移动通信基站防雷接地系统设计

PAGEPAGE25移动通信基站的防雷接地系统的设计内容摘要：本论文主要介绍了移动基站的防雷接地系统，首先概述了移动基站接地系统的几个方面：移动基站接地系统概述，移动基站地网结构形式，室内接地系统的等电位连接结构形式，接地线、接地引入线等要求。然后对移动基站防雷系统的几个方面进行了分析：雷电基本概述，移动基站雷电入侵途径，移动基站铁塔防雷系统设计，移动基站电源系统防雷设计，馈线等防雷设计。关键词：防雷移动基站接地线馈线目录TOC\o"1-3"\u第一章移动基站接地系统设计 21.1移动基站接地系统概述 21.2基站地网 21.2.1移动基站的组成 21.3移动基站地网结构形式 31.3.1铁塔建在机房上的地网 31.3.2铁塔四角包含机房的地网 31.3.3铁塔建在机房旁边的地网 41.3.4自立式铁塔或者通信杆塔的地网 41.3.5利用办公楼、大型建筑作为机房地网 41.3.6利用商品房作为机房地网 41.3.7典型地网的设计 51.4接地室内接地系统的等电位连接结构形式 81.4.1参考点、接地线、等电位连接 81.4.2接地引入和室内接地处理 81.5接地线、接地引入线等要求 101.5.1接地线要求 101.5.2接地引入线要求 11第二章移动基站防雷系统设计 122.1雷电的基本概述 122.1.1防雷区的划分 122.1.2雷电参数简介 142.1.3雷暴日 142.1.4雷电流波形 142.1.5雷电波频谱分析 152.1.6雷电过电压的形成 152.2移动基站雷电入侵途径 162.2.1基站铁塔或桅杆引入雷害 162.2.2架空电力线和其他架空线引入雷害 172.2.3基站机房引入雷害 182.3移动基站铁塔防雷系统设计 182.3.1天线铁塔的防雷与接地 182.3.2缆线的防雷与接地 192.3.3电力线的防雷与接地 202.4移动基站电源系统防雷设计 212.4.1在配电变压器、配电室、电力室界面选用电源SPD的工程要求 212.4.2建在中雷区以上地区的通信局（站）直流电源线的雷电过电压保护设计 222.4.3通信局（站）的航空障碍灯、彩灯及其它用电设备的电源线雷电过电压保护设计 232.5馈线等防雷设计 23结束语 24第一章移动基站接地系统设计1.1移动基站接地系统概述（1）移动通信基站的防雷与接地必须建立在联合接地、均压等电位基础上进行整体的、系统的、综合的雷电防护，才能有效的减少雷害。（2）移动通信基站的防雷与接地应从联合接地、均压等电位;地网的冲击保护半径；浪涌电流就近疏导分流；站内线缆的屏蔽接地和通信电源及信号线的雷电过电压多级保护综合、整体考虑，正确的选择合理方案。（3）移动通信基站的地网设计必须考虑基站构筑物的形式、地理位置、周边环境、地质气候条件、土壤组成、大地电阻率、占地赔偿等因素。其地网边界可以根据地理环境因素确定，对于不确定性因素较多的基站，应给予一定的设计裕量；设计方案应对不可预见因素具备调整空间，以便快速地完成设计变更和施工。（4）基站地网设计时宜考虑建设的实际难度，因地制宜，合理利用已有资源，做到经济合理安排。（5）移动通信基站的防雷与接地应用系统化、整体的概念将基站内几个孤立的子系统设备，集成为一个整体的通信系统去考虑基站的防雷接地问题。（6）移动通信基站的危险评估、雷电过电压保护、SPD最大通流容量必须根据年雷暴日、海拔高度、环境因素、建筑物的形式、供电方式及所在地的电压稳定度去选择，且考虑各级SPD的配合问题。1.2基站地网1.2.1移动基站的组成移动基站地网由机房地网、铁塔地网或者由移动基站地网由机房地网、铁塔地网和变压器地网组成，基站地网应充分利用机房建筑基础（含地桩）、铁塔基础内的主钢筋和地下其它金属设施作为接地体的一部分。（1）机房地网：机房地网应沿机房建筑物散水点外设环形接地装置，同时还应利用机房建筑物基础横竖梁内两根以上主钢筋共同组成机房地网。当机房建筑物基础有地桩时，应将地桩内两根以上主钢筋与机房地网焊接连通。（2）铁塔地网：当铁塔位于机房旁边时，应采用40x4的热镀锌扁钢将铁塔地基四角塔脚内部金属构件焊接连通组成铁塔地网，其地网网格尺寸不应大于3m×3m，其周边为封闭式，铁塔地网与变压器地网：当电力变压器设置在机房内时，可共用机房及铁塔地网组成的联合地网；当电力变压器设置在机房外，且距机房地网边缘大于30m时，宜设独立地网；若电力变压器设置距机房地网边缘30m以内时，变压器地网与机房地网或铁塔地网之间，应至少两处连通焊接连通，以相互组成一个周边封闭的地网。