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移动通信基站综合防雷设计方案
摘 要
移动通信基站是电源系统、接受/发射系统、天馈线系统以及中继传播系统等构成一种综合系统。为了提高基站防雷能力，防止移动通信基站遭受雷击，保证移动通信基站内设备安全和正常工作，保证建筑物、站内人员安全，依照建筑物防雷设计规范和通信行业原则微波站防雷与接地设计规范对移动通信基站进行综合防雷设计。该设计针对移动通信基站特点，从控制雷击点、安全引导雷电流入地网、加设完善低阻抗地网、进行等电位连接、避免地电位反击、防护电源浪涌冲击、防护通信线及信号线浪涌冲击等方面进行了综合防护，并在基本方案基本上依照不同基站差别性通过技术、经济分析而得到实际可行解决方案，可合用于不同环境下通信基站，对工程实际有一定参照价值。

核心词：移动通信基站；综合防雷；联合接地
The Design of Comprehensive Thunder Prevention to the Mobile Base Stations
Abstract
Mobile Base Station is an integrated system of the power system，antenna and feed wire system and the receiving / delivery system and so on. In order to enhance the capability to prevent the damage caused by thunder to the mobile base station，and to ensure the equipment within it safety and normal working，and also to ensure the security of the buildings and the staff of the station，this article introduces the design of comprehensive thunder prevention based on Code for Design of Lightning Protection of Buildings and Specifications on Lightning Protection and grounding Design for Mobile Communication Base Stations. According to the feature of the Mobile Base Station，this design carries on a comprehensive prevention for it including grounding equipment，the connection of equal electric potential，direct thunder protection system，induction thunder protection system and so on. On the basis of the basic program，through the analysis of the technical and Economic factors，according to the differences of the stations，this article gets a practical solutions which can be applicable to the different environment .this design has some reference value to the actual project.

Key words：Mobile Base Stations；Comprehensive Thunder Prevention；Joint Grounding
目录
论文总页数：30页
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 选题意义 1
1.3 设计思想 1
1.3.1 通信基站特点 1
1.3.2 基站综合防雷设计思想 1
1.4 设计方案 2
2 雷电基本理论与避雷原理 2
2.1 雷电基本理论 2
2.1.1 雷击 2
2.1.2 雷电电流参数 2
2.2 避雷器原理与规定 3
2.2.1 避雷器保护原理 3
2.2.2 对避雷器基本规定 3
3 直击雷防护设计 4
3.1 接闪器原理 4
3.2 避雷针保护范畴计算 6
3.3 直击雷防护检测 7
3.4 避雷针选取 7
4 防感应雷和防雷电波入侵 9
4.1 电源系统防护 9
4.1.1 第一级保护 9
4.1.2 第二级保护 10
4.1.3 第三级保护 10
4.2 天馈系统防雷 11
4.2.1 天馈系统防雷设计 11
4.2.2 SPD选取 13
4.3 信号系统防雷 13
5 联合接地 13
5.1 接地目 13
5.2 地网构成 13
5.3 接地体 15
5.4 接地线与接地引下线 15
5.5 接地汇集线 16
5.6 接地电阻 16
5.7 接地体布置 16
5.8 移动基站接地网接地电阻值测量 17
5.9 充分理解基站，因地制宜实行防雷接地工程 18
5.9.1 铁塔建在建筑物顶部 19
5.9.2 独立铁塔 21
5.9.3 没有设铁塔移动基站 22
5.10 困难地网改造 22
结　　论 23
参照文献 23
致　　谢 24
声　　明 25

