国内移动通信基站防雷保护的分析与参考

国内移动通信基站防雷保护的分析与参考Abstract：The various problems faced in the lighting protection of mobile base station are discussed in this paper. Keyword：lighting protection mobile base station,电源防雷模块,电源,电源模块1 引言进入雷雨季节以来，通信基站遭受雷击损坏设备、影响网络运行情况频繁发生。

为此2003年浙江移动着手进行了基站防雷100个站的试点工作，目前正在进行之中。

防雷是一项复杂的系统工程，经多年来的调查、分析与证实，通信基站雷击事故85%以上是雷电过电压引起的。

雷电过电压是感应雷、传导雷、直击雷等多种雷电现象的综合反应，通信基站的防雷措施应建立在综合治理、联合接地、均压等电位的基础上。

同理，还应考虑雷电引起的电磁场空间分布特点，合理划分等级防护和分压保护措施。

防雷工作是一项复杂的系统工程，应贯穿于设计、施工、维护的全过程，国家在防雷问题上已有国家标准GB50057—94《建筑物防雷设计规范》（2000年版）对建筑物防直击雷及雷电电磁脉冲防护做出了规定，原邮电部、信息产业部也曾组织制定颁布了下面六个防雷方面的标准和规范，1、 YDJ26-89《通信局站接地设计暂行技术规范》综合楼部分。

2、 YD2011-93《微波站防雷与接地设计规范》3、 YD5068-98《移动通信基站防雷与接地设计规范》4、 YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规范》5、 YD/T5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》6、 YD/T1235-2002《通信局（站）低压配电系统用电涌保护器技术要求和测试方法》上述有关防雷方面的规范是我们做好防雷工作的依据。

至于通信基站雷电过电压保护工程均提到的电涌保护器（简称SPD）的怎样安装与使用？尤其是在电源SPD部分,限压型模块式SPD已经成为开关电源的标准配置，而B级防雷器（箱）也越来越多地应用在移动基站的配电部分做为电源第一级防雷保护。

然而在防雷器（箱）性能参数的选择，防雷器的安装使用，以及在通信基站的一些与防雷相关的外部进线方式上，还存在一些不甚明了的地方甚至是隐患，在此提出几点建议和思考。

2 第一级电源SPD通流容量的选择对于应用在移动通信基站电源第一级防雷保护的SPD的通流容量应该具体选择多大？其实信息产业部的产品标准和工程标准中已经有了非常具体和明确的规定，比如在信息产业部防雷工程标准YD5098《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》中第3.7.7条的第四条和第五条，分别规定了在中雷区以上的郊区站和高山上分别可以采用冲击通流容量大于60KA、100KA的限压型SPD或标称放电电流不小于15KA、25KA的开关型SPD，又如在信息产业部产品标准分别规定了特高型SPD（应用在高山站上）的冲击放电电流应大于150KA，高型SPD（应用在郊区站上）的冲击放电电流应大于100KA。

当然实际中应用应根据基站的具体情况选择通流容量，（比如根据基站的电源进线方式、基站的类型、所处的地理位置和雷击频度等），但其应该符合一个规则，就是其通流容量起码应大于开关电源C级防雷器的通流容量，即冲击放电电流应大于40KA，标称放电电流应大于20KA，因为第一级电源防雷器的作用就是为了泄放绝大部分的雷电流，但是在基站的实际应用中，还有在交流配电箱处安装标称放电电流为10KA的防雷器做为第一级保护的，这种防雷器又怎能起到泄放绝大部分雷电流的作用呢？恐怕雷电流还没泄放自己已经损坏了！另外还有一个老生常谈的话题，就是我们所说的通流容量是指每线的通流容量，而有的厂家和产品确和我们玩起了文字游戏，其在产品上标注的是整个防雷器的通流容量，即对于每线只有30KA的三相四线防雷器它竟然标注为120KA，这明显就是欺骗用户的行为，另外有的产品标明通流容量也不标明是标称值还是最大值，这也是属于不规范的行为。

3 基站的电源进线方式移动基站的电源进线情况，虽然在信息产业部工程标准中要求采用埋地引入基站的方式，（详细参见3.7.1-3.7.5条款）；然而现实中由于客观环境和经济投入等原因，相当数量的基站是采用市电架空直接引入的，这是标准中所不允许的，但又是现实中实际存在的问题。

有两个例子可以为证，一是我们2003年8月28日在金华武义对浙江移动第一期防雷改造试点的宋村基站现场，防雷改造后竟还采用这样的架空线。

另外从嵊州移动对移动基站的统计中也发现30个郊外站市电引入几乎全部采用架空方式。

这种电源引入方式可以说是在浙江移动范围内的郊区站和高山站普遍存在的，这种进入基站方式必须考虑雷电直击－反击或近区雷击时防雷器可能通过非常大的雷电流，从而给基站的电源设备以及防雷器带来相当大的危险和考验。

我在资料上曾看到装在四川某基站的最大放电电流为100KA （8/20）的某进口防雷器被打得底座稀烂，模块飞到对面墙上又弹到地上的情况。

所以对于这些基站除了在防雷器选择上适当加大通流容量外，在基站的建设时也应同时考虑适当改善基站电源线的进线方式，比如可以适当的将电源线路埋地，哪怕几米都可以，并且要穿钢管屏蔽并接地。

庆幸的是2003年9月《浙江移动通信基站防雷与接地系统工程施工和竣工验收规范讨论稿》对此作为内部规范已作出了规定。

4 专线变压器与基站共地的问题在信息产业部工程规范中明确规定须联合接地，即对于通信基站应将机房地网、铁塔地网和变压器地网连接组成基站联合接地系统。

对于为户内变压器的基站基本符合上述要求。

但对于户外串架式变压器的基站，由于变压器安装是委托电力部门施工，而电力部门户外串架式变压器并未要求与机房共地，均采用角钢或圆钢直接在电力杆附近打个地桩作为变压器的接地，这就造成户外串架式变压器的接地与基站地未连通。