（3）为加强对雷电流的散流作用、降低对地电位而敷设的附加的集中接地装置，一般敷设3～5根垂直接地板。在土壤电阻率较高的地区，则敷设多根放射形水平接地极。1.3移动基站地网结构形式1.3.1铁塔建在机房上的地网当铁塔位于机房屋顶时，铁塔四脚应与楼顶避雷带就近不少于两处焊接连通，机房铁塔除利用建筑物框架结构建筑四角柱内的钢筋作为雷电引下线外，且在铁塔避雷针上设置专门雷电引下线，在天线铁塔避雷针引下线所接的垂直接地体周围施放液状长效降阻剂，这样有利于增加雷电流的泄流能力。接地系统除利用建筑物自身的基础还需要外设环形地网为其接地装置，同时应在机房地网四角设置20米左右的水平接地体作为辐射式接地体，以利散流。机房的接地排分为一侧单独设立或者两侧各一个接地排。1.3.2铁塔四角包含机房的地网移动通信机房为框架结构建筑，机房包含在铁塔四角之内，铁塔避雷针应专门设40×4的热镀锌扁钢作为雷电引下线，接地系统应利用建筑物自身的基础和铁塔四角外设的环形地网为其接地装置，接地网的面积最小应大于15×15mm。若大地电阻率大于1000Ω·m时采在原地网的基础上加附加辐射形接地体，即在地网的四个角向外辐射20m左右的水平接地体，在水平接地体终端附加垂直接地体，其水平接地体四周采用长效降阻剂处理。机房的接地排分为一侧单独设立或者两侧各一个接地排。1.3.3铁塔建在机房旁边的地网将机房、铁塔、变压器地网相互独立的地网相互连通组成一个联合地网，如果大地电阻率较高的地区，再在铁塔地网远离机房一侧的铁塔两角采用辐射型接地体，并在辐射型水平接地体周围采用液状长效降阻剂处理。1.3.4自立式铁塔或者通信杆塔的地网自立式铁塔一般采用塔基基础内的金属作为接地体，自立式铁塔接地系统应和建筑物的接地以及避雷带相连，宜围绕机房做一个地网，其地网应与自立式铁塔地两端相连。当使用通信杆塔时，宜围绕杆塔3m远范围设置封闭环形（矩形）接地体，并与杆塔地基钢板四角可靠焊接连通。杆塔地网应与机房地网每隔3m～5m相互焊接连通一次。1.3.5利用办公楼、大型建筑作为机房地网机房建子办公楼、大型建筑的地网，应充分利用建筑物自身各类与地构成回路的金属管道（如消防水管），并与大楼顶避雷带上或者在大楼顶的避雷网预留的接地端多次连接，在条件允许的情况下，敲开几根柱子内的钢筋与大楼顶避雷带上或者在大楼顶的避雷网预留的接地端相互连在一起作为基站的接地。1.3.6利用商品房作为机房地网对于利用商品房作机房的移动通信基站，应尽量找出建筑防雷地网或其它专用地网，并就近再设一组地网，三者相互在地下焊接连通。找不到原地网时，应因地制宜就近设一组地网，并与建筑物基础内钢筋焊接连通，铁塔应在两个方向与建筑物避雷带就近连接。当地网的接地电阻值达不到要求时，可扩大地网的面积，即在地网外围增设1圈环形接地装置。环形接地装置以水平接地体为主、四角垂直接地体为辅组成，水平接地体周边为封闭式，环形接地装置与地网之间应在四角用热镀锌扁钢焊接连通；并在机房铁塔四角设置辐射式延伸接地体，延伸接地体的长度宜限制在10m～30m以内。依照传统方式建设接地系统确有困难时，可以采用深埋接地极，施放降阻材料等措施降低接地电阻；部分开挖面积受到限制的基站，可以采用高效接地体。1.3.7典型地网的设计铁塔包含机房地网、铁塔建在机房之上时地网、铁塔建在机房旁边时地网、大地电阻率较低时铁塔建在机房旁边时地网、大地电阻率较高、有引外接地时铁塔建在机房旁边时地网、杆塔建在机房旁边时典型地网的设计见图一——图五示意图。图一铁塔包含机房地网示意图图二铁塔建在机房之上时地网示意图图三铁塔建在机房旁边时地网示意图图四大地电阻率较低时铁塔建在机房旁边时地网示意图图五大地电阻率较高、有引外接地时铁塔建在机房旁边时地网示意图1.4接地室内接地系统的等电位连接结构形式1.4.1参考点、接地线、等电位连接（1）原有的基站接地应以配电箱旁第一级电源保护器附近新设接地汇集线（排）为参考点，由此为基点再用截面积大于70mm2的多股铜线与原接地排相连，所有设备的接地以此电位为基准参考点进行等电位连接。