防雷技术

通信基站防雷接地方式及要求


通信基站防雷接地方式及要求

摘要：从雷电基本知识、雷电防护的基本原则、通信基站的防雷接地方式和基本要求等3个方面，对设备防雷接地作了概述。

关键词：通信基站；雷电防护；防雷接地；接地方式

众所周知，雷电对通信设备的危害很大，如果防雷措施不得当，就会导致设备遭受雷击，从而引发重大事故。因此，对交换设备而言，防雷接地有着举足轻重的意义。

一、雷电基本知识

l、雷电产生的条件

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3个条件：即空气中含有足够的水蒸气；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；没有破坏或妨碍强烈而持久的上升气流形成的因素。

2、雷电过电压的形成

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。感应过电压是指霄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。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，是指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。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问产生高过电压(称为反击过电压)，而导致设备损坏的现象。通信设备防雷需要考虑预防的是：感应雷、雷电侵入波和反击过电压，其中需要重点关注的是雷电侵入波和反击过电压。

3、雷电防护的基本原则

(1) 系统防护原则

应将信息系统及其运行环境作为一个整体进行考虑，防护应该针对整体进行，而不应该只考虑局部情况。通信设备的防雷包括外部防雷系统和内部防雷系统两个部分，它们是一个有机的整体。外部防雷主要是防直击雷，它由接闪器、引下线和接地装置组成；而内部防雷则包括防雷电感应、防反击、防雷电波侵入以及保障人身安全，它是指除了外部防雷系统外的所有附加措施。这些措施可能会减少雷电流在需要防雷的空间内所产生的电磁效应，防止雷电损坏机房内的电气设备或电子设备，这是外部防雷系统所无法保证的。

通信设备雷电防护系统结构示意图。



通信设备雷电防护系统结构示意图

通信设备的防雷是一个系统工程，不仅与设备供应商有关，也和电信运营商有很大关系，做好通信设备的防雷需要方方面面的共同努力。

(2) 概率防护原则

雷电防护是概率防护，一般地说，通信设备的防雷不能保证设备100％不遭雷击损坏，只是尽可能地减少遭受雷击的可能性。其原因有以下几点：

①雷电放电本身就有一定的随机性。雷电参数具有一定的统计性质，这就决定了建立在这些具有统计特性的雷电参数之上的所有防护措施不能提供100％的保护。如：直击雷的绕击特性、雷电流幅值、波形等具有统计性质。

②防雷装置不能阻止雷闪的形成。

③防雷器件不能理想地消除所有干扰电压，电流。采取保护措施的根本目的在于保证由干扰引起的大部分能量不扩散到装置的易损部件以及工作人员。

3、多级防护原则

多级防护的原则是基于防雷区的划分原则而定，多用于机房电源系统的防雷，此处不赘述。

二、通信基站的防雷接地方式

1、接地系统简介

通信基站的接地系统包括：接地体、接地总汇集线、接地引入线、接地排等。其中，接地体就是埋入地中并直接与大地接触的金属导体，也就是通常所称的地网；接地总汇集线是建筑物内各种接地线汇接的地方，可以理解为建筑物内的总接地排；接地引入线是建筑物内接地总汇集线与接地体之间的连接线，有了接地引入线连接到地网，接地总汇集线才算是连接到了地网；接地排就是从接地总汇集线上接到建筑物各层或各房间中的接地装置，各机房内通信设备的接地，都接到机房的接地排上。设备接地的路径为：设备的接地线一接地排一接地总汇集线一接地引入线一接地体，这样就实现了设备与大地的接地连接。对于相对比较简陋的机房，机房内的接地排也可以看成是整个局站的接地总汇集线，这时从接地排上直接连接接地引入线到接地体就可以了。对于通信基站而言，很重要的一点是建筑物的防霄接地和建筑物内通信设备的接地应共用一组接地体。

2、工作接地与保护接地

通信基站的接地常常提到两个概念：保护接地和工作接地。保护接地是指设备金属外壳及其他非正常带电部分的接地；工作接地是指在AC／DC电源内(或配电屏内)，输出直流48V总接线排的正极接地。对于24系统。是直流24 V的负极接地。对于设备的保护接地，一般比较好理解。但是“工作接地”的概念往往不易理解正确，下面先澄清两个常容易理解错误的问题：

(1)工作接地的概念不是针对直流用电通信设备的48 V正极(或24v的负极)的电源线连接，直流用电通信设备的48 v正极(或24 V的负极)到电源设备的连接应该属于电源线连接的概念，不应属于接地线连接范畴。