1 引言
1.1 课题背景
随着基站容量不断增大，基站防雷重要性日益增强。依照中华人民共和国移动通信集团公司对移动通信基站雷击事故进行记录，各省每年都会发生多起基站雷击事故，如某省在1992年～1997年共发生了40起雷击事故，给设备正常运营导致了影响，也给运营商导致了不同限度损失。
1.2 选题意义
为了提高基站防雷能力，防止移动通信基站遭受雷害，保证移动通信基站内设备安全和正常工作，保证建筑物，站内人员安全，应对每个基站实行综合防雷工程。无论对设备制造商还是设备运营商来说都具备重要意义。
1.3 设计思想
1.3.1 通信基站特点
移动通信基站普通具备如下几种特点：
①地理位置：在城区普通设在高大建筑物较高楼层上，在郊区和乡村经常设在开阔地带或山区。
②机房条件：无论是在城区还是在乡村，大量建在非专用通信建筑内，这些建筑往往不具备符合规定防雷实行（涉及外部防雷装置、内部防雷装置和地网等）。此外，机房面积普通都很小，不便于多级防雷方案实行。
③交流电源：特别是在乡村和山区，机房交流供电普通是由户外架空引入。
④通信信号：基站设备通信线路普通也是由户外架空引入。
1.3.2 基站综合防雷设计思想
移动通信基站是由电源系统，接受／发射系统，天线馈线系统以及中继传播系统等构成一种综合系统，防雷目是保证各系统都能正常工作，不受雷电干扰和破坏。
防雷最后是通过等电位连接实现，等电位连接位置选取在不同防雷区界面上，而雷击能量通过接地系统引入大地。不同防雷区之间电磁强度不同，除直击区外内部防雷区因电磁衰减而与外部防雷区雷击电磁强度不同样。因而，采用恰当屏蔽办法，在一定限度上可以防止雷电电磁脉冲进入。那么，穿越防雷区界面线路变成了雷电侵入重要通道。做好穿越防雷区界面线路防雷工作，无疑是整体防雷重点。
除了线路入侵和电磁感应之外，雷电电磁脉冲进入内部防雷区渠道尚有接地系统。当雷击发生在地网附近时，雷电流通过接地线入地，地网瞬间高电位也许通过接地线反击设备而导致破坏。由此可以得出，综合防雷不但仅涉及避雷针和避雷器，还涉及屏蔽与接地等其她有助于将雷电流安全合理地下泄到大地办法。
综合防雷是分流、均压、接地和屏蔽四项技术综合。而有基站为非原则机房，只是租借普通建筑物，屏蔽和接地办法无法达到规定，再整治加强屏蔽不大现实。这时，只有从合理安装避雷器，改进接地系统等角度入手来解决雷击电磁脉冲问题。
依照全面防护，综合治理原则，摸索出基站整体防雷六点解决方案。
①控制雷击点；
②安全引导雷电流入地网；
③加设完善低阻抗地网；
④进行等电位连接，避免地电位反击；
⑤防护电源浪涌冲击；
⑥防护数据线、通信线及信号线浪涌冲击；
1.4 设计方案
每个基站铁塔顶部安装一台优化避雷器，保护通信天线和机房外部设施。
每根天馈线在机房入口处，安装天馈避雷器，保护收/发机天馈线接口。
220/380V供电线路应从地下敷设进入基站，进站后应安装2-3级电源雷电过电压保护装置——电源避雷器，保护供电线路雷电安全，直流电源安装一级低压电源避雷器。
信号电缆应由地下进出移动通信基站，电缆内芯线在进站处应加装信号避雷器。
移动通信基站应按均压、等电位原理，将工作地、保护地和防雷地构成一种联合接地网。站内各类接地线应从接地汇集线或地网上分别引入。中光公司非金属接地模块，在地电阻率较高难以达到接地电阻规定基站，用来改造地网效果较好。
2 雷电基本理论与避雷原理
2.1 雷电基本理论
