移动通信基站防雷“1234”法
摘要：移动通信基站的防雷是一个重要课题，随着工业与信息化部及中国移动集团公司防雷企业标准的相继出台，2007年以后基站的新站建设逐渐标准化和规范化，雷害情况有明显好转。但是按标准建设的新基站还是会出现雷击，问题出在哪里呢?通过调查新站遭受雷击的记录，文中对此现象进行了详尽分析，提出了解决问题的办法。
关键词：联合接地；等电位联接；接地引入点；浪涌保护器(SPD)
0引言
雷电灾害一直是影响基站正常运行的重要因素，06年信息产业部修订出版了YD5098-2005《通信局（站）防雷接地工程设计规范》，同时废除了05年以前的YD防雷标准；中国移动集团公司在07年颁布了QB-W-011-2007
《移动基站防雷与接地技术规范》进一步细化了行业规范。
湖北移动分公司按照新标准建设的基站雷害情况有了明显好转，09年开始我们抽查了省内14个地市的214个基站(高山站105个，郊区站72个，城市站37个)，有186个站发生过雷击事故。根据掌握的现场情况来看，基站内损坏频繁的设备有两种：第一是开关电源，第二是综合柜。被雷击的基站也都设计并安装了浪涌保护器(SPD)，显然SPD并不是万能的，除了SPD外还应该关注以下几个方面的问题。我把他总结为基站防雷1234法。
“1”指的是一个联合地网；
“2”指的是两根接地线，即室内接地排引入线与室外接地排引入线；
“3”是指从室外引入室内的3根导线：电力线、馈线与光缆线；
“4”是指在室内应仔细检查4个地方：交流配电箱、开关电源柜、综合柜、非带电金属体（蓄电池架、室内走线架及设备机壳）
1 1个联合地网
2000年以后接地理论有两个重要的观点被提出来，已经得到全面的认可。在相关的标准中也有所体现。
a 联合接地：无论系统中有多少种功能性接地(保护地、工作地、防雷地、电源地等)他们都来自于一个联合接地网。
b
工频接地电阻理论：05版的YD5098中已经没有了对基站工频接地电阻的明确要求，而更加注重基站地网的结构。这是接地理论的一大进步。因为大量数据表明低的接地电阻并不能降低雷击的风险，他们之间没有必然联系。常见的联合地网形式如下图：
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2 2根接地母线
联合地网与基站接地母排的连接线称接地母线。有了联合接地网以后两根接地母线从地网的什么地方引接及接地母排的设置都非常重要。
铁塔和建筑物避雷针是外部避雷设施，是直击雷泄放的主要通道。因此我们把铁塔和建筑物避雷针称为一类危险源。联合接地网与接地母排相连的同时与铁塔和建筑物避雷针相连，如何规避一类危险源呢?
2.1地排设置
室内接地排（以下简称室内排）主要作用是给设备提供工作地与保护地，必须是干净的“地”，同时也可以泄放部分雷电电流；
室外接地排（以下简称室外排）主要作用是泄放感应雷电流的。
2.2接地母线的引入
标准要求：根据第5.3.7条（注：引自QB-W-011-2007《中国移动通信企业标准》，下同）：“接地引入线与地网的连接点还应避开避雷针、避雷带引下线及或铁塔塔脚，其间距应大于5m，条件允许时，宜取10～15m。”
第5.4.4条：“接地汇集线和馈线接地排在地网上的引接点，应根据实际情况，尽量相隔一定的距离。”
从图1可以看出，室内地排与室外地排引自同一个地网的两个不同点，他们之间不能从同一根引上线引接，否则室外排上的感应雷电流就会流到室内排，进而到达设备，干扰设备的运行，很容易出现设备吊死现象，严重的甚至会造成绝缘击穿工频续流短路，损坏烧毁设备。所以室内排与室外排必须分开从地网上引接，且它们在地网上引接点的距离应不小于5m。通过经验发现，雷电流如果在土壤中通过5m的对地泄放，就会衰减95%以上。
同样的道理，直击雷引下线也应同两根引上线间隔不小于5m。
这两根母线的处理不当是基站遭雷击的重要原因，屡次遭雷击的基站大多有这个问题。在基站中常出现的主要归纳为以下几种：
①基站出现室内排和室外排的接地母线引自铁塔(塔角或塔身)。如图2，图3
②两个接线排从地网同一点引入或都共用一根接地母线。
③从雷针引下线中部引接做为室内排与室外排的接地线线。
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图2错误的接地线--从塔身引入图3 错误的接地线--从塔角引入
室内接线排和馈线接地排的引入线如果连接至铁塔或拉线塔的，一定要将其从上断开，针对上图所示的错误，应采取如图4所示方式增设地网，从新增地网上重新引入两根引上线，分别接到室内接线排和馈线接地排上；针对室外排被盗的，应重新添置室外排，并将其安装到室内，然后在上面引接接地线。
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33 根入户线
3根入户线即：电力线、光缆线及天馈线，属于二类危害源。
由于电力线和光缆都是从很远的地方到达户内，雷击时很可能会从交变的雷电磁场中穿过，从而在电力线和光缆金属加强筋上感应出很强的雷电流，此雷电流顺着线缆到达室内设备，就会给设备带来危害。
对于电力线，在入户前应换成铠装电缆地埋，或穿钢管地埋，由于雷电流属高频电流，会产生很强的集肤效应，它会集聚在铠装层或钢管上，通过与土壤接触而对地泄放，由此减小进入室内的雷电流，然后在室内的交流配电箱和开关电源柜中安装SPD，避免进入室内的雷电流给设备带来损害。