（2）新机房内设置环形接地汇集排，其接地引入线易采用多点引入的方式，所有需要接地的设备就近接地。（3）在原使用一个接地汇集排的机房，应采用星形接地方式，汇集排为规格不小于400mm×100mm×5mm的铜板，并预留相应的螺孔以便连接接地线；一级防雷器、配电箱、光纤加强芯和钢护层，应连接在第一级地线排，以泄放异常电流；直流工作地、馈线、机壳、走线梯保护地等就近接地，尽量短直，多余的线截断，不得盘绕，以形成等电位连接。（4）在原使用二个接地汇集排的机房，接地汇集排为规格不小于400mm×100mm×5mm的铜板，并预留相应的螺孔以便连接接地线；第一个接地汇集排接防雷器、配电箱、光纤加强芯和钢护层，以泄放异常电流；第二个接地汇集排接直流工作地、馈线、机壳、走线梯保护地，并用接地线与第一个接地汇集排相连。除避雷器外其他地线长度做到基本相等，以形成等电位连接。1.4.2接地引入和室内接地处理（1）接地引入线的长度不宜超过30m，其材料为40mm×4mm的热镀锌扁钢或95mm2的多股接地铜缆。接地线应从地网中心环形接地体的两个以上方向引入机房基站的接地参考点—接地汇集线。接地引入线与地网的连接点应避开避雷针、避雷带或铁塔接地的引下线连接点，其间距应大于5m。接地引入线埋设时宜避开排污沟（管）、导流渠等，其出土部位应有防机械损伤的措施和绝缘防腐措施，并留出接地电阻测试点。（2）机房内设置接地汇集线与接地引入线可靠连接。接地汇集线宜在机房沿内墙（或地槽、走线架）敷设成环形，材料为铜材，截面积不小于120mm2，也可采用热镀锌扁钢。为了设备接地连接方便可在接地汇集线上设置若干接地汇集铜排，汇集排为规格不小于400mm×100mm×5mm的铜板，并预留相应的螺孔以便连接接地线。（3）机房内设有静电地板时，应在地板下围绕机房敷设闭合的环形接地线，作为地板金属支架的接地引线排，其材料为截面积不小于16mm2的多股裸铜线，并从接地汇集线上引出两条以上的截面积为50mm2以上的多股铜缆与引线排的相对两侧连通。（4）基站机房内供电设备的正常不带电部分均应作保护接地，严禁作接零保护；直流工作接地，应从室内接地汇集线上就近引接，接地线面积应满足最大负荷要求，一般为大于35mm2的多股铜线。直流工作地严禁从交流配电屏直接引接。（5）数据服务器、环境监控系统、数据采集器、DDF箱等小型设备的PE线，其截面积一般应采用大于4mm2多股铜线；当PE线较长时应先设一个接地排，然后使用截面积大于16mm2多股铜线接到总汇流排。（6）光端机系统的接地线1、在移动通信基站内，光缆加强芯和金属护层应在分线盒内可靠接地，并用不少于16mm2的多股铜线单独引到站内接地总汇流排或者与地网直接连接。2、光端机应采用不少于16mm2的多股铜线就近接地。机房内设备的外壳都应用截面积不小于16mm2的多股铜缆就近与接地汇集线连接。（7）机房内走线架、电池架、机架、金属通风管道、金属门窗等均应做保护接地，接地引接线一般宜采用截面积不小于16mm2的多股铜缆。对于同一方向超过10m长的走线架，应每隔5m就近接地与接地汇集线引接一次。（8）机房内所有的地线排及所有的地线要用不易脱落和不怕受潮的标签注明地线名称及地线两端所连接设备的名称；地线宜采用黄绿双色电缆，且应帮扎牢固、整齐、平直、美观，尽量避免折弯。1.5接地线、接地引入线等要求1.5.1接地线要求（1）通信局（站）内各类需要接地的设备与水平接地分汇集线之间的连线。其截面积应根据可能通过的最大电流负荷电流确定，并不准使用裸导线布放。（2）配电室、电力室内部的主设备相连接的PE线，其截面积一般应采用大于50mm2多股铜线；（3）跨楼层或者同层布设距离较远的PE线，其截面积一般应采用大于70mm2多股铜线；（4）各层接地分汇集线与设备相连接的PE线，其截面积一般应采用大于35mm2多股铜线；（5）数据服务器、环境监控系统、数据采集器等小型设备的PE线，其截面积一般应采用大于4mm2多股铜线；当PE线较长时应加大其截面积或者先设一个接地排，然后分接地排到接地汇集线采用截面积大于16mm2多股铜线。（6）光端机系统的接地线1、在接入网、移动通信基站等小型局内，光缆钢芯和金属护层应在分线盒内可靠接地，并用不少于16mm2的多股铜线引到站内第一级汇流排接地。