景德镇通信铁塔综合防雷检测分析

王鑫森，陈鲍发

（景德镇市气象局，江西 景德镇 333000）

0 引 言

景德镇市地处亚热带湿润季风气候区，雷暴活动频繁，雷击灾害与事故常有发生。由于通信铁塔多位于高处或野外空旷地带，为保证各通信设备的正常运转，铁塔的防雷安全成为重中之重。本文主要对多年来景德镇通信铁塔综合防雷性能的安全检测进行总结，提出规范的流程与检测方案，以期提高检测水平与能力，减少雷击事故与灾害损失。

通信基站的防雷，国内外多有专家研究。依据《建筑物防雷设计规范》[1]，刘蕊[2]、骆位[3]、姜淑华[4]、张太福[5]、陈刚[6]、胡文好[7]等研究了共享铁塔遭受雷击时接地网的防雷可靠性，介绍了移动通信基站供电系统、铁塔及天馈线系统的防雷与接地基本要求与重要性，指出做好通信基站的防雷工作是通信基站建设的重要问题。这些均为本文的研究提供了理论与参考依据。移动基站防雷工程复杂，相关主体应不断总结经验，从实际情况入手，提高防雷技术水平和基站的防雷能力。

1 现状分析

1.1 景德镇市雷电的气候分布特点

景德镇市气象台于1953 年建站，至2013 年，均有人工雷暴的观测数据。2013 年之后，由于闪电定位仪的布点工作，雷暴观测仅限于白天。因此，本文选择1953—2013 年景德镇市气象台的雷暴观测数据来表述雷电的气候特点，数据如表1 所示。可以看到，雷暴主要出现于2—9 月，以7—8 月居多，且这2 个月的雷暴出现频率相近，均占全年近20%。最少出现的月份为12 月，大致平均7 年才有1 天出现雷暴。其次是11 月、1 月、10 月，61 年中仅出现15 次、26 次、33 次雷暴，在4 年1 遇至2 年1 遇之间。

表1 1953—2013 年景德镇市雷暴日数月分布

1.2 景德镇市雷电活动的主导方向

对景德镇市1953—2013 年雷电活动方向进行分析，形成雷暴平均风向玫瑰图，如图1 所示。可以看出，景德镇市雷电主导方向为北，其次为西，再次为西南，以东南方向频率最低。这表明，雷暴多由北、西、西南方向影响本市，而从东南方向移来的雷暴相对最少。

图1 景德镇市雷电活动平均风向玫瑰图

1.3 雷电流强度特征

对2010—2012 年景德镇市雷电流强度进行统计，最大正闪82.4 kA，最大负闪-48.8 kA，平均雷电流强度为8.9 kA，最大闪电陡度为31.2 kA/μs，最小闪电陡度为0 kA/μs。根据雷电强度与概率分布，形成景德镇市雷电流强度累积概率曲线图，如图2 所示。可以看到，92%的雷电流强度在16 kA以下，8 kA 以下的雷电流强度占比60%。

图2 景德镇市雷电流强度累积概率曲线图

1.4 景德镇通信铁塔分布与防雷级别

景德镇市的通信铁塔多位于城区建筑物的楼顶或郊区空旷地带。由于城区的建筑物多有防雷设备保护，因此，建在城区的基站按照三类建筑物的直击防护标准进行防护，而建在旷野或高山上的基站，按二类防雷建筑物直击雷防护标准进行防护。

由此可见，景德镇市雷电主要出现在2—9 月，可以安排在其他时间段进行防雷工程的实施和防雷设备的安装。强雷电多从北、西、西南方向影响景德镇市，所以在这几个方向出现闪电时，要尽快采取相应的防护措施。雷电强度92%都在16 kA以下，当显示有20 kA 强度[8]以上的雷电影响时，要注意出现雷击事故的可能。根据通信铁塔的实际情况，将建在城区的基站按三类建筑物标准进行防护，建在旷野或高山上的按二类标准进行防护。

2 实施方案及注意事项

根据景德镇市雷电灾害特点及通信铁塔防雷多年经验与现状，提出景德镇通信铁塔防雷的实施方案及注意事项。

2.1 通信铁塔防雷的要求

通信铁塔要配备完善的防直击雷及二次感应雷装置，可直接利用塔体作为导体，塔脚处引避雷带与地网可靠连接，避雷带材料应采用40 mm×4 mm 或以上规格的整根镀锌扁钢，避雷带与塔体之间要相互严格焊接，并在焊接处采用可靠的防锈、防腐措施，如图3 所示。

图3 通信铁塔防雷技术要求

为减少雷击事故，航空标志灯、太阳能塔灯最好采用太阳能供电方式，并对电源线进行有效的防雷防护。一般有以下几种做法：

（1）在电缆外加装金属外护层；

（2）对所有金属设备就近接地；

（3）对机房入口的各种连接线加装避雷器。

此外，应确保移动通信天线在塔顶避雷针的有效保护半径之内。

2.2 通信铁塔接地网的要求

通信铁塔由于长期处于室外高地，其接地地网应有更加严格的要求，如图4 所示。具体要求如下：

图4 通信铁塔接地网技术要求

（1）网格尺寸加密，延伸范围加宽，尺寸加密至1.5～3 m，并延伸至铁塔的塔基之外1 个尺寸或以上；

（2）选择更加安全、牢固的垂直接地体，可选塔基主钢筋，并同时连接2～3 根；

（3）严格按国家标准要求，确保接地电阻足够低，可加装环形接地体、延伸接地体，直至接地电阻降至国家标准以下。

2.3 通信铁塔接地体的要求

通信铁塔接地体的技术要求如图5 所示，具体要求如下。

图5 通信铁塔接地体的技术要求

（1）接地体宜采用热镀锌钢材，钢管直径宜选50 mm 以上规格，壁厚不应小于3.5 mm；角钢规格应在50 mm×50 mm×5 mm 或以上，扁钢规格不应小于40 mm×4 mm。

