移动通信基站雷击分析及解决方案

1、移动通信基站雷击分析及解决方案第31卷增刊H2010年 l2 月气象研究与应用J0URNALOFMETEOROL0GICALRESEARCHANDAPPUCAn0N Vo1.31S2Dec.2Ol0文章编号 : 1 67384 1 1 (20 1 0)S2 020602 移动通信基站雷击分析及解决方案 黄伟信,刘艳辉 ,王芳( 1 .阳江市防雷中心 , 广东阳江 529500;2.台山市气象局 , 广东台山 529200;3.开平市气象局 ,广东开平 529300)摘要 :通过对阳江地区部分移动通信基站遭受雷击的现场调查 ,并对雷 击基站进行分析 ,找出移动通信基站遭受雷击的主要原因 ,提出防

2、雷解决方案 . 关键词 :通信基站 ;雷击分析 ;解决方案 随着全球气候条件演变恶劣 ,各地区的年平均 雷暴日都有所上升 .阳江地区的年平均雷暴日达到92d,阳江属沿海地区，也属于雷电高发区近三年数据统计表明 .阳江地区移动基站累计发生 50 多起不 同程度的雷击事故 .因此对发生雷击的基站分析其 原因并找到行之有效的解决方案 ,使移动基站内的 设备在雷雨天气仍能正常运行将变得更有意义 .1移动基站雷击情况及原因分析1.1 雷击情况抽样取阳江地区 50 个移动基站雷击事故案例 展开调查分析 :其中被雷击过 2 次以上有 22 站,沿 海地区站及高山站损坏程度较为严重 ,作为传输信 息的主要设备

3、如 AC 屏,整流模块和门禁 ,传输综合 机柜等都有不同程度的损坏 .1.2 移动基站雷击原因分析1.2.1 架空电力线引人雷电 移动基站建设在山区 ,海岛或高山上 ,基站的高 压电力线是由山下或距离机房几百米处架空引入 . 经变压器降压后 ,采用电力电缆埋地进基站机房 .城 中站 ,郊区站由于周围地面为混凝土 ,电力线采用市 电架空引入 .而架空电力线是引入雷害的重要途径 .1.2.2 铁塔天馈线引入雷电流 由于移动通信基站都比较高 ,受到直接雷击时 , 雷电流散流途径之一是通过铁塔经其接地装置入 地,使地网地电位升高 ;另一途径是如果天馈线为同 轴电缆 ,在其导体上感应出较强的感应电流 .

4、1.2.3 雷电电磁脉冲入侵 当基站的铁塔或者基站附近发生直接雷击时 , 会在基站附近的空间内产生一个非常强大的电磁 场 ,造成通信设备内集成电路和芯片的损坏 ,从而造 成设备的损坏 .1.2.4 基站等电位连接不规范 防雷接地网安装与基站设备安装均属于两个不 同的中标单位 ,机房内的设备所有的等电位接地由 设备安装单位完成 ,由于设备安装单位没有专业的 防雷知识 .基站遭雷击时电气连接接缝处仍有火花 放电现象 ,尤其是走线架 .1.2.5 电涌保护器安装不规范 (1)变压器高压侧安装氧化锌避雷器及接地不 规范.(2)基站只安装 C 级 SPD.(3)各级电涌保护器不能达到耦合作用 .1.2.

5、6 接地电阻较高 通过抽样对雷击移动基站的接地电阻的测试 , 接地电阻值是从几欧姆到几十欧姆不等 .部分接地 电阻偏高 .2 移动基站防雷改造解决方案2072.1 高压线架空的防雷改造 建议将变压器的高压侧电缆和低压侧电缆均应 按规范（YD5098 2005通信局（站）防雷与接地工 程设计规范 ）要求埋地 .但对于高压侧电缆 ,埋地安 装投资及施工难度比较大 ,一般的基站都难以做到 , 根据以上同样标准要求 ,为确保安全 ,宜在避雷线终 端杆的前一杆上 ,增装一组氧化锌避雷器 .若已建站 的架空高压电力线路防雷改造采用避雷线有困难 时,可在架空高压电力线路终端杆 ,终端杆前第一 , 第三或第二