2.1.1 雷击
普通所谓雷击是指一某些带电云层与另一某些带异种电荷云层，或者是带电云层与大地之间迅猛放电。
普通雷击有三种形式：其一是直击雷，是指带电云层与大地上某一点之间发生迅猛放电现象。其二是感应雷，是带电云层由于静电感应作用，使地面某一范畴内带上异种电荷。当直击雷发生后来，云层带电迅速消失，而地面上某些范畴由于散流电阻大，以致浮现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大脉冲电流对周边导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击现象。其三是球形雷，在雷电频繁雷雨天，偶尔会发现紫色，红色，灰红色，蓝色“火球”。这些火球有时从天空降落，然后又在空中或沿地面水平方向移动，有时平移有时滚动。这种火球能通过烟囱，开着窗户，门和其他缝隙进入室内，或者无声地消失，或者发出丝丝声音，或者发生激烈爆炸。球形雷发生机会很少，存在时间又十分短暂，因此对它研究十分困难，它成因当前为止并没有完满解释。
2.1.2 雷电电流参数
雷电流幅值：雷云放电过程中数值是变化，在雷电先导中雷电流很小，到主放电阶段雷电流急剧升高，达到最大值，称为雷电流幅值，用I表达，单位为kA，后来逐渐减少，到余辉放电阶段雷电流仅为100～1000A。大量记录得知，幅值超过20kA雷电流浮现概率为65%，而超过120kA概率只有7%，因此很高雷电流只有在特别重要电气设备或建筑物防雷设计中才需要考虑，普通防雷设计中雷电流最大幅值取150kA。
雷电流陡度：雷电流陡度为α，为雷电流变化速度，即α＝di／dt，为雷电流对时间微分，因而雷电流陡度也是随时间而变化。在主放电阶段，雷电流陡度数值增长不久，后来就逐惭减小，当雷电流到达幅值时，雷电流陡度为零，在波尾它就变为负了。因而，雷电流幅值与雷电流最大陡度不在同一时间浮现，但雷电流愈大，则雷电流陡度越大。
雷云电位可达10～100MV，它导致雷云内部平均电场为10KV／m。当雷云接近地面局部场强达10～3KV／cm时，就会使空气游离而放电。
雷电波阻抗：在计算雷击点电位时，往往引用雷道波阻抗概念。即把直击雷作用以某一沿着一条阻抗等于雷道波阻抗Z0线路波动电压波，投射到闪击对象上作用来代替。在作防雷计算时，普通取雷道波阻抗Z0＝300Ω。
2.2 避雷器原理与规定
2.2.1 避雷器保护原理
各种电气设备绝缘都是按一定耐受电压水平来设计，为了设备安全，需要对超过耐受度过电压加以抑制，将过电压减少到绝缘耐受压范畴以内，这种过电压抑制装置普通是避雷器。避雷器保护动作特性是通过其动作电压体现出来，当避雷器两端电压低于动作电压时，避雷器呈现近似开路，当避雷器两端电压达到和超过动作电压时，它将导通，对过电压实行抑制。避雷器设立在被保护设备附近，安装在相导线与地之间，与被保护设备并联，如图1所示。在系统正常运营状况下，作用于避雷器两端电压为系统相对地工作电压，低于动作电压，避雷器处在开路状态，此时避雷器存在不会影响到系统正常运营。如果雷电过电压波沿线路侵入电气设备，则作用在避雷器两端电压会明显高于动作电压，使避雷器导通，通过很大冲击电流，向大地泄放雷电过电压能量，并将雷电过电压减少到被保护设备绝缘可以耐受限度内。电力系统中采用避雷器重要有阀式避雷器，氧化锌避雷器，保护间隙和管型避雷器，其中有些避雷器还被用于抑制系统操作过电压。

