某移动基站综合防雷工程设计方案

1、某移动基站综合防雷工程设计方案一、概述移动通信基站的主要设备一般分为以下几个系统：传输系统，包括SDH殳备，光缆 ，电缆等等；动力系统，蓄电池，市电等等；动环监控系统；天馈系统；基站收发信台BTS（包括收发信机无线接口TRI、收发信机子系统TRS等设备）；以及其他辅助设备，如空调，防盗门等等。基地站的配电电压为26.4v。通常是由主干电力线路经ACDC 变换器得到的。当主干线路发生故障时，备用电池将能在一定时间内向基地站供电。移动通讯基站多位于地势较高的多雷雨地带，气候条件恶劣，夏季通讯机房设备及发射铁塔遭遇雷击的概率较咼。基站建设的基础部分多为岩石结构，基 本无土层，接地电阻很难保证在1 Q

2、 以下，在此条件下给雷电的泄放带来很大困难。电源采用架空线上山，基站交流供电线路较长，同线路上用电负载比较复杂，大型用电设备启动或停止瞬间会产生很大的冲击电压干扰，严重影响通讯组合电源的使用安全。基站的接地系统在设计时也没有得到足够的重视，极易遭受直击雷、感应雷及电源操作等多种过电压的侵袭。再者基站重要设备都是微电子设备，由于微电子设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性，这就使其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感。如果防护措施不力，随时可能遭受重大损失。二、雷电引入途径分析移动基站防雷的主要保护对象是在机房中的通信设备，保障这些通信设备的正常运

3、行。雷电损坏设备通常是它在通过带电或非带电的导体对地泄放的过程中，由于电荷运动产生的一些物理效应，比如热效应、磁效应等，改变了在雷电泄放通道中所涉及设备的基本性能，从而使设备不能正常运行或被损坏。因此我们需要对雷电的入侵途径进行仔细分析，发掘出雷电可能的入侵途径，并在雷电流到达设备前改变其对地泄放途径，保障设备的安全运行。雷电传导主要有两种方式：一、直接雷击：即雷云通过地面上某一点直接对地释放。由于我们国家对建筑物的防雷有严格的标准，通常雷电都是通过建筑物的外部防雷系统对地泄放，在旷野中通常通过一些架空电源线或其它一些对地具有良好导电性能的突出媒介进行对地泄放。雷电流直接入侵基站内部设备主要是

4、通过一些与外界相连的媒介传导入侵，如进出局站的电源线、通信线及铁塔地网等。二、感应雷击：带电的雷云层由于静电感应作用，使地面某些范围内带上异种电荷，当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻较大，以致出现局部高压，从而形成雷电流；或者在由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高压以致发生闪击的现象。而磁场感应方式入侵最终也是体现在一些带电的金属导体上。根据物理学尖端放电的原理人类发明了避雷针，它可以将一定场强范围内的闪电引到自己身上，再通过引下线将雷电流泄放入地，从而使在这个范围内的建筑不成为雷电对地泄放的途径，也就避免了被雷击。而在移动基站

5、中，高高的铁塔通过钢筋混凝土与大地紧密相连，由此可以说铁塔就是一个巨大的“引雷针”，它可以将方圆几公里内的雷电引到自己身上。从而大大增加了移动基站直接被雷击的概率，更增加了在铁塔旁一些缆线、金属构架产生感应雷电流的概率。因此我们必须对移动基站的铁塔及其周边环境进行仔细分析，以确定雷电侵入移动基站内部的主要途径三、铁塔引雷分析通常从移动基站的外部环境构造来看，从雷电引入的角度可以粗略分为带铁塔和不带铁塔两种，这两种情况虽然里面内部构造相同，但遭受雷击的概率却大相径庭。不带铁塔的基站：这类基站主要分布在城市市区或市郊，多为租用普通大楼或民宅，基站天线采用抱杆，这类基站遭受雷击的概率通常较小。这些基

6、站机房的特点是整个建筑本身在等电位连接、电磁屏蔽、接地电阻方面都能较好的满足信息产业部的要求，但存在问题是大楼的功能并不是为基站设计，所以比较难找到一个较好的接地参考点来确保机房内电子设备有良好的接地。要保证机房内部有良好的等电位连接系统，通常这类基站的接地系统和大楼的接地网采用的联合接地系统。这类基站雷电入侵的主要途径是雷电浪涌通过一些电源系统、信号系统、接地系统等所有进出机房的线缆和管道引入，采取浪涌保护措施。带铁塔的基站：这类基站主要分布在农村、郊区，多为独立机房旁边建铁塔的方式，这类基站多建在地势开阔的平原地带、山坡上。通常铁塔在当地为最高建筑，有非常好的接地，按信息产业部的要求基站接

