【摘 要】雷电是一种自然现象，因为其影响了人类的活动，也因为雷电过程的壮观，早已引起了人类的关注。雷电可以引发火灾，可以损坏建筑物、构筑物。可以击伤人和动物，造成人畜死亡。我国是世界上年雷暴日最多的国家之一，因而我国的雷害事故较为频繁。这里结合从事铁路通信设备维护工作,查找了相关技术资料并根据实际情况确定移动通信基站、通信机房防雷地网系统的设计方案以及设备防雷技术。并简要阐述了雷电基本知识、防雷技术的历史、雷电形式、防雷原则、接地装置、等电位连接、直击雷保护系统、感应雷保护系统、移动基站地网的类型和组成。
【关键词】通信基站;高铁通信机械室;防雷地网;保护
1.雷电的基本知识
1.1雷电的形成
雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云（雷云）中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷。积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。
雷云的产生必须具有以下三个基本条件：
a.空气中应有足够的水蒸气。
b.有使潮湿的空气能够开始上升并开始凝结为水珠的气象条件或地形条件。
c.使气流能强烈持续上升的物理条件。
雷云是在某些适当气象和地理条件下，由强大的潮热气流不断上升进入稀薄大气冷凝的结果。
大多数雷电发电发生在云间或云内，只有小部分是对地发生的。在对地的雷电放电中，雷电的极性是指雷云下行到地的电荷的极性。根据放电电荷量进行的多次统计，90%左右的雷是负极性的。
1.2雷电的参数
1.2．1雷电流幅值的积累概率
雷电流幅值与雷云中电荷多少有关，也与主放电形成过程有关，是一个随机变量，他与雷电活动的频繁程度相关。
1.2．2雷电通道的波阻抗Z
对雷电的研究，特别是雷电防护的研究，主要关心的是主放电通道的波阻抗。在主放电时，雷电通道每米的电容和电感取C=14.2PF/m,L=1.84uH/m,算出雷电通道波阻抗Z=■=359(欧姆)。波速v=1/■=0.65C(C为光速)
注：C、L的估算值是以圆柱长导体为模型。
2.铁路通信机房及通信基站防雷设计
随着铁路建设的快速发展，铁路客运专线运营里程不断增加，目前我国投入运营的高速铁路已达到7055公里，我国高速铁路运营里程居世界第一位，正在建设之中的高速铁路有1万多公里。而CTCS-2及CTCS-3的运用，全线通信基站及通信机房不断增加。仅以沪杭客运专线为例，沪杭高铁由上海虹桥至杭州东站（杭州东站目前在建所以臨时引入杭州站）全长153.5公里，正线2条，全程高架无隧道。沿线设7个车站、3个线路所、3个中继站和45个基站。如此高密度的机房和基站对其防雷提出了新的要求。
2.1通信基站的综合防雷设计
2.1.1基站简介
目前铁路沿线使用的基站分为两种类型，塔下基站和杆塔基站，而铁路基站一般都建于郊外等空旷地区，地处雷暴强度较强、雷暴日较多，遭遇雷击事故概率较大。而且基站内高集成高精密度设备对雷电的敏感度较强。雷击事故成上升趋势，据不完全统计，近年来遭遇雷击的基站占到了总基站数的10%。影响了铁路通信及运输安全。
2.1．2基站防雷措施存在的问题
通过对通信基站的防雷设施检测．根据调查及用现实情况，经过多方面的调研。基站防雷措施通常存在以下问题。
(1)基站铁塔上的避雷针与通信天线的垂直、水平距离太近，没有按照滚球法计算，接闪过程中，天馈线的电磁感应电压过高，损坏通信设备，铁塔顶端至底端的过渡电阻I>0．03 欧姆，避雷针的接地电阻过大，不利于雷电流的泄流。
(2)基站天线铁塔地网和机房地网没有形成联合接地。独立铁塔旁的机房或铁塔下面的机房通信设备接地不规范，通信设备接地线从塔脚引入，没有从地网处引入，存在地电位反击。
(3)基站供电线路一般是采用架空引入，电力电缆金属护套或钢管两端没有就近可靠接地。配电屏中性线进站后重复接地，室内接地排与室外接地排没有分开设计，没有安装适合的电涌保护器SPD，防止雷电波侵入。
(4)基站铁塔高度≥60m．天馈线中间和进入机房前都没有接地。馈线与通信机端口未设置馈线SPD。光纤架空敷设，光纤内加强芯、光端机及通信设备未作接地处理，使光端机和设备损坏。
2.2通信机房防雷设计
通信机房的防雷主要通过屋顶避雷网、避雷带和引下线、接地系统和机房屏蔽四块来实现。
2.2.1作用
导流、屏蔽。
2.2.2材料
采用40mm×4mm热镀锌扁钢或不小于Φ8mm热镀锌圆钢，引下线与分线盘（柜）之间的距离不小于5m。引下线下端采用?准50mm的绝缘管将引下线套起，防止雷击时，造成人员接触电击事故。绝缘管下端距地面距离30～50mm，绝缘管高度大于1.8m。
2.2.3设置
沿通信楼屋顶四周均匀设置4根以上，上端与避雷带焊接连通，中间用膨胀螺栓固定在墙面上，引下线与墙面距离15mm。下端与地网焊接。引下线下端采用?准50mm的绝缘管将引下线套起，防止雷击时，造成人员接触电击事故。绝缘管下端距地面距离30～50mm，绝缘管高度大于1.8m。
2.2.4工艺要求
所有扁钢搭接处三面焊接，焊接长度必须大于宽边的2倍。焊点平滑无毛刺，并做防腐处理，防腐层应在焊点四周延伸20-25mm，焊接处不得出现急弯（弯角不小于R90°），引下线与分线盘（柜）之间的距离不小于5m。与其它电气线路距离大于1m。引下线的固定卡钉布置应均匀牢固，间距宜小于2m。
2．3接地系统
2.3.1接地系统
通信设备应设安全地线、屏蔽地线和防雷地线。通信设备的机架（柜）、控制台、箱盒、梯子等应设安全地线，交流电力牵引区段的电缆金属护套应设屏蔽地线，防雷保安器应设防雷地线，安装防静电地板的机房应设防静电地线，微电子设备需要时可设置逻辑地线。上述地线均由共用接地系统的地网引出。
2.3.2地网
由各接地体、建筑物四周的环形接地装置、基础钢筋构成的接地体相互连接构成。
【参考文献】
［１］边登程．通信基站的综合防雷设计[期刊论文]．黑龙江气象，2009，(26).
［２］史俊青．移动通信基站防雷与接地[期刊论文]．电信工程技术与标准化,2003,(09).
［３］潘卫东．移动基站的防雷与接地分析[期刊论文]．广东通信技术,2002,(10).