图1避雷器保护电器设备示意图

2.2.2 对避雷器基本规定
避雷器并联与被保护设备附近，为了使设备可以得到可靠保护，它应满足如下技术规定:
1）电气设备冲击绝缘强度是以伏秒特性，即击穿电压值与击穿放电延时之间关系特性来表达。当受到雷电过电压作用时，与被保护设备并联避雷器应能率先动作限压，保护设备安全，这一规定可以通过避雷器与设备之间伏秒特性配合来满足。事实上，由于击穿过程随机性，击穿电压具备明显分散性，实测伏秒特性是一条曲线带，有一种下限边界和一种上限边界，如图2所示，要实现较为抱负配合，避雷器伏秒特性带（2）上限边界应低于被保护设备伏秒特性带（1）下限边界，而其下限边界应高于系统最高运营电压（3）。

图2伏秒特性配合

2）避雷器应具备较强绝缘强度自恢复能力
在雷电过电压作用下，避雷器开始动作导通后，就形成了相导线对地近似短路。由于雷电过电压持续时间很短，当避雷器两端过电压消失后，系统正常运营电压又继续作用在避雷器两端，在这一正常运营电压作用下，处在导通状态避雷器中继续流过工频接地电流，该电流称为工频续流。工频续流存在一方面使相导线对地短路状态继续维持，系统无法恢复正常运营，另一方面也会使避雷器自身受到损坏。为此，避雷器应具备较强绝缘强度自恢复能力，应能在雷电过电压消失后工频续流第一次过零时自行切断工频续流，系统将恢复正常运营。
3 直击雷防护设计
3.1 接闪器原理
到当前为止防避直击雷都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，把雷电流收下来，然后通过良好接地装置迅速而安全地把它送回大地。
当高空中浮现雷云时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷云相反电荷，然而接闪器都处在地面上建筑物最高处，与雷云距离近来，以致接闪设备附近空间电场强度相对比较大，比较容易吸引雷电先驱，使主放电集中在它上面，因而在它附近特别是比它低物体受雷击几率就大大减少。由于接闪器都与大地有良好电气连接，使大地积存电荷能量迅速与雷云电荷中和。这样由雷击而导致过电压时间大大缩短，雷击危害性就大大减少。
雷击时候，雷云通过接闪器向大地放电过程，可以近似用RC放电过程来模仿。由于大地与雷云之间相称于一种充了电电容器，如图3所示。

