較長時應加大其截面積或者先設一個接地排，然后分接地排到接地匯集線采用截面積大于 16mm2 多股銅線。（6）光端機系統(tǒng)的接地線 1、在接入網(wǎng)、移動通信基站等小型局內(nèi)，光纜鋼芯和金屬護層應在分線盒內(nèi)可靠接地，并用不少于 16mm2的多股銅線引到站內(nèi)第一級匯流排接地。 2、在通信大樓、交換局、數(shù)據(jù)局內(nèi)，光纜鋼芯和金屬護層應在分線盒內(nèi)可靠接地，并采用不少于 16 mm2的多股銅線就近引到該層分匯流排接地，如離分匯流排較遠時，可就近從傳輸機房樓柱主鋼筋引獨立接地點作為光纜接地點。 3、光端機應采用不少于 10 mm2的多股銅線

20、就近在機房匯流排接地。10（7）直流電源接地線截面積應根據(jù)直流供電回路允許壓降確定。（8）各類設備保護接地線的截面積，應根據(jù)最大故障電流值確定。一般宜選用導線截面為 16 mm295 mm2 (相互故障電流為：25A350A)的多股銅導線，雷電過電壓保護器的連接線或者接地線采用其規(guī)定的尺寸應符合本規(guī)范第 9 章的規(guī)定。（9） 接地線兩端的連接點應確保電氣接觸良好，并應作防腐處理。（10）嚴禁在接地線中、交流中性線中加裝開頭或熔斷器。（11）嚴禁利用其它設備作為接地線電氣連通的組成部分。（12）由接地總匯集線引出的接地線應設明顯標志。1.5.2 接地引入線要求（1）接地體與接地總匯集線之間相連的

21、連接線稱為接地引入線。接地引入線應作防腐蝕處理，以提高使用壽命。（2）接地引入線 接地引入線長度應不超過 30 米，接地引入線宜采用 404 或 505 熱鍍鋅扁鋼。接地引入線不宜與暖氣管同溝布放，埋設時應避開污水管道和水溝，且其出土部位應有防機械損傷的措施，接地引入線其出土部位應作絕緣防腐處理。（3）與主接地總匯集線連接的接地引入線應從地網(wǎng)的兩側(cè)就近引入。（4）高層通信樓與垂直接地總匯集線連接的接地引入線應采用截面積不小于 240 平方毫米的多股銅線。（5）接地引入線應避免從利用建筑物鋼筋作為雷電引下線的柱子附近引入。11第二章第二章 移動基站防雷系統(tǒng)設計移動基站防雷系統(tǒng)設計2.1 雷電的基

22、本概述雷電是一種自然現(xiàn)象。 它是由雷云產(chǎn)生的。形成雷云必須具備以下三個條件：1、空氣中含有足夠的水蒸氣；2、大氣中的空氣形成溫度差，以使潮濕的空氣形成強大的上升氣流；3、沒有破壞或防礙強烈而持久的上升氣流形成的因素。大多數(shù)雷電放電發(fā)生在云間或云內(nèi)，只有小部分是對地發(fā)生的。在對地的雷電放電中，雷電的極性是指雷云下行到地的電荷的極性。 根據(jù)放電電荷量進行的多次統(tǒng)計，90左右的雷是負極性的。2.1.1 防雷區(qū)的劃分將需要保護的空間劃分為不同的防雷區(qū)，以規(guī)定各部分空間不同的電磁環(huán)境（雷電電磁廠的危害程度） ，同時指明各區(qū)交界處的等電位聯(lián)結(jié)點的位置。12圖六 雷電分區(qū)保護示意圖以在其交界處的電磁環(huán)境有明

23、顯改變作為劃分不同防雷區(qū)的特征。LPZ0A：本區(qū)內(nèi)各物體可能遭受直接雷擊，電磁場沒有衰減；LPZ0B：本區(qū)內(nèi)各物體不可能遭受直接雷擊，電磁場沒有衰減；LPZ1：本區(qū)內(nèi)各物體不可能遭受直接雷擊，電磁場有可能衰減；LPZ2：本區(qū)內(nèi)各物體不可能遭受直接雷擊，電磁場有進一步的衰減一個被保護的區(qū)域，從電磁兼容的觀點來看，由外到內(nèi)可分為幾級保護，最外層是 0 級，是直接雷擊區(qū)域，危險性最高，越往里，則危險程度越低。過電壓主要是沿線竄入的，保護區(qū)的交界面通過外部防雷系統(tǒng)、鋼筋混凝土及金屬罩等構(gòu)成的屏蔽層而形成，電氣通道以及金屬管道等則經(jīng)過這些交界面。圖一是雷電保護區(qū)域劃分的示意圖。SPD（Surge Pro