(2)把通信设备上的48 V正极称为“工作地”是不规范的。

3、通信基站等电位连接的基本要求

(1)通信基站内，应采用通信设备的工作接地、保护接地、建筑物的防雷接地合用一组接地体的联合接地方式。

(2)对于移动通信站，要求机房地网、铁塔地网、配电变压器(如果配电变压器在移动通信站内的话)地网连接成一个统一的地网。这是两项最基本的通信基站等电位连接要求，对于通信设备的防雷至关重要。最根本的作用是为了防止通信基站内霄击发生时，不同的接地体之间产生地电位反击。由于地电位反击很可能导致通信设备的一些接口引入过大的霄击过电压和过电流，即使接口部分有合理设计的防雷电路，通信设备也不能有效防止这种情况下的设备遭受雷击损坏。上述两项通信基站的等电位连接要求主要是由用户完成，因此在安装、硬件工程质量检查、维护等相关工作中，应保证上述两项连接正确无误。

4、基站布线

(1)交流电源线：进入通信基站的低压电力电缆宜埋地引入，宜采用具有金属铠装屏蔽层的电缆(或穿金属管屏蔽)，屏蔽层两端接地(或金属管两端接地)。电缆埋地长度宜不小于50 m。

(2)普通的信号电缆：这里主要指El线、网线等非用户线类的信号电缆。此信号电缆在建筑物外不应架空布放。这些在正常情况下建筑物内互连的信号线，如果在建筑物外架空走线，由于外部暴露空间对雷电电磁场没有衰减作用，这些信号线在雷击发生时引入的雷击过电压和过电流往往超过设备接口正常设计的防雷保护级别，很容易造成设备遭受雷击损坏。较容易出现问题的是移动基站和传输设备之间连接的E1线和数据通信类产品接出的以太网线。由于很多机房分开建设，E1线除在外部暴露空间受到雷电电磁场的严重感应之外，还可能出现不同机房之间的地电位反击问题，所以移动基站到传输设备的El线架空对于设备防雷而言是极恶劣的一种情况，要尽量避免。

普通信号电缆出入通信基站的保护措施。信号电缆宜穿金属管从地下入局。金属管两端接地，信号电缆进入室内后应在设备的对应接口处加装信号防雷器保护，信号防雷器的保护接地线应尽量短；如果因条件限制，室外电缆无法从地下走线，信号电缆宜穿金属软管进行屏蔽，金属软管的两端应可接地。在机房内可连接到机房保护接地排。出入基站的信号电缆。电缆内的空线在机房内宜做保护接地。例如：室外引入的E1总电缆内两对同轴线只用了一对，则另一对E1电缆的芯线和屏蔽层可在室内汇接到一块小金属板上，再由小金属板接出一根接地线到机房的保护接地排。

(3)光纤的防雷。进入通信基站的光缆，若光缆中含有金属加强筋，则加强筋在机房内应可地连接到机房的保护接地排。光纤在外部暴露空间架空走线，光纤内的金属加强筋可以感应非常高的雷击过电压。如果加强筋没有做接地处理，臂击时加强筋很可能对接地物体发生绝缘击穿，从而产生瞬间高温，严重时可以使光纤融化。

5、接地电阻

防雷相关规范中规定：交换机所在通信局应采用联合接地方式，接地电阻阻值要求<1 n，交换设备的接地电阻应满足表1的规定。



(1)接地电阻和防雷。从防雷方面考虑，无论是通信基站的接地还是通信设备内部的系统接地设计。最关键的问题是要尽量做好接地的等电位连接。只要通信基站的等电位连接做好了，设备的端口防雷做好了。即使通信基站的接地电阻值稍微大一些，也可以满足设备的防雷要求，对设备的防雷不会产生明显的负面影响。当然，这并不是说接地电阻的大小对通信基站是无关紧要。因为通信基站的接地电阻值除了需要考虑防雷方面，还需要考虑其他因素。由于接地电阻值和通信基站内的安全问题有关。所以。通信基站的接地电阻值应尽量小。


(2)接地电阻值和安全。接地电阻值还与通信基站的安全有关。接地电阻值如果过大，当通信基站内出现电压系统对大地短路等类型的故障时。对通信基站的安全会构成一些负面影响。所以，通信基站的接地电阻值应尽量小。但需要说明的是，接地电阻值对通信基站安全问题的影响。




作者：山西移动通信公司晋中分公司 王鹏 来源：中国通信运维网