2、在通信大楼、交换局、数据局内，光缆钢芯和金属护层应在分线盒内可靠接地，并采用不少于16mm2的多股铜线就近引到该层分汇流排接地，如离分汇流排较远时，可就近从传输机房楼柱主钢筋引独立接地点作为光缆接地点。3、光端机应采用不少于10mm2的多股铜线就近在机房汇流排接地。（7）直流电源接地线截面积应根据直流供电回路允许压降确定。（8）各类设备保护接地线的截面积，应根据最大故障电流值确定。一般宜选用导线截面为16mm2～95mm2(相互故障电流为：25A～350A)的多股铜导线，雷电过电压保护器的连接线或者接地线采用其规定的尺寸应符合本规范第9章的规定。（9）

接地线两端的连接点应确保电气接触良好，并应作防腐处理。（10）严禁在接地线中、交流中性线中加装开头或熔断器。（11）严禁利用其它设备作为接地线电气连通的组成部分。（12）由接地总汇集线引出的接地线应设明显标志。1.5.2接地引入线要求（1）接地体与接地总汇集线之间相连的连接线称为接地引入线。接地引入线应作防腐蚀处理，以提高使用寿命。（2）接地引入线接地引入线长度应不超过30米，接地引入线宜采用40×4或50×5热镀锌扁钢。接地引入线不宜与暖气管同沟布放，埋设时应避开污水管道和水沟，且其出土部位应有防机械损伤的措施，接地引入线其出土部位应作绝缘防腐处理。（3）与主接地总汇集线连接的接地引入线应从地网的两侧就近引入。（4）高层通信楼与垂直接地总汇集线连接的接地引入线应采用截面积不小于240平方毫米的多股铜线。（5）接地引入线应避免从利用建筑物钢筋作为雷电引下线的柱子附近引入。

第二章移动基站防雷系统设计2.1雷电的基本概述雷电是一种自然现象。它是由雷云产生的。形成雷云必须具备以下三个条件：1、空气中含有足够的水蒸气；2、大气中的空气形成温度差，以使潮湿的空气形成强大的上升气流；3、没有破坏或防碍强烈而持久的上升气流形成的因素。大多数雷电放电发生在云间或云内，只有小部分是对地发生的。在对地的雷电放电中，雷电的极性是指雷云下行到地的电荷的极性。根据放电电荷量进行的多次统计，90％左右的雷是负极性的。2.1.1防雷区的划分将需要保护的空间划分为不同的防雷区，以规定各部分空间不同的电磁环境（雷电电磁厂的危害程度），同时指明各区交界处的等电位联结点的位置。图六雷电分区保护示意图以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。LPZ0A：本区内各物体可能遭受直接雷击，电磁场没有衰减；LPZ0B：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场没有衰减；LPZ1：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场有可能衰减；LPZ2：本区内各物体不可能遭受直接雷击，电磁场有进一步的衰减一个被保护的区域，从电磁兼容的观点来看，由外到内可分为几级保护，最外层是0级，是直接雷击区域，危险性最高，越往里，则危险程度越低。过电压主要是沿线窜入的，保护区的交界面通过外部防雷系统、钢筋混凝土及金属罩等构成的屏蔽层而形成，电气通道以及金属管道等则经过这些交界面。图一是雷电保护区域划分的示意图。SPD（SurgeProtectDevice）：浪涌保护器的英文简称，公司内也叫做防雷器，用于保护设备接口免受雷击过电压和过电流的损坏。在本文中，统一将SPD称为防雷器。2.1.2雷电参数简介雷电放电涉及到气象、地形、地质等许多自然因素，有一定的随机性，因而表征雷电特性的参数也带有一定的统计性质。在防雷设计中，我们对雷暴日、雷电流波形、幅值等参数比较关心。2.1.3雷暴日为了表征雷电活动的频率，采用年平均雷暴日作为计算单位。无论一天内听到几次雷声，只要有一次，该天就记为一个雷暴日，一天有多次，仍记为一个雷暴日。雷暴日数与纬度有关，在炎热潮湿的赤道附近雷暴日数最多，两极最少。关于我国的雷电活动情况，经实测与气象数据的研究得出的主要结论如下：北回归线（北纬23.5癬）以南的大部分地区，年平均雷暴日数一般在80以上（但台湾省只有30－40左右，而广东的雷州半岛和海南岛则高达100－133）；北回归线到长江一带约为40－80之间；长江以北的大部分地区（包括东北）多在20－40之间；西北地区的大部分地方在20以下；西藏雅鲁藏布江一带约为50－80。