5G基站防雷接地措施

2020.09科技论坛
5G基站防雷接地措施
张维东
(中国电信股份有限公司重庆网络监控维护中心，重庆，400042)
摘要：本文分析了雷击对移动基站的危害，介绍了5G基站的组网及防雷特点,分析了5G基站防雷接地技术要求，总结了5G基站防雷接地措施,对保障5G基站安全运行起到重要作用。

关键词:雷击危害；5G基站特点；防雷措施
5G base station lightning grounding measures
Zhang Weidong
(China telecom chongqing network monitoring and mairrtenance center,Chongqing,400042) Abstrac t：This paper analyzes the hazards of lightning strikes on mobile base stations,irrtroduces the networking and lightning protection characteristics of5G base stations,analyzes the technical requirements of lightning protection grounding of5G base stations,and summarizes the lightning protection grounding measures of5G base stations,which play an importaut role in ensuring the safe operation of5G base stations.
Keywords：lightning damage:Characteristics of5G base station;Lightning protection measures
o引言
随着网络强国战略的推进，从2019年开始各大主流运营商快速进行了5G移动通信网络的部署，在城市热点区域安装了大量的5G基站。

如何保障这些5G基站不遭受雷击损坏而影响通信是一个不能忽视的问题。

本文从5G基站的组网及防雷特点分析，总结了5G基站的防雷接地具体技术措施，对保障5G基站安全运行起到重要作用。

1基站雷击危害
移动通信基站存在分布范围广、局站环境恶劣、雷击侵入途径多等不利因素，通信设备容易遭受雷击损害,据行业相关部门对某运营商20个省份的不完全统计，仅2013年雷击损坏4332个基站。

2010年四川移动某基站光缆加强筋因雷击拉弧造成机房失火，直接损失100多万元。

2011年广东联通和福建联通山区基站配电箱因SPD失效短路，分别造成机房失火及通信中断数小时。

2011年福建移动某基站因雷击造成直流系统拉弧短路，导致3台爱立信BTS损坏,直接损失200多万元。

雷击不仅造成一定的经济损失,还给人民的正常通信业务带来极大影响。

作为5G基站承载的业务量更多，其遭雷击后影响将会更大更严重。

25G基站组网及防雷特点
5G基站布局复杂。

在现代科学技术创新发展的驱动下移动通信水平不断提升，高载波频率的不断提高决定5G基站布局趋向面光点多发展，具备一定复杂性。

通常情况下，5G基站布局密度比4G大，基站间距从4G时代千米级压缩到百米级，5G基站平均覆盖半径100-300m,大概数量为25个/km2, 5G基站数量相对于4G基站数量要增加许多倍。

5G基站点多面广功耗大，它有宏基站、微基站、皮基站多种类型。

5G基站硬件设备简化。

5G基站无线侧设备相比4G设备，将4G的RRU和天线合并成了AAU,网络进一步简化，这样使无线侧设备防雷接地的要求也发生了变化，不必考虑过去RRU与天线间连接馈线的防雷接地了。

5G基站防雷接地复杂。

5G基站地质复杂，造成防雷地网建造困难，防雷接地模式值得研究。

5G基站防雷地网达标困难。

5G基站地阻条件导致防雷地网达标困难，基站要么要墙壁上，要么在杆塔上，要么在建筑顶上，要么在市政灯杆上，要么在抱杆或塔杆上，大部分场景都存在防雷地网达标困难问题。

35G基站防雷技术要求
基于5G基站组网特点，为确保5G基站安全运行，减少雷击故障发生。

5G基站的防雷接地一方面必须按照传统防雷接地技术GB50689-201K通信局(站)防雷与接地工程设计规范》和GB50057-2010＜建筑物防雷接地设计规范》执行；另一方面釆用创新技术，如釆用隔离式防雷技术，允许简单地网或不需要地网，因地制宜对5G基站进行防雷接地保护。

45G基站防雷接地措施
4.1传统防雷接地措施
总体来讲，5G基站的传统防雷接地措施主要做好一个联合地网、两根接地引入线、三根入户线、四种室内设备、五种室外设备的防雷接地。

(1)就'一个联合地网”而言：以集成管控、互通互联理念为指导,将基站中的核心地网，如机房地网、铁塔地网等有效联合，形成一个整体的地网体系。

一方面降低降低地网接
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ELECTRONIC TEST
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地电阻，使其能够有效控制在10Q以内，另一方面有效解决设备引入电位差问题，增强设备运行安全水平，此外为雷电流泄放提供平台,降低其对基站的不利影响。