6、 ,第四杆上各增设一组氧化锌避雷器 .同 时在第三杆或第四杆增设一组高压保险丝 .避雷线 与避雷器的接地体宜设计成辐射形或环形 ,就近与 基站的防雷地网等电位连接 .并增大氧化锌避雷器 增刊H黄伟信，刘艳辉,王芳:移动通信基站雷击分析及解决方案 的接地线的面积和缩短接地距离 .2.2 天馈线的防护2.2.1天馈线的引入方式改造 机房至天线的同轴电缆应从铁塔中心引下 ,并 只在下部外护层接地 ,以减少同轴电缆内导体上感 应电流强度 .在天馈线进机柜前应安装天馈防雷器 , 天馈线防雷器可安装在机房内走线架上 ,天馈线防 雷器地线应就近接至机房汇流排 .2.2.2 天馈线等电位的连接 基站馈线在机房

7、人口处 （室内 ）应设馈线接地 排，馈线接地排应采用截面积不小于1005ram长 度不少于400mm的铜排.并采用404mm的镀锌扁 钢或不小于 95ram 的多股铜导线就近与机房地网 做可靠连接 .另外每根馈线的金属护套层单独引一 条不小于16mm的多股铜线连接线到馈线接地排.2.3 通信机房屏蔽措施 机房的屏蔽可利用建筑物的钢筋 ,金属构架金 属门窗,地板等,相互焊（连）接在一起 ,形成一个法 拉第笼 .并与地网可靠的电气相连 ,形成初级屏蔽 网.各种信号线也是电磁波侵入的重要途径 ,因此 进出机房的各种信号线应敷设在屏蔽线槽中 ,或是 将信号线穿金属管 ,同时应做好接地措施 . 2.4机

8、房内等电位连接改造 基站内设环形接地排 （均压环 ）应沿着走线架的 内侧安装 .无走线架的部分沿墙安装 ,应采用绝缘子 固定再安装卡码固定铜排并与钢筋保持 50mm以上 距离,高度为走线架高度约2400mm,环要闭合，不 得出现链状 .均压环使用的材料为404mm的铜排，在平面中间隔200ram打一个10mm的孔用于接设备的 地线 .基站扩容增加走线梯时 ,要对该环同时进行扩 容或整改 ,所有的均压环安装在走线架的内侧 . 机房内所有设备或机架的外壳 ,机房内配电金 属管道走线架 /梯,综合机柜 ,ODF,DDF 等都应使用 16mm 的多股铜线就近与均压环进行连接 .2.5 安装多级电涌保护

9、器2.5.1 加装 B 级电涌保护器 在基站机房交流电源的总进线端加装多级性能 良好的防雷箱 ,加装电源防雷箱可以迅速泄放雷电 流能量.第一级采用通信机房专用加强型 B 类电涌 保护器 .安装在移动通信基站机房总交流配电箱 (AC)屏空气开关下端，对地并联在三根相线和中线 上.特别注意 B 级防雷箱在安装时应采用 ”凯文”接 线方式.以降低引线上的残压 ,充分发挥 B 级防雷 箱的作用直接用35ram铜缆接地至总接地线，并 不通过交流配电屏接地 .这样可防范 10/3501s, 100KA的雷电波.达到IEC规定能量的上限.2.5.2基站C级电涌保护器与B级配合使用C 级防雷器应尽量安装在开关

10、电源交流配电单 元内,该防雷器应包含在电源设备里 .与电源设备一 齐安装 ,安装位置应离接地点 (均压环)的物理距离 最短处 开关电源工作地 ,保护地 ,防雷器接地应 联合接地后再接入均压环上 .对基站内的精密空调 配电,UPS电源输入端的三条相线，零线与地线之间 配置C级保护.B级SPD与C级SPD两者之间连接的电缆线 长度应大于5m.不够的应该在走线架上作适当盘 留，直至大于5m.盘留有困难,B级SPD与C级 SPD之间加装退耦器.防雷器电源连线固定螺丝需要大于 615mm, 连接防雷器的电源线须用不小于 25mm2的多股铜 线,所有连接必须可靠 .线耳压接必须牢固接地 . 2.5_3基站电源第三级（D级/E级）防雷精细保护 在开关电源等交流负荷电源进线端的空开后加 装 D 级防雷器.在直流配电屏的输出端或设备和传 输设备的电源输入端上安装E级浪涌吸收装置（直 流避雷器 ）,通过直流配电屏接地 ,并在直流负荷设 备的电源人口处安装浪涌吸收装置 .3 接地电阻较高基站的改造 笔者建议用深井型地网 ,采用机械钻井深埋接 地体的方式 .利用地表深层的导电物质泄放电流 ,适 用于表