对于光缆，其金属加强筋一般接到综合柜内，所以应在柜内应将其固定在专用接地母排上，再用地线连接到室外排上，使雷电流通过室外排到达地网泄放到土壤中。另外，基站的铁塔很容易遭受雷击出现雷电流，产生强大的电磁场，尤其是铁塔角，因为是雷电流对地的泄放通道，通过的雷电流和产生的电磁场会更为强大，架空的电力线和光缆如果从塔角经过，会感应出很高的电动势，进而给室内的设备造成损坏。
对于馈线，它有很长一段在铁塔上，所以更容易感应出很强的雷电流，所以必须多点接地，泄放雷电流，同时应沿铁塔中部布放，远离铁塔角。
3.1 电力线
标准要求：根据第6.2.2条：“电力线应选用具有铠装层的电力电缆或护套电缆穿钢管埋地引入机房，电缆金属铠装层和钢管应在两端就近可靠接地。”
所以电力线宜采用地埋方式进入机房，且电缆铠装层或所穿钢管应两端接地。对于因施工不便而采用架空方式进入室内的电缆，应避开铁塔角引入，同时尽量远离铁塔角钢，以免感应上雷电流。通常现场问题有如下两种：
基站地埋电缆的钢管没有两端接地。
架空电力线从铁塔角引入室内，或架空电力线悬挂固定在铁塔角钢上。
3.2 光缆
光缆金属加强芯是电缆引雷的主要原因，是综合柜与光端机损坏的罪魁祸首。有近40%的雷击都是光缆加强芯处理不当造成。
根据第6.4.1.3条：“光缆安装时，应将光缆金属体和光缆终端盒内专用接地母排妥善连接，同时将该接地母排直接与室外馈线接地排相连，布放的接地线截面积宜不小于35mm2。”“光缆金属体专用接地母排应与光缆终端盒体和机架内金属体进行电气隔离。”
所以，光缆加强筋应引接至室外排，接地连接应紧固牢靠，不能松动；且应采取正确的方式与综合柜内其它金属体隔离开。另外，光缆如采取架空方式进入机房，应避开铁塔角。在实际操作过程中问题主要体现在以下几点：
基站光缆金属加强芯未接地或接地连接松动，雷击时加强芯对机柜放电损坏设备。
加强芯被引接到室内排上，或接地线过细，如图5。
金属加强虽有接地，但是与机柜的电气隔离距离不够，甚至金属芯线紧靠柜体，雷击时还是与柜体之间发生闪击，如图6。
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图5接地线过细 图6
加强芯紧靠机柜与机柜闪击
应将金属加强筋用不小于16mm2的多股铜线连接到室外接地排，且连接应紧固牢靠；对于光缆的引入，应避开塔角，远离铁塔角钢。
3.3天馈线
根据第6.3.1条：“铁塔上架设的馈线及其它同轴电缆金属外护层应分别在天线处、离塔处以及机房入口处外侧就近接地。”
根据第6.3.3条：“室外走线架始末两端均应作接地。”
所以，馈线应在天线处、离塔处以及机房入口处三点接地，对于经常遭受雷击的高山站，还应加装馈线避雷器；馈线的布放应处于铁塔中部；室外走线架始末两端应接地。天馈线的问题在我们抽查的基站中只是个别现象，主要有以下几点
基站馈线在离塔处以及机房入口处没有接地。
因馈线排被盗而将馈线铠装接地线串接在馈线排引上线上。
③ 馈线沿铁塔角布放，或者室外走线架没有接地。
对馈线只有在天线处接地的，在离塔处铠装层与铁塔连接，在机房入口处连接至室外接地排。针对室外排被盗现象，可重新在室内设置一块接地母排，将馈线接地线接到上面。沿塔角布放馈线的基站，应将馈线移到铁塔中部。对室外走线架没有接地的，应接地处理。
44种设备
4种设备指的是：交流配电箱、开关电源、综合柜、非带电金属体的接地，前两个设备需配置浪涌保护器，后两种设备需做好等电位连接。
4.1交流配电箱与开关电源
交流配电箱与开关电源内的浪涌保护器是基站电源保护主要器件，是抵御电源线引入雷击的最为重要的手段。通过对交流配电箱与开关电源浪涌保护器的配置，实现了对基站电源系统的两级保护，其重要性可见一斑。在谈到浪涌保护器的时候人们最关心保护水平，通流量等，而以下几点是常被人们忽视：
①防雷模块前串接一个专用空开，以防止模块老化后，产生短路电流使设备系统供电中断。
②防雷模块的启动电压值必须在一定范围内（交流箱防雷模块在550V－680V之间），如启动电压值偏低，常会因市电波动而导通，内部产生电流加速其老化过程，如果低于正常供电电压，则会形成短路，从而导致交流箱起火，应该尽快更换；如启动电压值过高，就会出现设备两端电压已上升到危险状态，而防雷模块还没有导通泄放浪涌电流，这种情况为防雷模块不起作用。
③防雷模块采取3+1的结构形式，3根相线与1根中性线的浪涌电流都通过NPE模块对地泄放，这就需要NPE模块的质量要很高，不然很快就会老化短路，遇到雷击很容易被击爆烧毁。
根据第9.2.4条：“在电源SPD 的引接线上，应串接保护空开（或保险丝），防止SPD 故障时引起系统供电中断。”
根据第9.3.12条：“SPD 的安装方式应采取3＋1 方式”。
从我们抽查基站来看，浪涌保护器的问题也是比较多，仅次于光缆接地问题，这些问题主要来自以下几个方面：
SPD采用四个相同压敏电阻模块，而不是3+1结构；
②浪涌保护器只有3个SPD模块，没有NPE模块；
③浪涌保护器模块老化损坏而没有及时更换；
④SPD前没有加装空开；
（本文未完，详细请见《中国防雷》2009年第三期）
呃。。。可惜，这文也是未完待续
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