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移动通信基站防雷方案

本文针对山地基站地理位置、气候条件，依据信产部行业标准、规范及国内一些防雷技术理

论，主要从直击雷的防护、暂态过电压保护及接地三方面着手，对雷击不同形式的危害进行

综合防治，以确保联通基站免遭雷击危害。

1,前言

我省年平均雷暴日数较高，铁岭的年平

均雷暴日数为：26.4日，属于中雷击活动区。

而且经过铁岭联通的几期工程建设，新建基

站多已位于山区或郊外较空旷地区，金属构

架的铁塔由于相对位置较高，是最易引发雷

击的目标，铁塔一旦遭受雷击，基站内设备将位于雷电干扰中心（直击雷干扰半径为500m），

内部引线将产生强烈的电磁感应，这种干扰甚至直接作用于基站内各种设备的线路板，而造

成其损坏。另外雷电的电磁感应、二次效应以及地线的反击都会对基站内设备造成危害。所

以对于高山和野外基站，作好直击雷防护至关重要。

多年的维护工作，亲历了无数的基站雷击的危害，查阅了大量国内、国外有关技术资料，

结合工作经验，以下就谈谈对基站综合防雷技术及应用方面的几点观点和建议。还有很多不

成熟之处，真诚的希望专家和同行们批评、指正。

2，直击雷的防护（铁塔顶部防雷保护）

首先谈谈直击雷的防护。通常的铁塔采用传统避雷方法，其工作原理是通过避雷针一次

性较大能量的放电吸引雷电流袭击避雷针本身，以其良好的接地把雷电流传导入地来保护被

保护目标。然而在避雷针引雷入地的过程中，被保护范围附近的电磁场也将发生迅速的变化，

由于雷电感应，机房的线路中产生感应电压和电流，对设备造成损坏。因此，传统避雷方法

可以有效地保护铁塔免受直击雷摧毁，却无法减少（甚至加剧）其对基站内设备的干扰甚至

破坏。另外，地电位必将发生变化，这样就会影响设备间电位不平衡，从而造成设备的损坏

或形成反击。

经过多年实践和摸索，国内已开发并使用了“导体多短针雷电放散”装置。它是通过防止

地面电荷的积累及离子化通道的形成，能最大限度地减少雷击在被保护范围发生的几率，从

而有效地保护基站内各种设备。

2．1，选型依据

目前，业内常用的优化避雷针是一种提早电子流发射避雷装置，它引雷后通过阻抗层（电

感阻抗层或半导体阻抗层）进行限流，以减少雷击危害。这种避雷针虽然可以通过其限流作

用，来减少地线反击及雷电感应的危害，但由于其引雷作用，却在另一方面增加了直击雷在

塔上发生的概率，从而增加了雷电感应对内部设备干扰的次数。而且这类避雷针在遭雷击时，

其阻抗层易受雷击损坏，因此要在每次雷击过后进行检查。

综上原因，建议上顶或开阔地带基站铁塔采用“导体多短针雷电放散”方式，进行铁塔直

击雷的防护。即通过在铁塔顶部平台、避雷针及悬挂天线上加装导体多短针雷电放散装置以

最大限度地减少直击雷发生的几率。“导体多短针雷电放散”装置是美国90年发明专利，1997

年4月通过美国UL认证，也是目前国内唯一通过美国UL认证的防雷系列产品。

2．2，导体多短针雷电放散装置的工作原理

我们都知道：尖端周围的电场强度越高越容易放电，而电场强度取决于如下因素：

E=Q/4πεr2

由上式不难看出，相同空气介质条件下，在电荷量Q一定的情况下，尖端的曲率半径

越小，电场强度越高。“导体多短针雷电放散”装置的放电尖端极细（直径0.2mm），因此在

积累电荷库仑量很少的情况下，电场强度就已经很高，尖端开始放电，同时，“导体多短针

雷电放散”装置的放散电极很多（从几万到十几万不等），又可以保证积聚到塔顶的大量电荷

得到及时放散，有效地避免电荷的积累。由于每根针上积累的电荷库仑量很少，无法远距离

电气击穿，故不易与云层的步进先导接通，因此不易引发雷击。而雷云是在空中不断移动的，

只要在其移到铁塔上方的时间，阻止了雷电离子化通道的形成，这次雷击就避免了在被保护

目标处发生。

“导体多短针雷电放散”装置将传统避雷针的一个较大的放电尖端，变为很多极