图3 雷击时雷云与大地示意图

iR－Uc＝0
R＝R1＋R2
其中　R1：雷云内部和雷电通道电阻；
R2：接闪器和它与大地之间连接电阻。
又因

解此微分方程得：
Uc＝A

图4雷击时电气原理

由上式可以看出，当t＝0时，A＝Uc为最大值，因此A就是刚刚发生闪击那一瞬间接闪器对大地电压，也就是雷云对大地电压。并且R越小，Uc衰减越快，表达雷击时散流得越快。
雷云时电源电阻涉及主放电通道电阻，大概几千Ω，如果咱们把带电雷云当作电源，接闪器到大地看作是负载。那么，放电时候就相本地一种有几千Ω内阻电源，与一种仅有几Ω接地电阻和少量引线阻抗负载连接，这电源普通为几百V到几千万V，甚至更高。雷击时接闪器对大地电压就是雷云电压，在雷云内阻（涉及通道电阻）与接地电阻（涉及引线电阻）间分压，其分压值越小，相对来讲就越安全。因此理论上规定避雷装置接地电阻越小越好，但是如果规定做到接地电阻很小，势必造价很高。工程上往往只规定做到足够安全范畴即可。
3.2 避雷针保护范畴计算
国内建筑防雷规范GB 50057－94中规定采用“滚球法”作接闪器保护范畴计算。所谓“滚球法”是指某一定半径球体，在装有接闪器建筑物上滚过，滚球被建筑物上所装接闪器撑起，这时球体弧与建筑物之间范畴，便是该接闪器避雷范畴。接国内规范规定，依照建筑物被雷击后引起后果严重限度，把建筑物分为三大类型，分别选取从30～60m不同滚球予以计算。如图5为单支避雷针保护范畴图。
图5单支避雷针保护范畴

由图5可拟定单支避雷针保护范畴
1. 当避雷针高度h≤hr时：（hr为滚球半径）
（1） 距地面hr处作一平行于地面平行线；
（2） 以针尖为圆心，hr为半径，作弧线交于平行线于A、B两点；
（3） 分别以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。从此弧线起到地面上就是保护范畴。保护范畴是一种对称锥体；
（4） 避雷针在hr高度xx′平面上保护半径，按下列办法拟定；
图6单支避雷针rx与hr，hx关系图
：
图6单支避雷针rx与hr，hx关系图
可按上面规定画出与hr，hx，h之间关系，如图6所示。图中由Rt△BOP知：

由Rt△QCB知：

其中：为避雷针在hx高度xx′平面上保护半径，m；
hr为滚球半径，m；
hx为被保护物高度，m。
2.当h＞hr时，在避雷针上取高度hr一点代替单支避雷针针尖作为圆心。别的作法同上。
3.3 直击雷防护检测
建在都市市区基站遵循三类建筑物直击防护原则，建在旷野或高山上基站，按二类防雷建筑物直击雷防护原则。依照通信基站特点，初步对通信基站直击雷防护提出如下规定：
依照YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范中3．2和4．3条中规定可知塔顶应安装避雷针，发射天线、航空标志灯等设施都应在其保护范畴之内，金属塔体可作为引下线。如此外加设引下线应采用不不大于40mm×4mm镀锌或50mm铜铰线。铁塔四脚均应与地连接。建筑物天面上通讯塔应至少有相对称两点与建筑物避雷带连接。
3.4 避雷针选取
使用老式金属避雷针、避雷带对普通建筑物和建筑物内人可以起到保护作用，其机理是“引雷入地”，即一方面是引雷，代替被保护对象承受雷击，然后将雷电流引导入地。因而避雷针实质是“引雷针”，同步，在引雷入地过程中，由于未对雷电流进行大幅度衰减，使得强大雷电流在μs 级瞬间迅速通过避雷针及其引下线，这样势必在其周边产生强大感应电磁场(脉冲)，感应电磁脉冲通过空间传播或与传播线耦合引入破坏电子设备，这就是感应雷和雷电入侵波。此外，在引下线入地处，未经衰减雷电流会抬升地电位，并通过接地线对设备导致反击。可以说，导致电子设备雷击损坏因素，绝大部份是感应雷、雷电入侵波和地电位反击(统称二次雷击效应)，而普通避雷针不但不能避免这些二次雷击效应，反而促使其发生。
富兰克林避雷针也就是老式避雷针，它在接闪后，其引下线雷电流大，雷电脉冲前沿陡度高，它二次雷击效应严重，地电位高，会对当代信息系统电子设备产生较为严重破坏和影响，随着社会发展，信息时代到来和实践不断深化，它局限性也越显露了出来。
如果要保护对象是电子设备，使用普通避雷针防直击雷是危险。为克服老式避雷针缺陷，应采用能削弱感应雷优化避雷针作为防直击雷装置。优化避雷针长处是：可以在保持老式避雷针“引雷入地”机理同步，通过阻抗限流和箝位分流装置，将雷电流幅度大大减小，将雷电波波形展宽至几百ms，使雷电流缓慢入地。这样，不但可以有效地防御直击雷并且可以有效地抑制感应雷和地电位反击产生，这对于保护区域内电子设备大量集中使用状况是非常有效。
出于上述因素考虑，在基站通信铁塔顶端安装既能防止直击雷又能抑制二次雷击效应优化避雷针，作为防直击雷接闪器。优化避雷针保护半径按GB50057-94所附滚球法计算拟定。
中光优化避雷针采用气隙箝位、阻抗限流等综合技术，明显地变化了雷电流放电过程。雷电波形展宽、波头平缓、幅值减少，其衰减倍率K≥33，从而有效地抑制、削弱地电位反击和二次雷击效应导致危害，克服了老式避雷针局限性和重要弊病。该产品特点：具备老式避雷针承办雷电和疏导入地特长，又能使入地雷电流幅度和波头陡度同步减少，使雷击危害减到最小。产品雷电通流大，衰减倍率高，造型美观，具备装饰性。移动基站用它来保护通信天线，作为直击雷防护接闪器是较为抱负产品。图7避雷针保护示意图