(2)就'两根接地引入线”而言：主要是将室内接地排引入线和室外接地排引入线，两根引入线在地网上间隔不小于5米。

室外接地排连接天馈线的接地点，室外接地排应直接与地网相连接。

值得注意的是：科学选择机房室接地模式,即立足接地排配置要求与情况，选择适宜接地方式。

以两个接地排为例，在实践操作过程中可将配电箱与第一个接地排连接,做好地网连通工作；将第二个接地排连接到电源、走向架；做好做好螺孔预留工作等。

(3)就'三根入户线”而言：主要是指电缆线入户、馈线入户、光缆入户。

在实践操作过程中需注意以下几点：其一,合理选择电力线路，通常情况下架空线缆以铠装电缆为主,通过地埋方式进入基站机房室。

其二，掌握电力线、光线、馈线入户方式，提升线缆入户科学水平。

例如，电缆在以地埋方式方式入户时，需科学控制地埋长度(N50米);架空电力线不应靠近铁塔角；在施工现场环境复杂的地方配置防雷箱；通常情况下，光缆配置过程中，需有效确定避雷线位置，并善于利用绝缘子断开电气；光缆影从基地外终端杆位置，以地下埋入方式进入机房室；针对特殊环境下的基站，需明确接地电阻要求,并选择适宜方法降低土壤电阻不利影响；馈线入户需从天线位置，以就近接地方式进入机房室；馈线长度不同、馈线同轴电缆长度不同，入户方式也不同。

通常情况下，当馈线长度相对较长时，需科学选择接地点，并做好接地线连接工作；对于机房馈线接地，应根据实际情况，将接地线单独接入地网中，同时做好馈线避雷器与接地排连接工作。

(4)就'四种室内设备'怖言：即交流配电箱、开关电源柜的防雷模块安装，综合柜、及其它非带电金属体的接地。

交流配电箱按3+1结构安装质量可靠的C级防雷模块SPD,并釆用凯文接线法，在防雷模块前串联20A空开。

开关电源机柜内部的D级防雷模块SPD同样按3+1结构安装质量可靠的防雷模块,在防雷模块前串联一个空开。

综合柜连接要求相对较高,涉及的内容相对较多。

就综合柜与机壳保护地连接而言：应在机架一侧配置用于防雷的接地铜条；在机架另一侧配置用于保护机柜的接地铜条。

用于防雷的接地铜条能够与绝缘垫片、ODF加强筋等相接；用于保护机柜的接地铜条能够与基站BTS、基站BBU、传输IPRAN的机壳保护地线、DDF单元相接。

其他非带电金属体接地过程中，为保证接地顺利进行,需注意以下几点：①控制蓄电池架影响，通常情况下，蓄电池与蓄电池架能够在一定环境下(雷电磁场)产生电位差,且电位差相对较高，从而损坏蓄电池,提高蓄电池安全风险，增加蓄电池火灾事故发生的可能性。

对此，做好蓄电池架接地工
(上接第仆7页)
参考文献
[1]闫敏.长度计量技术的重要意义与发展[J],科技创新与应
用,2016(05).作。

②控制室内走线架对导线绝缘性能的不利影响。

通常情况下，作为金属体的走线架易使机房内产生高电位,受高电位影响增加走线架打火可能性,加剧对相应导线绝缘的破坏性。

③做好设备机壳接地工作。

机房内设备长期运行过程中，容易受多种因素影响产生静电,从而降低设备机壳绝缘性,诱发设备漏电问题,为设备操作人员生命安全带来隐患。

对此，需做好设备机壳接地工作，以提升机房用电安全水平。

(5)就,五种室外设施”而言：由于5G基站由RRU和天馈线简化为AAU,这样就不必再考虑RRU与天线连接的馈线的防雷接地,而只需要考虑以下五种室外设施的防雷接地：室
外一体化机柜、AAU及连接的光缆和电源线、GPS及馈线、铁塔杆塔及抱杆、避雷针及避雷带等都要做好规范接地。

避雷针在基站的接地排上不能接地,而是直接接到大地地网上,其接地电阻要尽量低，以降低基站接地排的电位，防止直击雷泄流时地电位反击影响基站室内设备安全。

4.2隔离式防雷接地措施
传统防雷接地技术比较成熟，但需要的接地条件相对较
高。

5G基站还可以采用对于地网要求低的隔离式防雷接地技术,这种创新技术,允许简单地网或不需要地网。

隔离式防雷技术，是一种区别与传统泄放式防雷的技术,由接地隔离抑制器、电源隔离抑制器、泄放单元和接地体组成，主要特点是超低残压，超低残流，有效抑制雷击引起的地电位反击。

隔离式防雷技术主要保护方式是地电位反击的防护和供电线路的防护。

(1)地电位反击防护。

接地隔离抑制器抑制由地网反击的雷电能量，保护设备隔离式分组接地装置中设置相应的防
雷接地/联合接地排、工作/保护接地排2个接地排,在其中的工作/保护地排上加装对雷电浪涌起抑制作用的接地隔离
抑制器，隔离抑制器再连接到防雷接地/联合接地排上后接
入地网，这样串联接地隔离抑制器后有效抑制了雷电流入地
引起地电位反击的雷电能量，降低了被保护设备所承受的雷
电残压和残流，从而保护了设备安全运行。

(2)供电线路防护。

该防护是防护体系中的重要组成部
分，主要是借助电源隔离抑制器就来实现。

在5G基地防雷接地系统构建过程中,通过控制供电线路雷电能量，降低了被保
护设备所承受的雷电残压和残流,从而保护了设备安全运行。

参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50689-2011通
信局(站)防雷与接地工程设计规范，2O1O[Z],
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50057-2010建
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电防护系统工程设计与施工验收规划，2018[Z].
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134申耳测说
ELECTRONIC TEST。