李伟 内江防雷中心
运营一线
通信基站防雷安全隐患检测及基站铁塔对周围电磁环境的影响
□四川省內江市防雷中心 李伟
当前，3G移动通信大幕拉开，移动通信基站建设进入新的高潮。笔者就多年的移动通信基站防雷安全检测中，发现一些常见的基站防雷安全隐患，提出来与大家探讨；并将基站铁塔在遭遇雷击时对周围电磁环境的影响作一浅析，以期在新的基站建设中予以参考。
1 移动通信基站常见的几种防雷安全隐患
1.1 电源SPD安装不规范
根据YD/T1429–2006《通信局﹙站）在用防雷系统的技术要求和检测方法》5.6.3b之规定：电源用SPD的接线端子与相线或零线间的线长应不大于1m，其接地线长度应不大于1m。但在检査中有相当一部分移动通信基站的电源SPD的接线不符合上述要求。有的极端情况是其长度超过10m。如图1。
图1 电源SPD接地线太长
由式 UA=iR+hL0di/dt ﹙式1﹚ 式中 UA——A点对真实地的暂态电位，单位为kV； di/dt—雷电流波头时间变化率，单位为kA/μｓ；
i— 雷电流，单位为kA；
R—接地体的冲击电阻，单位为Ω；
L0＿— 引下线单位长度电感，单位为μH/ｍ； h—A点到接地体的长度，单位为m。
我们知道，当有雷电流从供电系统侵入时，其SPD的残压UC与UA之和加在用电设备或下一级SPD上，在UC一定的情况下，UA越高则对用电设备危害越大。
在式1中，对UA能人为控制的因素就是R和hL0，在R一定的情况下，控制好hL0这个参量就显得尤为重要。
1.2野外基站的供电线架空引入问题 (如图2) 根据YD5098-2005第6.7.1：“移动基站的电力电缆应埋地敷设，使用专用变压器时高压电力电缆的埋设长度不宜小于200ｍ。低压电缆进入基站机房时，其埋地长度不宜小于12ｍ。低压埋地电缆应选用具有金属铠装层的电力电缆或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与变压器地网连通。”笔者在进行移动基站雷灾调查时，就有雷灾目击者看见一团火光沿架空低压供电线路进入机房内而造成雷灾。
图2 基站供电线架空接入
1.3接地引下线扁钢走向不规范
接地引下线扁钢焊接的搭接长度不够，两根扁钢搭接成锐角，更有甚者由于接地扁钢下料过长而又怕麻烦就将扁钢绕一个圈使用，造成电感增大(见图3、图4)。由式1可以看出，在接地电阻Ｒ和其它参量都确定的情况下，电感Ｌ的增大势必使雷电反击的危害增大。
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图3 由于接地扁钢下料太长，将多余部分打一个圈。
图4 接地扁钢焊接为锐角
1.4野外基站传输线（光缆）和钢绞线以铁塔作为终端杆而直接捆绑在铁塔上(见图5)的危害
这样当远端雷击在传输线上时，将通过钢绞线产生电磁感应而损坏接入设备或铁塔上的雷电流通过钢绞线窜至机房或其它基站而造成雷灾。
图5 传输线(光缆)和钢绞线使用铁塔为终端杆
1.5野外基站被盗后，接地处理不当
被盗的主要是接地铜排、蓄电池、铜线、空调等物品。当接地铜排被盗后，有的就让接地悬空或用一根螺栓把所有接地线穿在一起﹙如图6、图7所示﹚。接地线悬空必然给防雷安全和设备正常工作带来隐患。将原接地汇流铜排上的接地线用一根螺栓压接在一起，时间稍久，由于氧化等因素必将使接地线的接触电阻加大而影响糸统的正常运行；而空调被盗在夏天由于机房温度太高而影响设备的正常运行；蓄电池和铜线被盗，则在市电停电时使基站不能运行，迨造成掉站。
图6接地线悬空 图7用螺栓将所有接地线简单地压在一起
1.6城市基站接地引下线未加装绝缘防护（如图8） 根据GB50057-94（2000版）第4.2.5条：“在易受机械损坏和防人身接触的地方，地面上1.7ｍ至地下0.3ｍ的一段接地线应采取暗敷或镀锌角钢、改性塑料管式橡胶管等保护设施。”
图8 一个建在民房顶的基站接地扁钢未加防护
2 移动通信基站铁塔对周围电磁环境的影响与危害
原来在移动通信基站建设中，由于运营商之间的相互攀比，争相建设高铁塔，有的铁塔甚至高度达80米。其实高耸的铁塔由于其本身的金属结构而就是一个引雷塔，使其雷电闪击的几率增大。
笔者曾经作过一个80米高的移动通信基站铁塔的检测。由于该基站铁塔修在一个粮食仓库旁，在2008年就7次使粮食仓库的仓房粮食温湿度监控系统受到雷灾。这个占地数十亩的国家粮食贮备库，是修建于50年代的苏式建筑，属砖朩结构。早几年建移动通信基站时，该
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仓库还未安装粮食温湿度监控系统，于去年初才投入使用，不料该系统就遭遇了7次雷灾，且离铁塔越近的仓房受灾越重。这是由于移动通信基站铁塔接闪装置在被雷击后，雷电流在沿铁塔下泄入地的过程中，产生了强烈的电磁干扰所致。
3 对新建移动通信基站的几点建议
3.1 今后新建移动通信基站时，在满足覆盖的前提下，铁塔高度满足需要即可，并非越高越好。
3.2 加强移动通信基站安防建设。
3.3 为了便于设备的就近接地，可采用环形接地汇集线，用在机房内沿走线架和墙壁设置环形接地汇集线，环形接地汇集线应多点就近与地网连通，站内设备由环形汇集线就近接地 ，如图9所示。笔者建议，采用40×4镀锌扁钢，每隔200㎜打φ8㎜的接线孔，采用螺栓加梅花垫片连接，沿墙壁和走线架做成环形接地汇流条。各接地线就接在环形汇流条上，可使接地线尽量短。一方面可减小其电量LHdi/dt分量，另一方面由于镀锌扁钢和短铜线已失去盗窃的价值而减少被盗。
图9 环形接地汇集线与设备及地网连接示意图
3.4 加强施工监管。
4 关于移动通信基站接地电阻值问题的思考
对于移动通信基站接地电阻值的问题，现在有的地方3G基站要求接地电阻值≦1Ω。有无必要？在野外地质条件不好的情况下，比如砂或岩石其土壤电阻率为1000～5000Ω·m。用常规方法要做到接地电阻值≦1Ω是很困难的。如果用防腐离子接地棒在土壤电阻率为1000Ω·m时要达到接地电阻值=1Ω，需用68根；用物理接地模块要达到接地电阻值=2Ω，都需要272只。其造价是高昂的。其实在受到地质条件限制，在接地电阻值偏大时，主要应做好
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等电位连接。不怕电位高，就怕电位差。
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