浅谈CDMA无线网络防雷接地的设计

      1　引言

　　雷雨频繁季节，防雷成为CDMA无线网络的一项重要任务，认真做好系统接地工作在CDMA无线网络设备防雷、避雷中具有重要意义。因此CDMA无线网络防雷接地设计是非常重要的环节。

　　2 雷击CDMA无线网络的主要途径

　　2.1雷电通过CDMA无线网络铁塔和天馈线侵入

　　铁塔高度为40~60m，有些高达70-90m。当铁塔的避雷针受到直接雷击时，雷电流通过铁塔，经其接地装置散流入地，使地网地电位升高，导致网络地网与设备之间产生很高的电位差而形成地电位反击，对通信设备造成损坏。如果天馈线为同轴电缆，在导体上感应出较强的感应电流，即为同轴电缆的感应电流。感应电流经同轴电缆从铁塔天线进入CDMA无线网络机房，进入收发信机，烧坏通信设备。

　　2.2雷电通过架空管线侵入

　　CDMA无线网络的架空管线是引入雷害的重要途径。当雷云放电时，其空间形成强大的电场，在架空管线靠近终端时，主要成分是水平电场，出现在电场中的突出物体最易出现感应电荷的集中，使其周围电场强度显著增加，架空管线很容易发生尖端放电而被雷电击中。

　　当架空管线遇雷电侵袭时，将过电压引入基站机房，很可能烧坏基站的通信设备。雷云对地放电也会在架空管线上感应过电压，该过电压也会对电源设备造成威胁。

　　2.3雷电电磁感应影响

　　接闪器在接闪过程中，雷电流强度大，放电时间短，在接闪器和引下线周围将产生较大的瞬时电磁场。在强磁场作用下，处于磁场中的导体将产生高达几千至几万伏的感应电压，如此之高的感应电压势会造成通信设备的损坏。

　　2.4 CDMA无线网络机房引入雷电

　　CDMA无线网络机房建在山顶上，机房位置的海拔高度很高时，直击雷可能绕过避雷针从横向及斜面击中被保护物，这种现象叫雷电绕击。在这种情况下，孤立的避雷针往往已不能防御雷电对机房的直击。因此，基站机房必须采取必要的防雷措施。

　　3 CDMA无线网络防直接雷的接地设计

　　对于防直接雷袭击，我们一般主要采用避雷针、避雷带、避雷网等传统避雷装置，只要设计规范，安装合理，这些避雷设施便能对直接雷进行有效的防御，这种方法经济、简单，但要注意，避雷针应当装在高于天线尖端数米，避雷针与天线之间应有一定的间隔，以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。

　　3.1避雷地线的直流通路的电阻要求足够低，一般为10 500，小于50最佳，由于雷电浪涌电流较大，频谱较宽且持续时间短，因此要求必须有尽量小的电感量。

　　3.2地线不能用扁平编织线或绞合线，因为这种线电感较大，不利于泄放雷击电流，且容易被腐蚀。要尽可能使用3mm以上的实心导线，且最好是相同的金属材料。

　　3.3为了增大地表层的泄放面积，可采用埋设有一定间隔的多根接地体，且相互焊接。如在建筑物的四周以1至2米的间隔埋上10根左右的铜管，并把它们焊接起来。

　　3.4接地体宜采用热镀锌钢材，其规格要求为，钢管φ50mm壁厚不应小于3.5mm。角钢不应小于50mm&TImes;500mm&TImes;5mm。扁钢不应小于40mm&TImes;4mm。

　　3.5但由于无线通信台站的环境条件不一，其地网往往难以组成沿房屋四周封闭式的环形地网，所以对地网组成方式给予了灵活考虑，但机房工作地、保护地、铁塔防雷地三者应共同地网，且要求铁塔与建筑物连通（含地下、楼顶），有困难时也要确保楼顶避雷带与铁塔地网连通。

