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【摘 要】通信基站大多建于地势高处，成为雷击高发点，因此通信基站及机房防雷十分重要。本文分析了雷击对铁路信号造成的危害和雷电侵入信号设备的主要途径，并对通信基站及机房防雷设计要点进行概述。
【关键词】通信基站；防雷；信号
一、雷击对铁路信号造成的危害
（一）直击雷
直击雷是雷击危害最主要的一种形式，由于直击雷是带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，所以它的破坏力十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内交通信号灯控制系统摧毁，影响铁路交通安全。
（二）雷电波侵入
雷电不直接放电在交通灯和设备本身，而是对布放在外部的线缆放电。线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散，侵入并危及室内电子设备和自动化控制等各个系统。因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。
（三）感应过电压
雷击在设备设施或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。闪电释放电荷，并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。 雷击放电于具有避雷设施的建筑物时，雷电波沿着建筑物顶部接闪器，避雷带、避雷线、避雷网或避雷针、引下线泄放到大地的过程中，会在引下线周围形成强大的瞬变磁场，轻则造成电子设备受到干扰，数据丢失，产生误动作或暂时瘫痪，严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。
二、雷电侵入信号设备的主要途径
（一）由交流电源侵入雷电冲击波侵入高压电线路传至高压变压器，若未装设避雷器或其失效，容易侵入低压设备。
（二）轨道电路
轨道电路用钢轨作为传输线，它一般高出地面，容易遭雷击。
（三）由电缆侵入
铁路信号的室内、室外设备通过电缆连接起来，雷电从电缆侵入，并传输至室内设备。
三、通信基站及机房防雷设计
（一）供电系统防雷设计
基站供电线路及传输线大多采用架空明线敷设，容易产生电磁耦合至线路形成雷击。低压电缆进入基站机房埋地长度≥15m，具有金属铠装层或穿钢管电缆，金属屏蔽层就近与变压器地网和机房地网连通。低压供电系统采用分级保护的手段，逐级将雷电流泄放，扼制雷电波入侵，将瞬态过电压幅值降低到设备可以承受的水平，起到保护通信设备的作用。一般采用三级电涌保护器SPD进行雷击电磁脉冲防护。
1、第一级装在电力变压器低压侧（LPZ0与LPZ1交界处），标称放电电流≥25kA（10/350μs）或≥100kA（8/20μs），电压保护水平（1.2/50μs）Up：2kA，泄放大部分雷电流，并在一定程度上降低雷电过电压。
2、第二级装在进入机房交流屏的入口处（LPZ1与LPZ2交界处），标称放电电流≥60kA（8/20μs），电压保护水平Up：1.8kA，进一步降低电压幅度。
3、第三级装在被保护电子设备的电源线入口端，标称放电电流≥20kA（8/20μs），电压保护水平Up：0.8kA使电压钳位在被保护电子设备的耐受电压范围内，对被保护电子设备作精细保护。
SPD的选择应考虑各级之间的能量分配和电压配合，以及两级之间的有效配合，在许多因素难以确定时，建议在机房内采用组合型串并式电源SPD。串并式是根据现代雷电防护的应用场合、保护范围、层次区分等特点提出的，其实质是经能量配合和电压分配的多级放电器与滤波技术的有效组合。
通信基站常用的配电系统为TN系统和TT系统。直流电源线路应安装适合的直流电源SPD，防止浪涌电流从交流电源线引入经一次电源输送到直流电源线，减少直流电源正极线与设备接地线构成的闭合环路在雷击的交变磁场中产生感应电流，对通信设备和电源线路进行雷电防护。
（二）缆线布放和接地系统防雷设计
铁路站场主要设备集中在信号楼、通信楼。雷击电磁脉冲防护的重点是信号楼和通信楼内的敏感电子设备。在进行电源和信号线防雷器配置时，根据有关规范要求，应从以下几个方面进行设计考虑。