我国把年平均雷暴日不超过25的区域叫少雷区，25～40的区域叫中雷区，40～90的区域叫多雷区，超过90的区域叫强雷区。在防雷设计时，要根据雷暴日的多少因地制宜。此外，我们还应注意雷电季节的开始与结束时间。一般而言，南方的雷电季节在2月份就开始了，长江领域则在3月开始，华北、东北地区在4月左右开始，西北地区较晚，一般在5月才开始雷电季节。10月以后，除江南以外，其他地区的雷电活动几乎停止。2.1.4雷电流波形雷电流是一个非周期的瞬态电流，通常是很快上升到峰值，然后较为缓慢的下降。雷电流的波头时间是指雷电流从零上升到峰值的时间，又称为波前时间；波长时间是指从零上升到峰值，然后下降到峰值的一半的时间，又称为半峰值时间。由于在雷电流波的起始和峰值处常常叠加有振荡，很难确定其真实零点和到达峰值的时间，因此，我们常用视在波头时间T1和视在波长时间T2来表示雷电流的上升时间和半峰值宽度，一般记为T1/T2，如下图所示。图七雷电流波形示意图在IEC标准、国标中规定的雷击测试波形主要有：8/20us、10/350us（电流波）、10/700us以及1.2/50us（电压波）等。2.1.5雷电波频谱分析雷电波频谱是研究避雷的重要依据。从雷电波频谱结构可以获悉雷电波电压、电流的能量在各频段的分布，根据这些数据可以估算信息系统频带范围内雷电冲击的幅度和能量大小，进而确定适当的避雷措施。通过对雷电波的频谱分析可知：1.雷电流主要分布在低频部分，且随着频率的升高而递减。在波尾相同时，波前越陡高次谐波越丰富。在波前相同的情况下，波尾越长低频部分越丰富；2.雷电的能量主要集中在低频部分，约90％以上的雷电能量分布在频率为10kHz以下。这说明了在信息系统中，只要防止10kHz以下频率的雷电波窜入，就能把雷电波能量消减90％以上，这对避雷工程具有重要的指导意义。2.1.6雷电过电压的形成雷电对信息设备产生危害的根源是雷电电磁脉冲。雷电电磁脉冲包括两个方面，雷电流和雷电电磁场。雷电流是产生直击雷过电压的根源，而雷电电磁场则是产生感应雷过电压的根源。对于通信设备而言，雷电过电压的来源主要有以下几种：1、感应过电压：感应过电压是指雷击建筑物或其近区时，瞬态空间电磁场造成设备的损坏。感应过电压包括电磁感应和静电感应两个分量。静电感应过电压是由电容性耦合产生的，而电磁感应过电压则是由电感性耦合产生的。对于建筑物内的各种金属环路或电子设备而言，电磁感应分量大于静电感应分量。2、雷电侵入波。雷电侵入波又称为线路来波。当雷云之间或雷云对地放电时，在附近的金属管线上产生的感应过电压（包括静电感应和电磁感应两个分量，但对于长距离线路而言，静电感应过电压分量远大于电磁感应过电压分量）。该感应过电压也会以行波的方式窜入室内，造成电子设备的损坏。3、反击过电压。雷电反击是指雷击建筑物或其近区时，造成其附近设备的接地点处地电位的升高，使设备外壳与设备的导电部分间产生高过电压（称为反击过电压），而导致设备的损坏的现象。2.2移动基站雷电入侵途径2.2.1基站铁塔或桅杆引入雷害(1)雷击铁塔或桅杆移动通信的基站天线一般架设在很高的铁塔或桅杆上，铁塔或桅杆高度一般比周围建筑高度高，铁塔或桅杆的避雷针易受直接雷击。(2)铁塔天馈线引入雷害当铁塔的避雷针受到直接雷击时，雷电流途径之一是通过铁塔经其接地装置散流入地，使地网地电位升高；另一途径是如果天馈线为同轴电缆，在其内导体上感应出较强的感应电流，这样A-B段内导体上感应电流为iA-B,B-C段内导体感应电流为iB-C，iA-C=iA-B+iB-C，即为整个同轴电缆的感应电流。如果有n条同轴电流从铁塔天线进入基站机房，则进入信道架的总感应电流i≈niA-C，这个感应电流最终经同轴电缆内导体进入信道架，烧坏移动通信设备。图九移动通信基站天馈线示意图以高度为55m铁塔为例，进行分析。图八55m铁塔2.2.2架空电力线和其他架空线引入雷害移动通信系统的基站如果有架空电力线或其他架空线，其架空电力线或其他架空线也是引入雷害的重要途径。出入缆线引入雷害的原因有两个：一是直击雷，雷电直击金属缆线后，高压雷电以波的形式沿着导线两边传播，最后侵入室内设备；二是感应雷，当雷云放电时，其空间形成强大电场。