通信铁塔高度普通在30~50m之间，普通状况下优化避雷针型号可选用ZGU-Ⅲ-A2型优化避雷针作为防直击雷接闪器。ZGU-Ⅲ-A2重要参数和性能如下：
雷电通流量200KA；陡度衰减倍率≥33；幅值衰减≥80%；电阻≤5Ω；高度3m；重量42kg；抗风强度40m/s；安装尺寸Φ260±0.5/6-Φ17。合用于雷击活动较为频繁大中型台站直击雷防护。
在某些雷击活动特别频繁、雷击强度较大基站，通信铁塔顶端可采用ZGU-Ⅲ-A3型优化避雷针作为防直击雷接闪器。ZGU-Ⅲ-A3重要参数和性能如下：
雷电通流量300KA；陡度衰减倍率≥33；幅值衰减≥80%；电阻≤5Ω；高度3m；重量45kg；抗风强度40m/s；安装尺寸Φ260±0.5/6-Φ17。合用于雷击活动特别频繁、雷击强度较大大中型台站直击雷防护。
在某些偶尔发生雷击通信站可使用ZGU-Ⅲ-A1型优化避雷针作为防直击雷接闪器。ZGU-Ⅲ-A1重要参数和性能如下：
雷电通流量100KA；陡度衰减倍率≥33；幅值衰减≥80%；电阻≤5Ω；高度3m；重量42kg；抗风强度40m/s；安装尺寸Φ260±0.5/6-Φ17。合用于雷击活动较少大中型台站直击雷防护。
4 防感应雷和防雷电波入侵
当建筑物防雷装置落雷后，强大雷击电流在入地过程中，由于雷电流陡度作用，在雷电流通道周边金属体内产生大感应脉冲过电压。当建筑物附近落雷或云中放电时电磁感应和雷电电磁脉冲辐射作用，在建筑物金属部件和内部各种管线等部位感应出强大感应脉冲过电压，这即是感应雷危害，感应雷概率比直击雷大多，并且作用范畴大。感应雷幅值与雷击点距离成反比，与雷电流幅值和陡度成正比。因而雷击点附近，雷电流陡度越大，感应脉冲过电压就越大，也就越危险。对电子设备破坏性也就越大。
感应雷和雷电入侵波是导致电子设备损坏重要因素。除了附近发生雷击时，感应电磁脉冲可通过传播线形成入侵波，同样道理，虽然在远处发生雷击，只要传播线通过那个区域，同样可以引入感应雷电波，因而，传播线涉及范畴越广，进雷几率就越高。要解决传播线引雷问题，除了防直击雷、防感应雷外，还需要在暴露于室外以及长距离敷设各种传播线(光纤除外)上安装相应电子避雷器，来对侵入到传播线内部感应雷电波进行抑制和泄放，以保证设备安全。
4.1 电源系统防护
在各种各样传播线中，电源线是分布最广传播线，也就意味着受雷电感应几率最高，最易引入感应雷。事实也证明60％～80 ％感应雷和雷电入侵波来自于电力传播线。依照IEC防雷关于规定，对雷电入侵波应分区域进行防护，在每个区域界面上采用相应办法，逐级对雷电流进行泄放，直到将感应过电压降到设备可以承受水平。因而，电源系统防雷应采用多重保护、层层设防原则，依照设备重要限度和地理位置进行有重点，有层次保护。普通来讲，电源系统应采用三到四级保护。
4.1.1 第一级保护
外接供电线路入总配电柜前安装大通流量电源避雷器，作为电源系统第一级保护，以泄放掉来自外界电力传播线雷电入侵波大某些能量。在雷击活动严重地区总电源避雷器可选用ZGB153B4-100型顾客总电源避雷器。ZGB153B4-100重要参数及性能如下：
工作电压AC380V/420V；雷电通流量(8/20μs)100KA；响应时间≤25ns；压敏电压1500V；限制电压(8/20μs)≤3KV；接线柱形式连接；外型尺寸433×245×90mm；安装尺寸380×195；重量5.6kg；有劣化批示和雷击计数；劣化后自动脱离。合用于综合系统大中型台站三相电源一级保护。
在普通状况下，总电源避雷器可选用ZGB153B2-1型顾客总电源避雷器。ZGB153B2-1重要参数及性能如下：
工作电压AC380V/420V；雷电通流量(8/20μs)60KA；响应时间≤25ns；压敏电压910V；限制电压(8/20μs)≤2KV；接线柱形式连接；外型尺寸360×218×100mm；安装尺寸305×168；重量4.2kg；有劣化批示和雷击计数；劣化后自动脱离。合用于综合系统大中型台站三相电源一级保护。
在雷击活动较少地区，总电源避雷器可选用ZGB153B0-1型顾客总电源避雷器。ZGB153B0-1重要参数及性能如下：
工作电压AC380V/420V；雷电通流量(8/20μs)60KA；响应时间≤25ns；压敏电压680V；限制电压(8/20μs)≤1.5KV；接线柱形式连接；外型尺寸360×218×100mm；安装尺寸305×168；重量4.2kg；有劣化批示和雷击计数；劣化后自动脱离。合用于综合系统大中型台站三相电源一级保护。
4.1.2 第二级保护
在设备集中楼层分派电柜或房间进户电源处安装顾客分电源避雷器，作为电源系统第二级保护，进一步限制雷电过电压幅值。顾客分电源避雷器可选用ZGB149B-20或ZGB148B-20，ZGB149B-20重要参数及性能如下：
工作电压AC380V/420V；通流容量(8/20μs)20KA；响应时间≤25ns；压敏电压680V；限制电压(8/20μs)≤1.5KV；接线端形式连接；外型尺寸165×145×93mm；安装尺寸115×100；有劣化批示和雷击计数；劣化后自动脱离。合用于进户三相电源二级保护。
ZGB148B-20重要参数及性能如下：
工作电压AC220V/240V；通流容量(8/20μs)20KA；响应时间≤25ns；压敏电压560V；限制电压(8/20μs)≤1.2KV；接线端形式连接；外型尺寸165×145×93mm；安装尺寸115×100；有劣化批示和雷击计数；劣化后自动脱离。合用于进户单相电源二级保护。
在雷击活动较少地区，第二级保护可选用ZGB149A或ZGB148A，ZGB149A重要参数及性能如下：
工作电压AC380V/420V；通流容量(8/20μs)20KA；响应时间≤25ns；压敏电压680V；限制电压(8/20μs)≤1.5KV；接线柱形式连接；外型尺寸250×160×80mm；安装尺寸200；重量2.5kg；有劣化批示。合用于进户三相电源二级保护。
ZGB148A重要参数及性能如下：
工作电压AC220V/240V；通流容量(8/20μs)20KA；响应时间≤25ns；压敏电压560V；限制电压(8/20μs)≤1.2KV；接线柱形式连接；外型尺寸250×160×80mm；安装尺寸200；重量2.2kg；有劣化批示。合用于进户三相电源二级保护。
4.1.3 第三级保护
在直流用电设备直流电源处安装直流电源避雷器，作为电源系统第三级保护，进一步对雷电入侵波涌浪进行抑制，以保证耐压水平较低直流用电设备安全。直流电源避雷器可选用ZGB170-6，重要参数和性能如下：
图7
工作电压DC48V；通流容量(8/20μs)5KA；响应时间≤25ns；压敏电压100V；限制电压(8/20μs)≤0.35KV；端子板形式连接；外型尺寸125×65×50mm；重
量0.4kg；有劣化批示。合用于直流供电设备三级保护。