1、电力电缆应埋地引入建筑物，电缆埋地部分不应小于15米。室外卫星馈线和其它各种通信、信号电缆应采用具有双层金属防护层的电缆，其外层金属防护层在顶部及进入机房入口处的外侧应就近接地。当采用单层屏蔽电缆或无屏蔽线缆时，应穿金属管或金属线槽引入建筑物内，金属管（或线槽）的两端就近接地，金属管 （或线槽）的连接处应有效跨接。因此，出入信号楼、通信楼的电力电缆（线）、通信缆线、信号电缆应采用金属护套电缆或敷设在金属管内，缆线金属护套或金属管应在顶部及进入机房入口处的外侧就近分别接地；进入信号楼、通信楼低压电力电缆宜全程埋地引入，其电缆埋地长度不应小于 15m；微波铁塔上架设的同轴电缆应穿在金属管内，金属管应分别在上下端接地；进入机房的电缆桥架应屏蔽接地。
2、信号楼、通信楼应采用共用接地系统。因此，一栋楼内的电子设备应共用一组接地装置，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。站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入。通信楼的接地装置应按照YD5068—98（移动通信基站防雷与接地设计规范）的要求予以改造
（三）电源防雷设计
1、双路贯通电源防雷
由对雷电脉冲频谱分析可知，雷电90%以上的能量都集中在100KHz以下，极易从工频电源系统中耦合进入。据统计60～70%的雷击事故发生在电源部分。IEC1312规定，对雷电的防护分四个梯度，交流从6KV～1.5KV，直流从500V～120V，根据设备的耐压及重要程度，来确定电源避雷器的级数和各级的限制电压，既防雷电过电流，又防雷电过电压。水电段的总配电箱输入端应该设置B级防雷在电务综合开关箱的输入端设置C级防雷可选择安装针对铁路电源设计的双路电源C级防雷箱TD-220C（单相）或TD-380C（三相），以防止雷电通过电源线进入内部设备而损坏电源屏。 2、电源屏输出端防雷
对电源屏输出的每束电源进行纵横向防雷，每束电源根据电压伏值选配用三套BVB SLP 75VB或BVB SLP 275VB进行纵横向防雷。
3、单相UPS电源防雷
对微机室的单相在线工频UPS电源应作雷电防护，在输入端安装二套BVB SLP275V/2对其进行纵向第三级电源防护（细保护）。当雷击发生时，避雷器能迅速联通，使电源线与地形成瞬态等电位，保证后端设备所受到的冲击低于其耐受水平，保护了参数稳压器与UPS设备的安全。对微机室的单相在线工频UPS电源应作雷电防护，在输入端安装二套BVB SLP275V/2对其进行纵向第三级电源防护（细保护）。当雷击发生时，避雷器能迅速联通，使电源线与地形成瞬态等电位，保证后端设备所受到的冲击低于其耐受水平，保护了参数稳压器与UPS设备的安全。
（四）通信铁塔的接地与防护
（1）铁塔地网应采用40mm×4mm的热镀锌扁钢，将铁塔四个塔脚地基内的金属构件焊接连通，铁塔地网的网格尺寸应不大于3m×3m。（2）铁塔地网与机房地网边缘距离大于15m时，铁塔地网与机房地网宜相互独立，分开设置。（3）铁塔地网与机房地网边缘距离在15m以内时，应采用不少于2根40mm×4mm的热镀锌扁钢，在地下将铁塔地网与机房外环形接地体焊接连通。热镀锌扁钢上应均匀设置垂直接地体，间距宜为垂直接地体的长度的2倍，以利于雷电流的充分泄放。（4）机房被包围在铁塔四脚内时，铁塔地网与机房的基础地网应联为一体，机房外设环形接地体应在铁塔地网外敷设，并与铁塔地网多点焊接连通。机房被包围在铁塔四脚内时，机房顶可不再敷设避雷网、带。（5）当铁塔地网的接地电阻值达不到要求时，可敷设辅助地网，适当扩大地网的面积。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组成，水平接地体周边为封闭式，水平接地体与地网宜在同一平面上，环形接地装置与地网之间以及环形接地装置之间应每隔5m相互焊接连通一次；也可在铁塔四角设置辐射式接地体，延伸接地体的长度宜限制在10-30m以内。环形接地装置的周边可根据地形、地质状况决定其形状。
参考文献：
[1]边登，程周鑫.浅谈通信基站的综合防雷设计[C].2008 - 第七届中国国际防雷论坛，2008.