　　3.6除了做好室外防雷设施的有效接地外，从防雷工程的系统性和综合性来考虑，还要注意通信机房内相关设施的联合接地，接地引入线应作防腐、绝缘处理，并不得在暖气、地沟内布放，埋设时应避开污水管道和水沟，裸露在地面以上部分，应有防止机械损伤的措施。

　　4　CDMA无线网络防感应雷的接地设计

　　在电源和馈线等线路上安装相关的避雷器SPD，与合格的避雷针有机结合、相互补充，构成一套完整的防雷体系。而对任何先进、科学的防雷器件而言，设备的本身接地和防雷器的接地都尤为重要，一般要求通信机房地阻不超过10，这也是保证避雷设备发挥作用的前提和关键。

　　4.1机房内的设备首先要做到保护地、工作地等电位连接，特别是相关设各机箱的外壳必须接地，以最大程度上减少二次感应雷击的危害。

　　4.2通信站传输射频信号的同轴电缆馈线一般都有金属外护层，应在上廓、下部和经走线架进机房入口处就近接地，

　　4.3为有效防范在电源和信号线路上产生感应雷击，所设置的各种避雷器的接地状况直接关系防雷效果。对于配电柜中电源避雷器的接地线，应至少保证截面在16mm2以上，而信号线路的避雷器的接地线也要达到截面在6～2以上，并且到接线排的距离要越短越好，在小于1m范围内，这样一旦受雷击时，可保证避雷器上强电流在最短时间内泻放，达到对电源、信号线路的有效防雷目的。

　　4.4为防感应雷击的二次破坏效应，我们必须重视接地线的布设，切记不可将避雷器接地线与供电或信号线路混合捆扎。

　　5 防雷设计中采取的技术措施

　　5.1铁塔的防雷

　　铁塔顶部天线平台处，塔身中部及塔基处应预留接地孔，或将附近塔身紧固螺栓改用加长紧固螺栓作接地点。避雷针与铁塔焊接的目的就是确保避雷针有良好的接地线，以保证雷电流及时流入大地。

　　5.2架空管线的防雷

　　连至机房的电力线、光缆等架空管线不能直接进入，应分类穿入金属管埋地后进入机房。若路程较长，则电力线、光缆两端均应加装保护装置。金属管两端分别与地线焊接，焊点要作防腐处理，电力线与信号线不能混合走线。

　　5.3天馈线的防雷

　　馈线屏蔽层应在塔顶，馈线进入室内后加装避雷器，避雷器的安装位置应尽可能紧靠馈线进建筑物的入口处。

　　5.4通信机房的防雷

　　对于通信机房的防雷问题应包括机房的建筑物防雷接地、机房设备和供电系统的防雷接地。一是建筑物的防雷和接地。通信机房天面应按规范要求设置避雷网，机房四角应设引下线，机房屋顶上金属设施应分别就近与避雷带焊接连通。

　　机房内的走线架应每隔5m接地1次，走线架、吊挂铁件、机架（或机壳）、金属通风管道、金属门窗以及其他金属管线均应良好接地并相互连通。通信机房的供电电力变压器不宜与通信机房在同一建筑物内。

　　5.5等电位连接

　　CDMA无线网络地网应按均压、等电位的原理，将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网，基站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入。

　　对于高土壤电阻率地区的高山基站地网，除了要降低其地阻值外，最重要的是进行等电位连接、屏蔽以及均压处理，以达到各部分之间的电位分布均匀，使电位差为“零”，从而确保雷电流不会对各部分造成高压反击及减小电磁干扰。

　　5.6降低接地电阻值

　　国家标准要求CDMA无线网络地阻值应小于5Q，在高土壤电阻率地区，降低接地电阻的常用方法有以下几种：

　　一是采用多支线外引接地装置，外引长度应不大于有效长度;

　　二是接地体埋于较深的低电阻率土壤中;

　　三是采用降阻剂;

　　四是换土。

　　实践证明，换土的方法是改良土壤从而降低接地电阻值的最好方法。其做法是：用电阻率较小的粉状矿泥、塘泥、田泥、黑土、陶土等物质换掉地网内电阻率较高的土壤。