图8 电源系统防雷示意图
4.2 天馈系统防雷
天馈线系统是通信基站重要构成某些之一。天线起着将馈线中传播电磁波转换为自由空间传播电磁波，或将自由空间传播电磁波转换为馈线中传播电磁波作用。而馈线则是电磁波传播通道。在多波道共用天馈线系统通信基站电路中。由于移动通信基站天馈某些安装在通信铁塔上，相对周边环境而言，形成十分突出目的，从而导致雷击概率增多，移动通信基站经常遭受雷害，导致通信设备损坏、系统瘫痪。
4.2.1 天馈系统防雷设计
为防止基站铁塔或天线受雷击在馈线上感应出很高雷电过电压沿馈线窜入机房，在馈线进入机房前，必要增长C点接地（如图9所示），且规定接地线在机房外直接与机房地网就近可靠接地，这样一方面可将直击雷通过馈线引入机房也许性减少，另一方面还可减少进入机房馈线电缆屏蔽层电位，缓和后级压力。

图9 馈线外屏蔽层在机房外接地
馈线进入机房后，进入收发信机前，应接馈线用SPD，从而实现对收发信机和馈线瞬态等电位连接，保护收发信机馈线口免遭雷击损坏。并且规定该SPD接地线应直接接在收发信机接地排上（如图10）。老式做法是将馈线用SPD接地线接到机房外地排上（图11），此法本意是想更好地保护设备，但其效果恰恰相反，使保护有效性减少。

图10 SPD安装后残压示意图
当有雷电流时，其中：
U1为SPD自身残压；
U2为从SPD到机房外地排之间残压；
U3为从机房外地排到地网之间连线残压。
这时，加在被保护设备上残压为U＝U1＋U2＋U3
为了减小加在被保护设备上残压，咱们可以采用下图所示办法，即将馈线用SPD接近设备安装，并将SPD接地线就近接在设备地排上。

图11减少残压后示意图
此时加在被保护设备上残压为：U′＝U1＋U2
当有雷电流（8／20μs）时，在导线上产生电压降可按下式计算：
V＝Lh×di／dt＋IR
如果引线长1米，入侵雷电流为10KA（8／20μs），则每米导线上电压降为：
V＝1×1.44（μH）μ×10（KA）／8（μs）＋IR
≈1×1.44（μH）μ×10（KA）／8（μs）
＝1.8（KV）
普通接在机房外接地汇流排上SPD接地线及接地引下线长度在十米以上，则对设备残压高达约18KV；而接在设备地排上SPD接地线长度普通在1米以内，则对设备残压不大于1.8KV，仅为本来十分之一，可有效增强对设备保护效果。
4.2.2 SPD选取
中光天馈避雷器采用“波道分流技术”，用集中或分布参数元件构成高低通滤波器组合网络，能将雷电冲击波和有用通信信号截然分开。变化了老式空气隙、气放管、氧化锌压敏电阻及它们组合避雷器响应时间长，通流量低，噪声干扰大局限性。天馈系列产品特点；工作频率范畴宽；防雷响应时间短；产品品种规格多；承受信号功率强；雷电通流容量大；应用范畴广；驻波损耗小；输出保护电压低；性能稳定寿命长；安装以便。
详细型号可选用ZGB040B5型天馈避雷器。ZGB040B5重要参数及性能如下：
特性阻抗50Ω；工作频率850~960MHz；平均功率150W；驻波系数≤1.12；插入损耗≤0.2dB；雷电通流量(8/20μs)8KA；限制电压(1kV/μs)≤500V；N或L16(K/J)形式连接；外形尺寸240×134×25；重量450g。合用于移动通信基站。
为了减少铁塔避雷针接闪雷电时强大雷电流对天馈线路影响，天馈线不应与避雷针雷电流专用引下线并行引下，而应从铁塔中心部位引下。
4.3 信号系统防雷
进入基站线缆，除了天馈线外，有时尚有少量信号线，如音频线、远端监控用信号线等，这些信号线防雷往往易被忽视或者防雷办法不力，YD5068－98中指出：“信号电缆应由地下进入移动通信基站，电缆内芯线在进站处应加装相应信号避雷器，避雷器和电缆内空线均应做接地保护。站区内禁止布放架空缆线。”
依照实地考察状况，信号系统大多是由电源系统进雷后间接受影响损坏，但也有也许是信号线受感应引入过电压损坏接口。鉴于这种状况可在DDF2M信号线入口处安装ZGB235J-6型信号避雷器，以防止数字复用设备损坏。ZGB235J-6重要参数和性能如下：
接线端子接口；工作电压6V；冲击防护电压1KV/μs≤600V；传播速率2Mbps；驻波系数≤1.2；插入损耗≤0.5dB；限制电压(10/700μs)≤20V；雷电通流量(8/20μs)3KA；外形尺寸80×25×25mm；重量65g，合用于RS422/485、PCM、ETHERNET、10BASET防雷。
5 联合接地
在整个防雷系统中接地系统是一种基本前提，只有具备了良好接地系统，防雷设备才干真正发挥作用。因此，接地系统建设是所有防雷工作基本。
5.1 接地目
1) 接地是为了防止电磁干扰起屏蔽作用；
2) 接地是为了泄放过电压以保护设备和人身安全；
3) 接地是为了起着工作回路作用；
4) 接地是为了给通信设备提供零电位参照点。
5) 在受到雷击时以供大电流泄放入地，以保护设备和人身安全。
5.2 地网构成
依照移动通信基站防雷与接地设计规范YD5068-98中4.1规定：
1）移动通信基站应按均压、等电位原理，将工作地、保护地和防雷地构成一种联合接地网。站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入。
2）移动通信基站地网由机房地网、铁塔地网和变压器地网构成，地网构成如图12所示。基站地网应充分运用机房建筑物基本（含地桩）、铁塔基本内主钢筋和地下其她金属设施作为接地体一某些。当铁塔设在机房房顶，电力变压器设在机房楼内时，其地网可合用机房地网。