24、tect Device）：浪涌保護器的英文簡稱，公司內(nèi)也叫做防雷器，用于保護設備接口免受雷擊過電壓和過電流的損壞。在本文中，統(tǒng)一將 SPD 稱為防雷器。132.1.2 雷電參數(shù)簡介雷電放電涉及到氣象、地形、地質(zhì)等許多自然因素，有一定的隨機性，因而表征雷電特性的參數(shù)也帶有一定的統(tǒng)計性質(zhì)。在防雷設計中，我們對雷暴日、雷電流波形、幅值等參數(shù)比較關心。2.1.3 雷暴日 為了表征雷電活動的頻率，采用年平均雷暴日作為計算單位。 無論一天內(nèi)聽到幾次雷聲，只要有一次，該天就記為一個雷暴日，一天有多次，仍記為一個雷暴日。雷暴日數(shù)與緯度有關，在炎熱潮濕的赤道附近雷暴日數(shù)最多，兩極最少。關于我國的雷電活動情況，經(jīng)

25、實測與氣象數(shù)據(jù)的研究得出的主要結(jié)論如下：北回歸線（北緯 23.5 癬）以南的大部分地區(qū)，年平均雷暴日數(shù)一般在 80 以上（但臺灣省只有3040 左右，而廣東的雷州半島和海南島則高達 100133） ；北回歸線到長江一帶約為 4080 之間；長江以北的大部分地區(qū)（包括東北）多在 2040 之間；西北地區(qū)的大部分地方在 20 以下；西藏雅魯藏布江一帶約為 5080。我國把年平均雷暴日不超過 25 的區(qū)域叫少雷區(qū)，2540 的區(qū)域叫中雷區(qū)，4090 的區(qū)域叫多雷區(qū)，超過 90 的區(qū)域叫強雷區(qū)。在防雷設計時，要根據(jù)雷暴日的多少因地制宜。此外，我們還應注意雷電季節(jié)的開始與結(jié)束時間。一般而言，南方的雷電季

26、節(jié)在 2 月份就開始了，長江領域則在 3 月開始，華北、東北地區(qū)在 4 月左右開始，西北地區(qū)較晚，一般在 5 月才開始雷電季節(jié)。10 月以后，除江南以外，其他地區(qū)的雷電活動幾乎停止。2.1.4 雷電流波形雷電流是一個非周期的瞬態(tài)電流，通常是很快上升到峰值，然后較為緩慢的下降。雷電流的波頭時間是指雷電流從零上升到峰值的時間，又稱為波前時間；波長時間是指從零上升到峰值，然后下降到峰值的一半的時間，又稱為半峰值時間。由于在雷電流波的起始和峰值處常常疊加有振蕩，很難確定其真實零點和到達峰值的時間，因此，我們常用視在波頭時間 T1 和視在波長時間 T2 來表示雷電流的上升時間和半峰值寬度，一般記為 T1

27、 /T2，如下圖所示。14圖七 雷電流波形示意圖在 IEC 標準、國標中規(guī)定的雷擊測試波形主要有：8/20us、10/350us（電流波） 、10/700us 以及 1.2/50us（電壓波）等。2.1.5 雷電波頻譜分析 雷電波頻譜是研究避雷的重要依據(jù)。從雷電波頻譜結(jié)構(gòu)可以獲悉雷電波電壓、電流的能量在各頻段的分布，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以估算信息系統(tǒng)頻帶范圍內(nèi)雷電沖擊的幅度和能量大小，進而確定適當?shù)谋芾状胧?。通過對雷電波的頻譜分析可知：1.雷電流主要分布在低頻部分，且隨著頻率的升高而遞減。在波尾相同時，波前越陡高次諧波越豐富。在波前相同的情況下，波尾越長低頻部分越豐富；2.雷電的能量主要集中在低頻部