[2]牧云程.通信基站及机房防雷设计[J].科技致富向导，2012年6期.
【关键词】通信基站；防雷；信号
一、雷击对铁路信号造成的危害
（一）直击雷
直击雷是雷击危害最主要的一种形式，由于直击雷是带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，所以它的破坏力十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内交通信号灯控制系统摧毁，影响铁路交通安全。
（二）雷电波侵入
雷电不直接放电在交通灯和设备本身，而是对布放在外部的线缆放电。线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散，侵入并危及室内电子设备和自动化控制等各个系统。因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。
（三）感应过电压
雷击在设备设施或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。闪电释放电荷，并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。 雷击放电于具有避雷设施的建筑物时，雷电波沿着建筑物顶部接闪器，避雷带、避雷线、避雷网或避雷针、引下线泄放到大地的过程中，会在引下线周围形成强大的瞬变磁场，轻则造成电子设备受到干扰，数据丢失，产生误动作或暂时瘫痪，严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。
二、雷电侵入信号设备的主要途径
（一）由交流电源侵入雷电冲击波侵入高压电线路传至高压变压器，若未装设避雷器或其失效，容易侵入低压设备。
（二）轨道电路
轨道电路用钢轨作为传输线，它一般高出地面，容易遭雷击。
（三）由电缆侵入
铁路信号的室内、室外设备通过电缆连接起来，雷电从电缆侵入，并传输至室内设备。
三、通信基站及机房防雷设计
（一）供电系统防雷设计
基站供电线路及传输线大多采用架空明线敷设，容易产生电磁耦合至线路形成雷击。低压电缆进入基站机房埋地长度≥15m，具有金属铠装层或穿钢管电缆，金属屏蔽层就近与变压器地网和机房地网连通。低压供电系统采用分级保护的手段，逐级将雷电流泄放，扼制雷电波入侵，将瞬态过电压幅值降低到设备可以承受的水平，起到保护通信设备的作用。一般采用三级电涌保护器SPD进行雷击电磁脉冲防护。
1、第一级装在电力变压器低压侧（LPZ0与LPZ1交界处），标称放电电流≥25kA（10/350μs）或≥100kA（8/20μs），电压保护水平（1.2/50μs）Up：2kA，泄放大部分雷电流，并在一定程度上降低雷电过电压。
2、第二级装在进入机房交流屏的入口处（LPZ1与LPZ2交界处），标称放电电流≥60kA（8/20μs），电压保护水平Up：1.8kA，进一步降低电压幅度。
3、第三级装在被保护电子设备的电源线入口端，标称放电电流≥20kA（8/20μs），电压保护水平Up：0.8kA使电压钳位在被保护电子设备的耐受电压范围内，对被保护电子设备作精细保护。
SPD的选择应考虑各级之间的能量分配和电压配合，以及两级之间的有效配合，在许多因素难以确定时，建议在机房内采用组合型串并式电源SPD。串并式是根据现代雷电防护的应用场合、保护范围、层次区分等特点提出的，其实质是经能量配合和电压分配的多级放电器与滤波技术的有效组合。
通信基站常用的配电系统为TN系统和TT系统。直流电源线路应安装适合的直流电源SPD，防止浪涌电流从交流电源线引入经一次电源输送到直流电源线，减少直流电源正极线与设备接地线构成的闭合环路在雷击的交变磁场中产生感应电流，对通信设备和电源线路进行雷电防护。
（二）缆线布放和接地系统防雷设计
铁路站场主要设备集中在信号楼、通信楼。雷击电磁脉冲防护的重点是信号楼和通信楼内的敏感电子设备。在进行电源和信号线防雷器配置时，根据有关规范要求，应从以下几个方面进行设计考虑。