（2）为确保通信铁塔接地安全，垂直接地体采用的设备要严格要求，长度设计在2 m 左右，间距3～4 m，若接地电阻还不达要求，可适当增加接地体长度至2.5～3 m，直至接地符合标准。在垂直接地体的周边设置环形水平接地体。环形接地体的埋设要符合国家标准，并每隔4 m 左右相互焊接连通，并确保所有接地体之间等电位联接。

（3）搭接长度不应小于扁钢宽度的2 倍或圆钢直径的6 倍。

（4）接地体的上端距离地面不应小于0.7 m。

3 检测流程

总结景德镇通信铁塔防雷的多年检测工作，为规范检测行为，减少事故率，根据检测方案与注意事项，提出如下检测流程。

3.1 前期准备

（1）对检测单位进行调研，主要是地址、建设规模、具体性质、土壤的防雷性质类型，以及在何处进行检测更为方便、安全。

（2）制定检测方案。

（3）签订检测协议或合同，也可以是委托书形式。

（4）选择有相关经验的检测工程师。

（5）查阅设计图纸、工程记录以及铁塔信息基本情况等相关资料。

（6）选择质量稳定的检测设备和仪器。

3.2 现场检测

（1）联系受检单位，准时到达检测点，主动出示相关证件，并说明检测原因、目的、检测方式及检测内容。

（2）根据受检单位出示的技术资料和图纸，对其防雷类别及可靠性进行评估。

（3）勘察周边环境，合理确定接地电阻仪所需的桩位，并对不同的桩位按顺序精确编号，拍照留痕。

（4）按先外后内的顺序进行防雷检测。记录接地电阻、过渡电阻等相关技术参数。

（5）由取样人员、测试员及记录员3 类人员对技术参数进行交叉核定。

3.3 分析处理

（1）找准雷击点。

（2）排查所有地网连接导体的可靠性。

（3）做好等电位连接测试，避免地电位反击。

（4）重点针对防护电源浪涌冲击进行检测。

（5）加强对数据线、通信线及信号线的浪涌冲击检测。

（6）通过相关软件进行数据处理，确定最终检测结果。之后根据不同的结果，出具相应的检测文书与报告，对存在的问题下达整改通知书。

（7）审核、出具相关检测文书，由领导签发、盖章、登记，建立档案。

（8）在规定时间内将完整检测文书送达相关单位。

3.4 后期服务和座谈

请被检测单位的相关负责人或现场配合的工作人员对于检测全过程进行服务评价，在检定完成后的2 周之内，对于被检单位进行不少于3 次的回访，了解受检测单位对于防雷安全检测的最新需求与意见，确保服务评价的客观性与真实性，并在1季度之内，开展不少于1 次的用户座谈会。

4 个例分析

2022 年4 月21 日，技术人员对民用航空景德镇导航台的紫晶路甚高频遥控台基站（E117.169 594°、N29.297 753°、海拔85.4 m）进行了综合检测。

4.1 意见反馈

（1）接地电阻超标。规范要求不大于4 Ω，实测6.8 Ω。

（2）屋面接闪带出现锈蚀情况，部分垮塌，且并未按规范沿屋角、屋脊、屋檐及檐角等易受雷击的部位敷设。

（3）总配电箱处浪涌保护器（SPD）已损坏。

4.2 整改方案

针对检测发现的问题，该单位需从总电源、机房、接闪装置、接地装置及地网敷设等方面进行整改。总电源处安装一套40 kA/4P 一级浪涌保护器，配电箱接地端敷设重复接地及箱体屏蔽设施。机房总电源处两条电源进线均更换为15 kA（10/350 μs）/ 4P 电涌保护器，拆除分配系统浪涌保护器；设备金属外壳由机房防静电地板下端子引出，并采取等电位措施。拆除屋面生锈、腐烂、断裂的接闪带，按照《建筑物防雷设计规范》（GB 50057—2010）要求，沿建筑物四周均匀布设Φ12 镀锌圆钢接闪带，屋面的金属设备完善等电位连接。重新敷设建筑物综合接地网，地网由建筑物基础钢筋为中心点，避免大面积开挖，垂直接地体采用φ50 等离子接地棒，所有焊接处采用放热焊接。地网由垂直接地体和水平接地体组成，水平接地体埋地深度大于0.9 m。水平接地体与网格之间、与水平接地体之间、与垂直接地体之间采用放热焊进行连接。如图6 所示。

图6 接地体之间采用放热焊连接

5 结 语

本文针对景德镇市通信铁塔综合防雷性能检测进行分析与总结，主要结论如下。

（1）景德镇市的雷电主要出现在2—9 月，可以安排在其他时间段进行防雷工程的实施和防雷设备的安装。强雷电的主导方向为北，雷电强度92%都在16 kA 以下，建在城区的基站可按三类建筑物标准进行防护，建在旷野或高山上的基站应按二类标准进行防护。

（2）通信铁塔的航空标志灯、塔灯宜采用太阳能供电，通信天线应在接闪器的保护范围内并具备完善的防直击雷及二次感应雷装置。通信铁塔的地网、接地电阻及通信铁塔接地体应满足各自的要求。

（3）为规范检测行为，本文从前期准备、现场检测、分析处理以及后期服务和座谈等4 个方面制定了景德镇市通信铁塔防雷的检测流程。

（4）根据检测流程，对景德镇民用航空导航台租用的铁塔进行了防雷安全检测，并提出了整改方案，消除了雷击隐患，取得良好效果。