28、分，約 90以上的雷電能量分布在頻率為 10kHz 以下。這說明了在信息系統(tǒng)中，只要防止 10kHz 以下頻率的雷電波竄入，就能把雷電波能量消減 90以上，這對避雷工程具有重要的指導意義。2.1.6 雷電過電壓的形成雷電對信息設備產(chǎn)生危害的根源是雷電電磁脈沖。雷電電磁脈沖包括兩個方面，雷電流和雷電電磁場。雷電流是產(chǎn)生直擊雷過電壓的根源，而雷電電磁場則是產(chǎn)生感應雷過電壓的根源。對于通信設備而言，雷電過電壓的來源主要有以下幾種：1、感應過電壓：感應過電壓是指雷擊建筑物或其近區(qū)時，瞬態(tài)空間電磁場造成設備的損壞。感15應過電壓包括電磁感應和靜電感應兩個分量。 靜電感應過電壓是由電容性耦合產(chǎn)生的，而電磁

29、感應過電壓則是由電感性耦合產(chǎn)生的。 對于建筑物內(nèi)的各種金屬環(huán)路或電子設備而言，電磁感應分量大于靜電感應分量。2、雷電侵入波。雷電侵入波又稱為線路來波。當雷云之間或雷云對地放電時，在附近的金屬管線上產(chǎn)生的感應過電壓（包括靜電感應和電磁感應兩個分量，但對于長距離線路而言，靜電感應過電壓分量遠大于電磁感應過電壓分量） 。該感應過電壓也會以行波的方式竄入室內(nèi)，造成電子設備的損壞。3、反擊過電壓。雷電反擊是指雷擊建筑物或其近區(qū)時，造成其附近設備的接地點處地電位的升高，使設備外殼與設備的導電部分間產(chǎn)生高過電壓（稱為反擊過電壓） ，而導致設備的損壞的現(xiàn)象。2.2 移動基站雷電入侵途徑2.2.1 基站鐵塔或桅

30、桿引入雷害 (1) 雷擊鐵塔或桅桿 移動通信的基站天線一般架設在很高的鐵塔或桅桿上，鐵塔或桅桿高度一般比周圍建筑高度高，鐵塔或桅桿的避雷針易受直接雷擊。 (2) 鐵塔天饋線引入雷害 當鐵塔的避雷針受到直接雷擊時，雷電流途徑之一是通過鐵塔經(jīng)其接地裝置散流入地，使地網(wǎng)地電位升高；另一途徑是如果天饋線為同軸電纜，在其內(nèi)導體上感應出較強的感應電流，這樣A-B 段內(nèi)導體上感應電流為 iA-B,B-C 段內(nèi)導體感應電流為 iB-C，iA-C= iA-B + iB-C，即為整個同軸電纜的感應電流。如果有 n 條同軸電流從鐵塔天線進入基站機房，則進入信道架的總感應電流in iA-C，這個感應電流最終經(jīng)同軸電纜

31、內(nèi)導體進入信道架，燒壞移動通信設備。圖九移動通信基站天饋線示意圖以高度為 55m 鐵塔為例，進行分析。16ABC5500機房天線圖八 55m 鐵塔2.2.2 架空電力線和其他架空線引入雷害 移動通信系統(tǒng)的基站如果有架空電力線或其他架空線，其架空電力線或其他架空線也是引入雷害的重要途徑。出入纜線引入雷害的原因有兩個：一是直擊雷，雷電直擊金屬纜線后，高壓雷電以波的形式沿著導線兩邊傳播，最后侵入室內(nèi)設備；二是感應雷，當雷云放電時，其空間形成強大電場。根據(jù)分析，在架空電力線路靠近終端時，主要成分是水平電場，出現(xiàn)在電場中的突出物體最易出現(xiàn)感應電荷的集中，使其周圍電場強度顯著增加，架空電力線路很容易發(fā)生尖

32、 端放電而被雷電擊中。當架空電力線路遭雷電侵襲時，將過電壓引入基站機房，很可能燒壞基站的通信設備。有時，雷云即使對地放電也會在架空電力線路上產(chǎn)生感應過電壓，當 Sh 時 U=25I.h/S 式中： I雷電流幅值（A） ； h架空電力線路高度（m） ； S雷擊點與架空電力線路間的距離（m） 。 該過電壓亦會對電源設備造成威脅，當基站有其他架空線時，也可能在架空線上出現(xiàn)類似雷電過電壓，這類雷害事故主要表現(xiàn)為基站交、直流電源盤的損壞，從而導致基站機房其它設備的損壞。一般來說感應雷的危害沒有直擊雷嚴重，但它發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。172.2.3 基站機房引入雷害 某些基站機房可能建在山頂上，如果機房