例如绍兴移动型塘等25个户外串架式变压器只有大和基站在今年基站防雷试点改造时完成共地，其余均未连通；在2003年8月25日的雷击中绍兴移动C4网环5中的二个节点南钱清基站与湖塘基站均为户外串架式变压器因雷击同时退服，造成环路中20个基站退服，教训不能不深刻。

为此2003年9月2日绍兴移动运建部专门发文进行基站户外串架式变压器的共地改造；但应该说浙江移动该现象还是普遍存在的。

例如2003年8月28日在金华武义县的基站防雷试点改造现场会中，试点的宋村基站也是同样的情况，必须引起我们足够的重视。

5 级与级之间配合的问题移动基站中所使用的开关电源现已普遍采用C级限压型模块式SPD作为过电压保护装置，而如果要在基站配电箱处添加前级防雷器（箱）就不但要考虑其性能参数，还要考虑与开关电源处的后级防雷器的配合问题。

首先是距离上的配合，在国标《建筑物防雷设计规范》和信产部标准《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》中都做了具体的规定，要求开关型和限压型之间要有10米以上的间距，限压型之间要有5米以上的间距。

在防雷器的安装使用中要确保此项要求的实现，杜绝某些不负责任的工程商将B、C级直接安装在一起，使两级防雷设计实际上仅能收到一级防雷的效果，造成工程隐患和资源配置的浪费。

其次是限压型SPD之间最大持续工作电压UC的配合, 从能量配合的角度来讲，要求前级的UC小于或等于后级的UC，一般来讲现在开关电源处的C级防雷器是以320V和385V居多，(中兴、华为、北京动力源采用的都是385V)，开关电源配置的防雷器之所以选择如此偏高的UC值，主要是因为中国电网不稳定，这点在郊区和山区基站尤为明显。

在我们的基站中经常可以看到开关电源监控装置显示A 相超压、B相超压等状态。

如果采用UC值偏低的防雷器，则非正常损坏率将会很高，正因为如此各大开关电源厂都普遍提高了UC值。

所以在选配前级防雷器时，一定要考虑现有开关电源C级防雷器的UC值，并且要保证添加在配电箱处的前级防雷器的UC值要比开关电源的防雷器的UC值要低或者相等，以使二者之间顺利实现启动和能量上的配合，保证前级防雷器先动作并泄放绝大部分雷电流。

6 开文式接线端子的应用在防雷器的安装说明书和防雷规范中，对于连接线的线径和长度都做了明确的要求，比如要求防雷器的接线端子与相线和零线之间的连线的连接长度应小于0.5米，SPD的接地线的长度应小于1米。

这种要求是正确的也是必须的，因为必须考虑由于线路电感量所引起的压降。

在《建筑物防雷设计规范》条文说明中就举了这样一个例子，如图1所示。

图1在按照图1a的接线中其两端电压UAB＝4KV+8.4X1=12.4KV(线路无屏蔽层)和U’AB＝4KV+2.52X1=6.52KV(线路有屏蔽层)，从中可以看出由于线路的电感引起的残压增加是巨大的，这也是各防雷器生产厂家和防雷规范对连接线长度严加要求的原因。

然而在实际安装中这样短的长度是很难做到的。

（见图2）图2图2是一个普通并联式防雷箱在现场安装中的实际位置图，大家可以看到相线和零线的长度达到1.5米左右，而地线的连接长度可能达到6－7米，在这情况下由于线路电感而引起的压降恐怕早已超过防雷器的残压，使设备处于严重的危险隐患中。

但是如果采用带有凯文式接线端子的防雷箱就可尽量减少这种危险。

图3图3是采用开文式接线防雷箱的实际接线图。

当然这种接线方式施工量是比直接并联的情况相对要复杂，但相对于能增强基站设备的保护效果，这些工程量是微不足道的。

7 防雷器的脱扣装置现在在选择防雷器的时候除了在注意防雷器的防护性能（比如通流容量、残压等）的同时还应考虑和注重防雷器本身的安全性能，为什么这么讲呢？首先在我国由于规范的不健全，目前各大防雷器厂家在中国还没有做过防雷器的型式试验，各厂家所做的检测只是委托检验，也就是按照常规测一下防雷器内的氧化锌阀片的参数，而由于大家送检的样品都是采用质量较好的氧化锌阀片，所以所谓的测试结果都比较好，但这种委托测试根本体现不出来防雷器的安全性能怎么样，例如在前一段时间广州电信科学院组织的摸底试验中竟然发现有一半左右的防雷器的热稳定性能（即脱扣特性）不合格，可见市场上销售的各厂家所谓的“优良品质的防雷器”其实有很多竟然还是不合格产品，所以广大用户必然对此引起重视，因为脱扣特性不合格，也就意味着防雷器随时可能出现燃烧、爆炸的情况，这样不但保护不了基站的设备，而且会成为极大的危险隐患，这种因为防雷器脱扣特性不好而起火燃烧的事故在信产部门每年也都会发生几起，其经验和教训也是惨痛的。

在我们浙江移动虽未发生过，但应引起足够的重视。

所以对于生产较早的开关电源由于自身所配备的防雷器件是采用氧化锌阀片的简单保护结构，存在上述较大的危险隐患，建议对其进行更换。

其原因再次总结如下：1、开关电源所使用的做为防雷保护的氧化锌阀片没有脱扣装置，防雷器支路上也无其它自我保护装置，如空气开关、熔断器等。