馬增坤

(中國電子科技集團公司第二十二研究所，河南 新鄉(xiāng) 453003)

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，移動無線用戶對網(wǎng)絡(luò)的感知和體驗要求愈發(fā)地提高，運營商需要不斷地提高無線設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化以及移動通信設(shè)備和室外天饋的建設(shè)，以保證無線信號的高質(zhì)量和廣覆蓋，從而提高移動用戶的感知和體驗。移動通信設(shè)備和室外天饋系統(tǒng)作為無線通信工程的重要組成部分，其構(gòu)成主要為精密的電子器件，易受到雷電等自然災(zāi)害帶來的強電流、強磁場的影響，因此在建設(shè)和使用過程中需要加強對其的保護，減少其受到雷電自然災(zāi)害天氣的影響，最終避免雷電自然天氣帶來的經(jīng)濟損失和保證設(shè)備穩(wěn)定運行。

1 雷電的基本理論和傷害原理

1.1 雷電產(chǎn)生的原因

雷電是一種伴隨有閃電和雷鳴的放電現(xiàn)象，在空中有積雨云的時候產(chǎn)生。積雨云帶有負電荷，地面帶有正電荷，積雨云和地面的電荷相互吸引和作用就會產(chǎn)生電流，空中出現(xiàn)的亮光就是閃電，發(fā)生閃電時會爆發(fā)出大量的熱量，周圍的空氣受熱后急劇膨脹，發(fā)出巨大的轟鳴聲。

1.2 雷電的危害程度

根據(jù)類型，可將雷電分為直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷。

直擊雷：帶有負電的云層和地面某一點或者建筑物發(fā)生迅速、猛烈的放電現(xiàn)象被稱為直擊雷。直擊雷發(fā)生的概率較小，但是由于其襲擊的目標范圍較小，放電速度非常迅速和猛烈，因此被直擊雷擊中的目標會瞬間電流非常大，造成的破壞也非常大。

感應(yīng)雷：感應(yīng)雷是由于雷電在對地面建筑或物體進行放電過程中，其周圍附近的架空線纜、地埋線纜、設(shè)備受到其電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。最終導致與線纜串聯(lián)的終端設(shè)備受到不同程度的放電影響。

球形雷：球形雷是相對比較特殊的雷電現(xiàn)象。通常球形雷只會發(fā)生在一些特殊的地理環(huán)境和地理位置，因此其發(fā)生的概率較小。球形雷現(xiàn)象為雷電形成一個直徑約10 cm～20 cm的紅色或者橙色發(fā)光球體(最大直徑1 m)，一般情況下存在的時間為1 s～5 s。球形雷一般沿著建筑物的管道口、管孔、未關(guān)閉的門窗、換氣管道等進入建筑物，遇到物體或者電氣設(shè)備時會產(chǎn)生燃燒和爆炸。

2 移動通信設(shè)備和天饋系統(tǒng)的雷電侵入方式

2.1 雷電通過鐵塔抱桿入侵

為了保證無線信號的覆蓋范圍和質(zhì)量，無線天饋系統(tǒng)通常都安裝在鐵塔或者地勢較高的抱桿上，因此雷電形成的電流很容易通過鐵塔抱桿流入鐵塔的地網(wǎng)，造成地網(wǎng)和機房通信設(shè)備之間產(chǎn)生電位差，最終影響機房設(shè)備的安全、可靠、穩(wěn)定的運行。

2.2 雷電通過天饋系統(tǒng)入侵

通信天饋系統(tǒng)的安裝高度和位置決定了其容易受到雷電等自然災(zāi)害的影響，其受到雷電的電磁感應(yīng)而產(chǎn)生電流，電流沿著天饋系統(tǒng)的電流流入機房通信設(shè)備，從而對機房通信設(shè)備造成嚴重的破壞，甚至燒毀。

2.3 雷電通過架空管線入侵

在發(fā)生雷電自然災(zāi)害天氣時，機房周圍會形成一個強大的電磁場，通信機房的設(shè)備及其周邊環(huán)境都會受到電磁場的影響，相對來說，架空的管線更容易受到雷電的電擊和電磁感應(yīng)，當電擊的強度較大時，必然導致與其串聯(lián)的通信設(shè)備的燒毀和爆炸。