1、电力电缆应埋地引入建筑物，电缆埋地部分不应小于15米。室外卫星馈线和其它各种通信、信号电缆应采用具有双层金属防护层的电缆，其外层金属防护层在顶部及进入机房入口处的外侧应就近接地。当采用单层屏蔽电缆或无屏蔽线缆时，应穿金属管或金属线槽引入建筑物内，金属管（或线槽）的两端就近接地，金属管 （或线槽）的连接处应有效跨接。因此，出入信号楼、通信楼的电力电缆（线）、通信缆线、信号电缆应采用金属护套电缆或敷设在金属管内，缆线金属护套或金属管应在顶部及进入机房入口处的外侧就近分别接地；进入信号楼、通信楼低压电力电缆宜全程埋地引入，其电缆埋地长度不应小于 15m；微波铁塔上架设的同轴电缆应穿在金属管内，金属管应分别在上下端接地；进入机房的电缆桥架应屏蔽接地。
2、信号楼、通信楼应采用共用接地系统。因此，一栋楼内的电子设备应共用一组接地装置，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。站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入。通信楼的接地装置应按照YD5068—98（移动通信基站防雷与接地设计规范）的要求予以改造
（三）电源防雷设计
1、双路贯通电源防雷
由对雷电脉冲频谱分析可知，雷电90%以上的能量都集中在100KHz以下，极易从工频电源系统中耦合进入。据统计60～70%的雷击事故发生在电源部分。IEC1312规定，对雷电的防护分四个梯度，交流从6KV～1.5KV，直流从500V～120V，根据设备的耐压及重要程度，来确定电源避雷器的级数和各级的限制电压，既防雷电过电流，又防雷电过电压。水电段的总配电箱输入端应该设置B级防雷在电务综合开关箱的输入端设置C级防雷可选择安装针对铁路电源设计的双路电源C级防雷箱TD-220C（单相）或TD-380C（三相），以防止雷电通过电源线进入内部设备而损坏电源屏。 2、电源屏输出端防雷
对电源屏输出的每束电源进行纵横向防雷，每束电源根据电压伏值选配用三套BVB SLP 75VB或BVB SLP 275VB进行纵横向防雷。
3、单相UPS电源防雷
对微机室的单相在线工频UPS电源应作雷电防护，在输入端安装二套BVB SLP275V/2对其进行纵向第三级电源防护（细保护）。当雷击发生时，避雷器能迅速联通，使电源线与地形成瞬态等电位，保证后端设备所受到的冲击低于其耐受水平，保护了参数稳压器与UPS设备的安全。对微机室的单相在线工频UPS电源应作雷电防护，在输入端安装二套BVB SLP275V/2对其进行纵向第三级电源防护（细保护）。当雷击发生时，避雷器能迅速联通，使电源线与地形成瞬态等电位，保证后端设备所受到的冲击低于其耐受水平，保护了参数稳压器与UPS设备的安全。
（四）通信铁塔的接地与防护
（1）铁塔地网应采用40mm×4mm的热镀锌扁钢，将铁塔四个塔脚地基内的金属构件焊接连通，铁塔地网的网格尺寸应不大于3m×3m。（2）铁塔地网与机房地网边缘距离大于15m时，铁塔地网与机房地网宜相互独立，分开设置。（3）铁塔地网与机房地网边缘距离在15m以内时，应采用不少于2根40mm×4mm的热镀锌扁钢，在地下将铁塔地网与机房外环形接地体焊接连通。热镀锌扁钢上应均匀设置垂直接地体，间距宜为垂直接地体的长度的2倍，以利于雷电流的充分泄放。（4）机房被包围在铁塔四脚内时，铁塔地网与机房的基础地网应联为一体，机房外设环形接地体应在铁塔地网外敷设，并与铁塔地网多点焊接连通。机房被包围在铁塔四脚内时，机房顶可不再敷设避雷网、带。（5）当铁塔地网的接地电阻值达不到要求时，可敷设辅助地网，适当扩大地网的面积。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组成，水平接地体周边为封闭式，水平接地体与地网宜在同一平面上，环形接地装置与地网之间以及环形接地装置之间应每隔5m相互焊接连通一次；也可在铁塔四角设置辐射式接地体，延伸接地体的长度宜限制在10-30m以内。环形接地装置的周边可根据地形、地质状况决定其形状。
参考文献：
[1]边登，程周鑫.浅谈通信基站的综合防雷设计[C].2008 - 第七届中国国际防雷论坛，2008.
[2]牧云程.通信基站及机房防雷设计[J].科技致富向导，2012年6期.