33、位置的海拔高度很高，有時直擊雷可能從橫向及斜面擊來，出現(xiàn)所謂“繞過避雷針，再擊至被保護物”的繞擊現(xiàn)象。在這種情況下，孤立的避雷針，往往已不能防御雷電對機房的直擊，因此，基站機房必須采取必要的防雷措施。而且，雷擊建筑物在一定的條件下能產(chǎn)生“側(cè)閃” 。必須采取預防措施，避免已經(jīng)采取保護措施的建筑物受到雷擊時出現(xiàn)側(cè)閃事故，并傷害建筑物內(nèi)的人員。2.3 移動基站鐵塔防雷系統(tǒng)設計2.3.1 天線鐵塔的防雷與接地 認為避雷針可以使雷云放電從而防止雷擊，是一種普遍的誤解。實際上，避雷針僅僅是當雷云到達閃擊距離時，作為導引雷擊電流安全入地的手段。移動通信天線應有防直擊雷的保護措施。天線鐵塔應設避雷針并與鐵塔焊

34、接。天線安裝位置應在避雷針的防雷保護范圍內(nèi)。避雷針保護范圍的計算方法，我國防雷規(guī)范已與國際接軌，即采用 IEC 推薦的滾球法。滾球法即幾何模擬法，它以放電路徑幾何距離的長短作為避雷針保護范圍的判斷依據(jù)。假設雷電先導是一個從云出發(fā)，不受地面任何特征影響的自由發(fā)展的放電。只有當該雷電先導到達大地附近一定高度 H 時，先導才開始向地面突出物偏轉(zhuǎn)。此時，從某一雷擊偏轉(zhuǎn)點 A、B 到避雷針和大地畫弧。圓弧下的面積為避雷針對保護范圍（如圖 8 所示） 。 H 的取值：一類建筑物 30 米；二類建筑物 45 米；三類建筑物 60 米。 當避雷針的高度 hH 時 a）距地面 H 處作一條平行于地面的平行線。b

35、）以針尖為圓心，H 為半徑，作為弧線交于平行線 A、B。 c）以 A、B 為圓心，H 為半徑，作弧線。該弧線與針尖相交并與地面相切。從該弧線起到地面止就是避雷針對保護范圍。該范圍是一個對稱的錐體。d）避雷針在 hx 高度的水平面上的保護半徑為：rx=h(2Hr-h)-hx（2Hrhx） ，rx 為避雷針在 hx 高度的水平面上的保護半徑（m） ，hx 為被保護物的高度（m） ，H 為滾球半徑，當避雷針對高度 hH 時，在避雷針上取高度為 H 的一點代替單根避雷針針尖作圓心其它算法同上。 基站鐵塔避雷針的保護區(qū)如圖 9 所示。其中，保護角 一般取 3045，多數(shù)保護設計18取 30。避雷針與鐵塔

36、焊接的目的就是確保避雷針有良好的接地線，且引下線應避免直角彎曲，以保證雷電流及時流入大地。 (2) 移動通信基站鐵塔應有完善的防直擊雷及二次感應雷的防雷裝置。當鐵塔比較高時（如超過 60m） ，天饋線（包括塔燈電源線、金屬護套） 、引下線都要多點接地，以增加雷電流的入地途徑和使饋線上的過電壓分割為多段，加強分流和均壓效果，并將饋線在機房外就近接入地網(wǎng)，使由饋線上引入到機架上的過電壓減至最小程度。 (3) 移動通信基站鐵塔宜采用太陽能塔燈。對于使用交流電饋電的航空標志燈，其電源線應采用具有 金屬外護層的電纜，電纜的金屬外護層應在塔頂及進機房入口處的外側(cè)就近接地。塔燈控制線及電源線的每根相線均應在