2.4 雷電通過機房及機房設(shè)備入侵

為了保證山區(qū)的無線信號覆蓋，很多通信機房和設(shè)備必須設(shè)置在海拔較高的山頂上。在發(fā)生雷擊自燃災(zāi)害時，雷電會繞開避雷針而直接作用在機房以及周圍設(shè)備，造成機房和機房設(shè)備的直接損害。

3 移動通信設(shè)備和天饋系統(tǒng)的防雷措施

3.1 鐵塔抱桿的防雷措施

鐵塔底部按照質(zhì)量和安全標志設(shè)置網(wǎng)格形地網(wǎng)，即使用鍍鋅扁鐵鋼帶焊接地網(wǎng)、圓鋼制作地樁，鐵塔地腳與地樁可靠焊接，焊接處需要做防腐處理(見圖1-地網(wǎng)實際施工圖)?；靥钔列枰鰧щ娦缘奶幚恚倚枰褂酶咦栌嫓y試其接地電阻，保證其指標符合要求。鐵塔頂部設(shè)置避雷針，在避雷針和地網(wǎng)之間需做可靠連接，為了有利于分散雷擊電流，務(wù)必要保證鐵塔連接點的數(shù)量和分散性，保證接地線導電性能良好，能夠在瞬間卸放雷電引起的強電流到地下。

圖1 地網(wǎng)實際施工圖

3.2 天饋系統(tǒng)的防雷措施

通信設(shè)備的天饋系統(tǒng)是直接與通信機房的設(shè)備串聯(lián)的，其防雷措施和防雷質(zhì)量尤為重要。采用多接地點的防護措施來降低雷擊的影響。通常在天線與饋線的連接處設(shè)置一處接地，饋線進入饋線窗前設(shè)置一處接地點。在饋線長度超過60 m時，要求在饋線中段垂直轉(zhuǎn)水平處設(shè)置一處接地點，饋線每增加20 m，需要增加一處接地點。而且天饋系統(tǒng)和GPS天線等設(shè)備需要安裝在避雷針的45°保護范圍內(nèi)。

3.3 線路施工中的防雷設(shè)計和措施

首先，加強架空管線的控制和防雷。入機房電力線纜避免使用架空的方式，必須采用穿金屬管且地埋的方式進入機房，在進入機房的兩端安裝防雷裝置。信號線纜通過架空的方式進入機房前需要安裝避雷器，以減少雷電的影響。

3.4 機房及機房設(shè)備防雷措施

通信機房地下應(yīng)按照質(zhì)量規(guī)范要求設(shè)置網(wǎng)格形地網(wǎng)，且機房的地網(wǎng)應(yīng)與鐵塔的地網(wǎng)可靠的焊接，焊接點至少2處。使用鍍鋅扁鐵鋼帶焊接地網(wǎng)、圓鋼制作地樁。地樁與接地排可靠連接，焊接處做防腐處理。通信機房及機房設(shè)備的防雷接地包括機房建筑防雷接地、機房設(shè)備防雷接地、機房電源設(shè)備防雷接地、機房走線架防雷接地。以上機房設(shè)備和配套設(shè)施必須與接地排采用復合規(guī)定和標準的黃綠線與接地排可靠連接，通常采用35 mm2的黃綠線纜。

4 結(jié)束語

我國是一個雷暴活動十分頻繁的國家，雷電災(zāi)害嚴重威脅著我國的經(jīng)濟社會發(fā)展、人民生命財產(chǎn)安全、包括通信網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施的安全。因此通信防雷技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，對于降低雷電的影響和損失起著重要作用。通信機房設(shè)備和室外天饋系統(tǒng)的防雷是一項系統(tǒng)性工程。機房設(shè)計時根據(jù)機房地處位置和環(huán)境重復考慮防雷設(shè)計，嚴格按照防雷設(shè)計的基本要求和強制規(guī)范，輸出完整、全面的施工圖紙。在施工過程中，充分理解和掌握設(shè)計意圖、技術(shù)要求、質(zhì)量要求，嚴格按照施工規(guī)范進行現(xiàn)場施工。最終帶來防雷系統(tǒng)的穩(wěn)定有效，降低雷電對通信設(shè)備及天饋系統(tǒng)的影響，降低雷電自然災(zāi)害的損失。