根据分析，在架空电力线路靠近终端时，主要成分是水平电场，出现在电场中的突出物体最易出现感应电荷的集中，使其周围电场强度显著增加，架空电力线路很容易发生尖端放电而被雷电击中。当架空电力线路遭雷电侵袭时，将过电压引入基站机房，很可能烧坏基站的通信设备。有时，雷云即使对地放电也会在架空电力线路上产生感应过电压，当S>h时U=25I.h/S 式中：I——雷电流幅值（A）；h——架空电力线路高度（m）；S——雷击点与架空电力线路间的距离（m）。该过电压亦会对电源设备造成威胁，当基站有其他架空线时，也可能在架空线上出现类似雷电过电压，这类雷害事故主要表现为基站交、直流电源盘的损坏，从而导致基站机房其它设备的损坏。一般来说感应雷的危害没有直击雷严重，但它发生的几率比直击雷高得多。2.2.3基站机房引入雷害某些基站机房可能建在山顶上，如果机房位置的海拔高度很高，有时直击雷可能从横向及斜面击来，出现所谓“绕过避雷针，再击至被保护物”的绕击现象。在这种情况下，孤立的避雷针，往往已不能防御雷电对机房的直击，因此，基站机房必须采取必要的防雷措施。而且，雷击建筑物在一定的条件下能产生“侧闪”。必须采取预防措施，避免已经采取保护措施的建筑物受到雷击时出现侧闪事故，并伤害建筑物内的人员。2.3移动基站铁塔防雷系统设计2.3.1天线铁塔的防雷与接地认为避雷针可以使雷云放电从而防止雷击，是一种普遍的误解。实际上，避雷针仅仅是当雷云到达闪击距离时，作为导引雷击电流安全入地的手段。移动通信天线应有防直击雷的保护措施。天线铁塔应设避雷针并与铁塔焊接。天线安装位置应在避雷针的防雷保护范围内。避雷针保护范围的计算方法，我国防雷规范已与国际接轨，即采用IEC推荐的滚球法。滚球法即几何模拟法，它以放电路径几何距离的长短作为避雷针保护范围的判断依据。假设雷电先导是一个从云出发，不受地面任何特征影响的自由发展的放电。只有当该雷电先导到达大地附近一定高度H时，先导才开始向地面突出物偏转。此时，从某一雷击偏转点A、B到避雷针和大地画弧。圆弧下的面积为避雷针对保护范围（如图8所示）。H的取值：一类建筑物30米；二类建筑物45米；三类建筑物60米。当避雷针的高度h≤H时a）距地面H处作一条平行于地面的平行线。b）以针尖为圆心，H为半径，作为弧线交于平行线A、B。c）以A、B为圆心，H为半径，作弧线。该弧线与针尖相交并与地面相切。从该弧线起到地面止就是避雷针对保护范围。该范围是一个对称的锥体。d）避雷针在hx高度的水平面上的保护半径为：rx=√h(2Hr-h)-√hx（2Hr－hx），rx为避雷针在hx高度的水平面上的保护半径（m），hx为被保护物的高度（m），H为滚球半径，当避雷针对高度h>H时，在避雷针上取高度为H的一点代替单根避雷针针尖作圆心其它算法同上。基站铁塔避雷针的保护区如图9所示。其中，保护角θ一般取30°～45°，多数保护设计取30°。避雷针与铁塔焊接的目的就是确保避雷针有良好的接地线，且引下线应避免直角弯曲，以保证雷电流及时流入大地。(2)移动通信基站铁塔应有完善的防直击雷及二次感应雷的防雷装置。当铁塔比较高时（如超过60m），天馈线（包括塔灯电源线、金属护套）、引下线都要多点接地，以增加雷电流的入地途径和使馈线上的过电压分割为多段，加强分流和均压效果，并将馈线在机房外就近接入地网，使由馈线上引入到机架上的过电压减至最小程度。(3)移动通信基站铁塔宜采用太阳能塔灯。对于使用交流电馈电的航空标志灯，其电源线应采用具有金属外护层的电缆，电缆的金属外护层应在塔顶及进机房入口处的外侧就近接地。塔灯控制线及电源线的每根相线均应在机房入口处分别对地加装氧化锌无间隙避雷器，零线应直接接地。2.3.2缆线的防雷与接地出入缆线防雷的总体原则是通过采用屏蔽、接地、分流等措施，把雷电过电压、过电流在进入机房之前阻截、消散，使之小于终端设备的耐压限值。下面分别介绍天馈线、电力线、中继线的保护措施。(1)天馈线的防雷与接地基站天馈线大都沿铁塔布放至塔底，再由过桥经馈线窗引入机房。采取的保护措施如下：所有天馈线在进入机房前其金属外护层至少应有3点接地。第1点位于塔顶天线细馈线与粗馈线转接处；第2点位于爬梯与铁塔过桥搭接处上方0.5m～1m处，采用接地卡子与爬梯附近的铁塔避雷引下线紧密连接；第3点位于馈线窗外，采用接地卡子与室外接地铜排紧密连接。