37、機房入口處分別對地加裝氧化鋅無間隙避雷器，零線應直接接地。2.3.2 纜線的防雷與接地 出入纜線防雷的總體原則是通過采用屏蔽、接地、分流等措施，把雷電過電壓、過電流在進入機房之前阻截、消散，使之小于終端設備的耐壓限值。下面分別介紹天饋線、電力線、中繼線的保護措施。(1) 天饋線的防雷與接地 基站天饋線大都沿鐵塔布放至塔底，再由過橋經(jīng)饋線窗引入機房。采取的保護措施如下： 所有天饋線在進入機房前其金屬外護層至少應有 3 點接地。第 1 點位于塔頂天線細饋線與粗饋線轉(zhuǎn)接處；第 2 點位于爬梯與鐵塔過橋搭接處上方 0.5m1m 處，采用接地卡子與爬梯附近的鐵塔避雷引下線緊密連接；第 3 點位于饋線窗外

38、，采用接地卡子與室外接地銅排緊密連接。當天線的架設高度大于或等于 60m 時，同軸電纜天饋線金屬外護層還應在其中部增加一處接地，處理方法同第 1 點和第 2 點。室外走線架始末兩端均應作接地連接。用截面積不小于 95mm2 的絕緣多股銅導線或截面積不小于 40mmX4mm 的熱鍍鋅扁鋼，長度不宜超過 30m，沿機房外墻以最短途徑與機房的聯(lián)合地網(wǎng)相焊接。若機房接地端子難以發(fā)掘，應妥善與鄰近雷電流引下線的根部連通。 同軸電纜天饋線在進入機房前，應以要求的最小曲率半徑繞一圈或數(shù)圈，以增加對雷電流的高頻阻抗。 為防止感應電流進入同軸電纜天饋線的內(nèi)導體，在其進入機房后的 1m 范圍內(nèi)，應裝設天饋19線避

39、雷器，避雷器的接地端子應就近引接到饋線窗附近的室外。 位于饋線窗附近的室外接地銅排接地引下線可采用截面積不小于 95mm2 的絕緣多股銅導線或截面積不小于 40mmX4mm 的熱鍍鋅扁鋼，長度不宜超過 30m，沿機房外墻以最短途徑與機房的聯(lián)合地網(wǎng)相焊接。若機房接地端子難以發(fā)掘，應妥善與鄰近雷電流引下線的根部連通。 同軸電纜天饋線在進入機房前，應以要求的最小曲率半徑繞一圈或數(shù)圈，以增加對雷電流的高頻阻抗。 為防止感應電流進入同軸電纜天饋線的內(nèi)導體，在其進入機房后的 1m 范圍內(nèi)，應裝設天饋線避雷器，避雷器的接地端子應就近引接到饋線窗附近的室外接地銅排上，引接線采用不小于 35mm2的絕緣多股銅導

40、線，嚴禁與室內(nèi)金屬設施電氣連通。 建議安裝天饋線避雷器。據(jù)調(diào)查，安裝天饋線避雷器的系統(tǒng)還沒有發(fā)生收發(fā)信機被雷擊損壞的事故，其它系統(tǒng)由于未安裝天饋線避雷器都曾遭受雷擊。 選擇天饋線避雷器時應確保其傳輸能力(最大功率)、阻抗、插入損耗、工作頻段等指標與通信設備相適應。 天饋線避雷器的安裝要確保接頭處可靠連接，以免影響防雷效果，造成系統(tǒng)日常工作時的一些無名干擾。因避雷器存在 0.5dB 左右的插入損耗，故在系統(tǒng)設計時，要采用高增益天線和低損耗電纜來補償。2.3.3 電力線的防雷與接地 基站的交流供電系統(tǒng)包括高壓線路、變壓器、低壓線路以及交直流配電設備。由于架空高壓或低壓線路距離較長，往往易遭受雷擊，

41、無論是感應雷或直擊雷，都會在其上造成極高的縱向電壓。由此帶來的雷害輕則燒斷電源熔絲，引起開關跳閘，中斷電源；重則損壞電力變壓器、交流配電屏、穩(wěn)壓器、整流器，甚至移動通信各系統(tǒng)的電源板。據(jù)調(diào)查，有 40%的雷害事故是由電力線引入的，有些資料統(tǒng)計高達 80%，這足以說明電力線是一條重要的引雷途徑。 雖然有些城區(qū)基站的供電線路會有一段改為電力電纜從地下入局，但雷電仍可以從幾公里以外的架空線路上引入基站而誘發(fā)雷害事故。所以對供電系統(tǒng)（包括高壓線路、變壓器、低壓線路以及交直流配電設備等）要采取多級保護、層層設防的嚴格措施。 基站交流電力變壓器高壓側(cè)的三根相線應分別就近對地加裝氧化鋅避雷器。電力變壓器低壓