图12移动通信基站地网示意图

3）机房地网构成：机房地网应沿机房建筑物散水点外设环形接地装置，同步还应运用机房建筑物基本横竖梁内两根以上主钢筋共同构成机房地网。当机房建筑物基本有地桩时，应将地桩内两根以上主钢筋与机房地网焊接连通。当机房设有防静电地板时，应在地板下环绕机房敷设闭合环形接地线，作为地板金属支架接地引线排，其材料为铜导线，截面积应不不大于50mm2，并从接地汇集线上引出不少于二根截面积为50~75mm2铜质接地线与引线排南、北或东、西侧连通。
4）对于运用商品房作机房移动通信基站，应尽量找出建筑防雷接地网或其她专用地网，并就近再设一组地网，三者互相在地下焊接连通，有困难时也可在地面上可见某些焊接成一体作为机房地网。找不到原有地网时，应因地制宜就近设一组地网作为机房工作地、保护地和铁塔防雷地。工作地及防雷地在地网上引接点互相距离不应不大于5m，铁塔尚应与建筑物避雷带就近两处以上连通。
5）铁塔地网构成：当通信铁塔位于机房旁边时，铁塔地网应延伸到塔基四脚外1.5m远范畴，网格尺寸不应不不大于3m×6m，其周边为封闭式，同步还要运用塔基地桩内两根以上主钢筋作为铁塔地网垂直接地体，铁塔地网与机房地网之间应每隔3~5m互相焊接连通一次，连接点不应少于两点。当通信铁塔位于机房屋顶时，铁塔四脚应与楼顶避雷带就近不少于两处焊接连通，同步宜在机房地网四角设立辐射式接地体，以利雷电流散流。
6）变压器地网构成：当电力变压器设立在机房内时，其地网可合用机房及铁塔地网构成联合地网；当电力变压器设立在机房外，且距机房地网边沿30m以内时，变压器地网与机房地网或铁塔地网之间，应每隔3~5m互相焊接连通一次（至少有两处连通），以互相构成一种周边封闭地网。
7）本地网接地电阻值达不到规定期，可扩大地网面积，即在地网外围增设1圈或2圈环形接地装置。环形接地装置由水平接地体和垂直接地体构成，水平接地体周边为封闭式，水平接地体与地网宜在同一水平面上，环形接地装置与地网之间以及环形接地装置之间应每隔3~5m互相焊接连通一次；也可在铁塔四角设立辐射式延伸接地体，延伸接地体长度宜限制在10~30m以内。
5.3 接地体
接地体宜采用镀锌钢材，其规格规定如下：
钢管，φ50mm，壁厚不应不大于3.5mm。
角钢,不应不大于50×50×5mm。
扁钢，不应不大于40×4mm。
垂直接地体长度宜为1.5~2.5m，垂直接地体间距为其自身长度1.5~2倍。若遇到土壤电阻率不均匀地方，下层土壤电阻率低，可以恰当加长。当垂直接地体埋设有困难时，可设多根环形水平接地体，彼此间隔为1~1.5m，且应每隔3~5m互相焊接连通一次。在沿海盐碱腐蚀性较强或大地电阻率较高难以达到接地电阻规定地区，接地体宜采用品有耐腐、保湿性能好非金属接地体。接