当天线的架设高度大于或等于60m时，同轴电缆天馈线金属外护层还应在其中部增加一处接地，处理方法同第1点和第2点。室外走线架始末两端均应作接地连接。用截面积不小于95mm2的绝缘多股铜导线或截面积不小于40mmX4mm的热镀锌扁钢，长度不宜超过30m，沿机房外墙以最短途径与机房的联合地网相焊接。若机房接地端子难以发掘，应妥善与邻近雷电流引下线的根部连通。同轴电缆天馈线在进入机房前，应以要求的最小曲率半径绕一圈或数圈，以增加对雷电流的高频阻抗。为防止感应电流进入同轴电缆天馈线的内导体，在其进入机房后的1m范围内，应装设天馈线避雷器，避雷器的接地端子应就近引接到馈线窗附近的室外。位于馈线窗附近的室外接地铜排接地引下线可采用截面积不小于95mm2的绝缘多股铜导线或截面积不小于40mmX4mm的热镀锌扁钢，长度不宜超过30m，沿机房外墙以最短途径与机房的联合地网相焊接。若机房接地端子难以发掘，应妥善与邻近雷电流引下线的根部连通。同轴电缆天馈线在进入机房前，应以要求的最小曲率半径绕一圈或数圈，以增加对雷电流的高频阻抗。为防止感应电流进入同轴电缆天馈线的内导体，在其进入机房后的1m范围内，应装设天馈线避雷器，避雷器的接地端子应就近引接到馈线窗附近的室外接地铜排上，引接线采用不小于35mm2的绝缘多股铜导线，严禁与室内金属设施电气连通。建议安装天馈线避雷器。据调查，安装天馈线避雷器的系统还没有发生收发信机被雷击损坏的事故，其它系统由于未安装天馈线避雷器都曾遭受雷击。选择天馈线避雷器时应确保其传输能力(最大功率)、阻抗、插入损耗、工作频段等指标与通信设备相适应。天馈线避雷器的安装要确保接头处可靠连接，以免影响防雷效果，造成系统日常工作时的一些无名干扰。因避雷器存在0.5dB左右的插入损耗，故在系统设计时，要采用高增益天线和低损耗电缆来补偿。2.3.3电力线的防雷与接地基站的交流供电系统包括高压线路、变压器、低压线路以及交直流配电设备。由于架空高压或低压线路距离较长，往往易遭受雷击，无论是感应雷或直击雷，都会在其上造成极高的纵向电压。由此带来的雷害轻则烧断电源熔丝，引起开关跳闸，中断电源；重则损坏电力变压器、交流配电屏、稳压器、整流器，甚至移动通信各系统的电源板。据调查，有40%的雷害事故是由电力线引入的，有些资料统计高达80%，这足以说明电力线是一条重要的引雷途径。虽然有些城区基站的供电线路会有一段改为电力电缆从地下入局，但雷电仍可以从几公里以外的架空线路上引入基站而诱发雷害事故。所以对供电系统（包括高压线路、变压器、低压线路以及交直流配电设备等）要采取多级保护、层层设防的严格措施。基站交流电力变压器高压侧的三根相线应分别就近对地加装氧化锌避雷器。电力变压器低压侧的三根相线应分别就近对地加装无间隙氧化锌避雷器。变压器的机壳、低压侧的交流零线以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层应就近接地。出入基站的所有电2.4移动基站电源系统防雷设计（1）从架空高压电力线终端杆引入通信局（站）的10kV或6.6kV高压电力线，必须更换为铠装电缆，进入通信局（站）配电变压器高压侧的铠装电缆宜全程埋地引入；当配电变压器设在通信局（站）建筑物内部时（建在郊区和山区的微波站、移动通信基站的配电变压器，不宜与通信设备设在同一建筑物内），高压铠装电缆应从地下入局，且铠装电缆长度应大于200m，铠装层两端应就近接地。（2）在架空高压电力线终端杆与铠装电缆的接头处，三相电力线应分别就近对地加装额定电压为12.7kV（系统额定电压10kV）或7.6kV（系统额定电压6.6kV）的交流无间隙氧化锌避雷器，对于建在郊区或山区，地处中雷区以上的通信局（站），避雷器应采用标称放电电流大于20kA的交流无间隙氧化锌避雷器（强雷电避雷器）。（3）配电变压器高压侧应在靠近变压器处装设相应系统额定电压等级的交流无间隙氧化锌避雷器，变压器低压侧应按3.7.7条款安装SPD，配电变压器在室内时，高压侧避雷器宜装在户外，且离变压器不得大于10m（配电变压器在室内，高压供电系统采用二次配电的通信局（站），配电变压器高压侧避雷器应安装在高压配电柜中）。（4）配电变压器高、低压侧SPD的接地端子、变压器的外壳、中性线、以及电力电缆的铠装层应就近接地。