42、側(cè)的三根相線應分別就近對地加裝無間隙氧化鋅避雷器。變壓器的機殼、低壓側(cè)的交流零線以及與變壓器相連的電力電纜的金屬外護層應就近接地。出入基站的所有電202.4 移動基站電源系統(tǒng)防雷設計（1）從架空高壓電力線終端桿引入通信局（站）的 10kV 或 6.6kV 高壓電力線，必須更換為鎧裝電纜，進入通信局（站）配電變壓器高壓側(cè)的鎧裝電纜宜全程埋地引入；當配電變壓器設在通信局（站）建筑物內(nèi)部時（建在郊區(qū)和山區(qū)的微波站、移動通信基站的配電變壓器，不宜與通信設備設在同一建筑物內(nèi)） ，高壓鎧裝電纜應從地下入局，且鎧裝電纜長度應大于 200m，鎧裝層兩端應就近接地 。 （2） 在架空高壓電力線終端桿與鎧裝電纜的

43、接頭處，三相電力線應分別就近對地加裝額定電壓為 12.7kV（系統(tǒng)額定電壓 10kV）或 7.6kV（系統(tǒng)額定電壓 6.6kV）的交流無間隙氧化鋅避雷器，對于建在郊區(qū)或山區(qū)，地處中雷區(qū)以上的通信局（站） ，避雷器應采用標稱放電電流大于 20kA 的交流無間隙氧化鋅避雷器（強雷電避雷器） 。（3） 配電變壓器高壓側(cè)應在靠近變壓器處裝設相應系統(tǒng)額定電壓等級的交流無間隙氧化鋅避雷器，變壓器低壓側(cè)應按 3.7.7 條款安裝 SPD，配電變壓器在室內(nèi)時，高壓側(cè)避雷器宜裝在戶外，且離變壓器不得大于 10m（配電變壓器在室內(nèi)，高壓供電系統(tǒng)采用二次配電的通信局（站） ，配電變壓器高壓側(cè)避雷器應安裝在高壓配電柜

44、中） 。（4） 配電變壓器高、低壓側(cè) SPD 的接地端子、變壓器的外殼、中性線、以及電力電纜的鎧裝層應就近接地。 （5） 進入通信局（站）的低壓電力電纜宜全程埋地引入,其電纜埋地長度不宜小于 15m。（6） 當供電系統(tǒng)采用 TN-S 方式，低壓電力電纜引入機房后，在交流穩(wěn)壓器內(nèi)或交流配電屏（箱）內(nèi)，相線及中性線應分別對地加裝限壓型 SPD; 當供電系統(tǒng)采用 TN-C-S 方式，低壓電力電纜引入機房后，在交流穩(wěn)壓器內(nèi)或交流配電屏（箱）內(nèi)，相線應分別對地加裝限壓型 SPD。2.4.1 在配電變壓器、配電室、電力室界面選用電源 SPD 的工程要求 （1）供電線路對地安裝限壓型 SPD 回路中應采取過

45、流保護措施（宜串接保險絲） ，保險絲標稱電流的量級不宜大于為上一級保險絲的 1/1.6 倍(不含變壓器的次級)。 （2） 建在城市，地處中雷區(qū)（或雖然處于少雷區(qū)，但根據(jù)歷年雷擊統(tǒng)計，若時有雷擊事故發(fā)生）的通信局（站）配電變壓器低壓側(cè)或低壓電纜引入配電室或配電屏終端入口處，應具有標稱放電電流不小于 25kA 的限壓型 SPD；低壓電纜引入電力室后，在配電屏終端入口處，應具有標稱放電電流為 15kA 的限壓型 SPD。 （3） 建在城市，地處多雷區(qū)、強雷區(qū),通信局（站）為孤立、高大建筑物的機樓，配電變21壓器低壓側(cè)或低壓電纜引入配電室或配電屏終端入口處，應具有標稱放電電流不小于 40kA 的限壓型