7、地要求小于5 欧姆 ,一旦在该区域内有雷云，地面上的电荷将通过铁塔与雷云中的电荷发生中和，铁塔将成为云中雷电对地泄放的一个主要通道。与铁塔相连的一些线路、桥架、设备就成为雷电入侵的对象，比如天馈线、走线架、与地网相连的设备等。这类基站被雷电击中的概率较不带铁塔的基站要高得多，因此对有铁塔的基站防雷就更加的迫切，有必要对这类基站进行进一步分析。通常按移动基站机房与铁塔的关系可分为：塔边屋、屋顶塔、塔下屋三种下面就这三种基站类型进行相应的防雷接地、等电位连接，起到良好的雷电防护作用。（一）、屋顶塔铁塔与机房独立型的移动站，如图一所示。雷电对该类型移动通信基站的危害主要途径是直击雷和感应雷两种。图

8、1 . 铁塔与机房一体型结构1. 雷电流直接危害根据我们现场的调查和分析，在移动通信基站的铁塔建在基站机房上面的情况下，当雷电击中铁塔后，雷电流就会沿着铁塔及同轴馈线的外导体往下泻放，由于移动通信同轴馈线的外导体与铁塔是相互连接的，铁塔上的雷电流直接会分流一部分到同轴馈线的外导体上，并沿同轴馈线的外导体和机房内的走线架直接流入到移动设备上，对移动设备造成雷击危害。除此以外，还由于同轴馈线的走线架是与铁塔直接相连，并进入机房，从而将雷电直接引入到机房内，对机房内的通信设备造成危害。2. 雷电感应对移动通信基站内设备造成的危害当雷电流在移动通信基站周围的空中或空中对地放电时，就会在移动通信基站周围

9、的空中产生交变电磁场，从而使移动设备上产生感应电流和电压，严重者也会对移动设备通信造成危害，但这种危害的概率较少，另一方面若雷电击中铁塔并沿着铁塔和机房的立柱中的钢筋在下泻的过程中，也会在周围产生强大的交变电磁场，从而在移动设备上产生感应雷电流和雷电压，同样地感应雷电对通信设备所造成的危害比起直击雷所造成的危害要少得多。（二）、铁塔与机房独立型铁塔与机房独立型的移动站，如图二所示。该移动站遭雷电直击的主要途径是雷电流通过铁塔的走线架和同轴馈线的外导体进入机房，对通信设备造成危害。其次是雷电在空中放电时对机房内的通信设备所造成的感应雷的影响，同样感应雷对通信设备所造成的影响比起直击雷来说，则概率

10、很少。该类型的移动站与上述的第一种铁塔与机房一体型的情况相比，则少得多。图二铁塔与机房相互独立型结构（三）、铁塔包围机房型铁塔包围机房型的移动基站，如图三所示该种类型的移动基站遭直击雷的途径与第二类的铁塔与机房独立型的移动站相似，主要是雷电通过同轴馈线的外导体和同轴馈线的走线架进入机房，对通 信设备造成危害。但该种类型的移动站所遭受到的感应雷则最少，因有四面铁塔的屏蔽作用。（四）不带铁塔型基站这类基站往往建在城区，一般使用公共大楼或民用建筑来作为机房。对于公用建筑上，由于我们国家对这类建筑物有严格的防雷标准要求，因此这类基站具有接地良好，外部防雷完善，且整个建筑形成一个法拉第笼的特点，所以这类

11、基站遭受直接雷击的概率较小，受到雷电电磁干扰的影响也较小。雷电入侵这类基站的方式将主要是供电线路、同轴馈线的外导体和同轴馈线的走线架、接地系统进入机房。对这类基站的防护级别，对防雷器的通流能力通常不需要很高，因此对这类基站通常只需选择一般的B 类限压型和 C 类限压型两级防雷就基本能满足这类基站要求。而民用建筑与公用建筑的差别主要在国家对这类建筑的要求不是很高，因此建筑物在屏蔽和接地的效果上可能差一些，但只要将这类基站的接地问题处理好，很多防雷问题也就迎刃而解。我们把雷电入侵移动基站的主要渠道总结如下：雷电对移动通信基站的四个引入渠道第一个入侵渠道一一由铁塔天馈线、接地系统引入的雷害第二个入侵渠道 由交流配电系统引入的雷害第三个入侵渠道一一由传输线路引入的雷害第四个入侵渠道由雷电电磁脉冲的雷害通过对雷电主要入侵途径的分析，结合移动基站现场综合环境特点，给我们防雷方案设计提供了思路和线索。根据防雷分区、综合防雷的思想，综合基的地理环境，在具体位臵选择相匹配的浪涌保护器，将可以很好解决移动雷问题。进行站所处基站的防移动通信基站的雷电过电压保护，各级防护器件是相辅相成的，互相影响的，此时用以局部防护的过电压器件不能有效的发挥其防护性能，将影响移动通信基站