（5）进入通信局（站）的低压电力电缆宜全程埋地引入,其电缆埋地长度不宜小于15m。（6）当供电系统采用TN-S方式，低压电力电缆引入机房后，在交流稳压器内或交流配电屏（箱）内，相线及中性线应分别对地加装限压型SPD;当供电系统采用TN-C-S方式，低压电力电缆引入机房后，在交流稳压器内或交流配电屏（箱）内，相线应分别对地加装限压型SPD。2.4.1在配电变压器、配电室、电力室界面选用电源SPD的工程要求（1）供电线路对地安装限压型SPD回路中应采取过流保护措施（宜串接保险丝），保险丝标称电流的量级不宜大于为上一级保险丝的1/1.6倍(不含变压器的次级)。（2）建在城市，地处中雷区（或虽然处于少雷区，但根据历年雷击统计，若时有雷击事故发生）的通信局（站）配电变压器低压侧或低压电缆引入配电室或配电屏终端入口处，应具有标称放电电流不小于25kA的限压型SPD；低压电缆引入电力室后，在配电屏终端入口处，应具有标称放电电流为15kA的限压型SPD。（3）建在城市，地处多雷区、强雷区,通信局（站）为孤立、高大建筑物的机楼，配电变压器低压侧或低压电缆引入配电室或配电屏终端入口处，应具有标称放电电流不小于40kA的限压型SPD；低压电缆引入电力室配电屏终端入口处，应具有标称放电电流为20kA的限压型SPD。（4）建在郊区或山区，地处中雷区以上的通信局（站），配电变压器低压侧或低压电缆引入配电室或配电屏终端入口处，应安装冲击通流容量大于100kA的限压型SPD，低压电缆引入电力室配电屏终端入口处应具有标称放电电流为20kA的限压型SPD；其中限压型SPD的工作电压应按当地的电力供电电压最大值选择。（5）建在高山，地处多雷区以上的微波站，配电变压器低压侧或低压电缆引入配电室或配电屏终端入口处，应安装冲击通流容量大于120kA的限压型SPD；低压电缆引入电力室配电屏终端入口处应具有标称放电电流为25kA的限压型SPD，其中限压型SPD的工作电压应按当地的电力供电电压最大值选择。（6）在上述条款中，若通信局（站）配电变压器和配电室在同一建筑物内，其SPD应在配电室内安装。（7）无专用配电变压器供电的交换局、模块局及安装接入网设备的局（站），低压电缆必须从共用的配电变压器全程埋地引入配电室，且在配电屏终端入口处相线应分别对中性线、中性线对地加装限压型SPD或者相线应分别对中性线加装限压型SPD，中性线对地间应采用由间隙型组成的SPD。地处中雷区的市话交换局应安装标称放电电流不小于25kA的限压型SPD，地处多雷区、强雷区的市话交换局应安装标称放电电流不小于40kA的限压型SPD；低压电缆引入电力室后，且在配电屏终端入口处相线及中性线应对地加装标称放电电流不小于15kA的限压型SPD。2.4.2建在中雷区以上地区的通信局（站）直流电源线的雷电过电压保护设计（1）通信局（站）电力室为各层提供直流供电的馈线，如馈线进入不同防雷区时，应在进入相应机房直流电源配电柜（列柜）内的馈线进线端（机房如无直流电源配电柜，应在电力室直流配电屏输出端）负极对地加装标称工作电压不小于70V的SPD。.（2）MDF与程控交换机之间的-48直流电力线负极，宜在MDF侧对地加装标称工作电压不小于70V的SPD。（3）交换机控制中心的微机及远程监控系统被控处理机前的电源逆变器直流电源馈线负极宜对地加装标称工作电压不小于70V的SPD。（4）宜在微波站的主控监视处理系统与远程端直流电源馈线负极对地加装标称工作电压不小于70V的SPD。（5）通信局（站）内直流电源系统使用的SPD应具有带保险丝功能、通流容量大于15kA的SPD，SPD应就近接地。2.4.3通信局（站）的航空障碍灯、彩灯及其它用电设备的电源线雷电过电压保护设计（1）通信局（站）建筑物上的航空障碍灯、彩灯、无线通信系统铁塔上的航空障碍灯及其它用电设备的电源线，应采用有金属外皮的电缆，横向布设的电缆金属外护套或金属管应每隔5～10m与避雷带或接地线就近连通，上下走向的电缆金属外护套至少应在上下两端就近接地一次。（2）为通信局（站）建筑物上的彩灯、航空障碍灯及其它用电设备供电的电源芯线应在机房配电箱（柜）内对地加装标称放电电流为15kA的SPD，从楼内引出至楼顶时均应在大楼出口交流配电箱处分别对地加装标称放电电流为30kA的SPD，SPD接地端子应就近接地。2.5馈线