46、 SPD；低壓電纜引入電力室配電屏終端入口處，應具有標稱放電電流為 20kA 的限壓型 SPD。 （4） 建在郊區(qū)或山區(qū)，地處中雷區(qū)以上的通信局（站） ，配電變壓器低壓側(cè)或低壓電纜引入配電室或配電屏終端入口處，應安裝沖擊通流容量大于 100kA 的限壓型 SPD，低壓電纜引入電力室配電屏終端入口處應具有標稱放電電流為 20kA 的限壓型 SPD；其中限壓型 SPD 的工作電壓應按當?shù)氐碾娏╇婋妷鹤畲笾颠x擇。 （5） 建在高山，地處多雷區(qū)以上的微波站，配電變壓器低壓側(cè)或低壓電纜引入配電室或配電屏終端入口處，應安裝沖擊通流容量大于 120kA 的限壓型 SPD；低壓電纜引入電力室配電屏終端入口處

47、應具有標稱放電電流為 25kA 的限壓型 SPD，其中限壓型 SPD 的工作電壓應按當?shù)氐碾娏╇婋妷鹤畲笾颠x擇。 （6） 在上述條款中，若通信局（站）配電變壓器和配電室在同一建筑物內(nèi)，其 SPD 應在配電室內(nèi)安裝。 （7）無專用配電變壓器供電的交換局、模塊局及安裝接入網(wǎng)設備的局（站） ，低壓電纜必須從共用的配電變壓器全程埋地引入配電室，且在配電屏終端入口處相線應分別對中性線、中性線對地加裝限壓型 SPD 或者相線應分別對中性線加裝限壓型 SPD，中性線對地間應采用由間隙型組成的SPD。地處中雷區(qū)的市話交換局應安裝標稱放電電流不小于 25kA 的限壓型 SPD，地處多雷區(qū)、強雷區(qū)的市話交換局應

48、安裝標稱放電電流不小于 40kA 的限壓型 SPD；低壓電纜引入電力室后，且在配電屏終端入口處相線及中性線應對地加裝標稱放電電流不小于 15kA 的限壓型 SPD。2.4.2 建在中雷區(qū)以上地區(qū)的通信局（站）直流電源線的雷電過電壓保護設計 （1） 通信局（站）電力室為各層提供直流供電的饋線，如饋線進入不同防雷區(qū)時，應在進入相應機房直流電源配電柜（列柜）內(nèi)的饋線進線端（機房如無直流電源配電柜，應在電力室直流配電屏輸出端）負極對地加裝標稱工作電壓不小于 70V 的 SPD。. （2） MDF 與程控交換機之間的-48 直流電力線負極，宜在 MDF 側(cè)對地加裝標稱工作電壓不小于 70V 的 SPD。

49、 （3） 交換機控制中心的微機及遠程監(jiān)控系統(tǒng)被控處理機前的電源逆變器直流電源饋線負極宜對地加裝標稱工作電壓不小于 70V 的 SPD。 （4）宜在微波站的主控監(jiān)視處理系統(tǒng)與遠程端直流電源饋線負極對地加裝標稱工作電壓不小于 70V 的 SPD。（5） 通信局（站）內(nèi)直流電源系統(tǒng)使用的 SPD 應具有帶保險絲功能、通流容量大于 15kA22的 SPD，SPD 應就近接地。2.4.3 通信局（站）的航空障礙燈、彩燈及其它用電設備的電源線雷電過電壓保護設計 （1） 通信局（站）建筑物上的航空障礙燈、彩燈、無線通信系統(tǒng)鐵塔上的航空障礙燈及其它用電設備的電源線，應采用有金屬外皮的電纜，橫向布設的電纜金屬外護套或金屬管應每隔510m 與避雷帶或接地線就近連通，上下走向的電纜金屬外護套至少應在上下兩端就近接地一次。（2）為通信局（站）建筑物上的彩燈、航空障礙燈及其它用電設備供電的電源芯線應在機房配電箱（柜）內(nèi)對地加裝標稱放電電流為 15kA 的 SPD，從樓內(nèi)引出至樓頂時均應在大樓出口交流配電箱處分別對地加裝標稱放電電流為 30kA 的 SPD，SPD 接地端子應就近接地。2.5 饋線等防雷設計（1） 鐵塔上架設的波導饋線、同軸電纜金屬外護層應分別在上、下端及進入機房入口處外側(cè)就近接地，當饋線及同軸電纜長度