Молниезащита для коммуникационных вышек

13.11.2025

Коммуникационная вышка часто размещается на открытых площадках или на крыша зданий, где разряды бьют чаще всего. При проектировании системы необходимо учитывать высоту конструкции, шаг опор, материал металлокаркаса и фактическое сопротивление контура, чтобы исключить пробой оборудования.

Правильно выполненное заземление снижает риск повреждений, если разряд попадает в мачту. Контур должен выдерживать сезонные изменения влажности почвы и сохранять стабильное сопротивление не выше 4 Ом для типовых объектов связи. Дополнительно применяется защита кабельных линий через узлы ограничения перенапряжений с точным подбором разрядных характеристик под рабочие частоты.

Выбор типа молниеприёмников для различных конструкций вышек

Подбор устройства зависит от высоты, материала каркаса и точки установки. На высокую вышка с открытым контуром лучше ставить стержневой вариант длиной от 2 до 6 м, чтобы разряд молния перехватывался выше уровня антенн. На низких сооружениях, размещённых на крыша, предпочтительна сеточная схема с шагом ячейки 6×6 м, что уменьшает вероятность бокового пробоя.

Если конструкция выполнена из стального профиля, допустимо использовать саму мачту как часть токоотводящего пути. Но такое решение требует проверки сопротивления соединений и обязательного замера переходного контакта. При размещении оборудования рядом с радиоблоками стоит учитывать зоны защиты, рассчитанные по углу 20–30°. Это позволяет исключить попадание разряда в кабельные вводы.

Расчёт высоты молниеприёмника

При высоте 40–60 м рабочая длина стержня обычно составляет 2–3 м. Для более массивных конструкций применяется повышенный уровень перехвата с расчётом по радиусу сферы 45–60 м. Это обеспечивает достаточный запас по высоте без перегрузки опоры.

Требования к заземление и подключению

Каждый выбранный вариант должен подключаться к контуру без резких изгибов токоотвода, с минимальным количеством стыков. При размещении на крыша здания контур объединяют с существующей системой, если она выдерживает токи разрядов не менее 100 кА. В остальных случаях монтируется отдельная линия с глубинными электродами, что снижает риск переходных токов на несущие конструкции.

Определение высоты и точки размещения молниеприёмника

Правильная конфигурация влияет на то, как молния будет перехватываться при грозовой активности. Для вышка высотой 30–60 м расчет ведут по углу защиты 20–30°, что позволяет определить, какая часть конструкции попадёт в защищённую зону и где должен находиться верхний торец стержня.

Если оборудование располагается на крыша, высоту выбирают так, чтобы зона перехвата перекрывала антенны не менее чем на 1,5–2 м. На решетчатых опорах точка установки смещается к максимально доступной отметке, исключая изгибы токоотводов и пересечения с кабельными вводами.

Основные параметры для расчёта

• геометрия конструкции – равномерность профиля облегчает подбор длины;
• длина радиоканалов – при плотном размещении антенн требуется дополнительная защита;
• тип основания – на крыша учитывается высота парапетов и металлических элементов.

Выбор зоны размещения

Допустимая точка крепления должна выдерживать механическую нагрузку стержня и сохранять прямую линию токоотвода до узла спуска. На вышка с оборудованием 5G предпочтительно монтировать несколько точек перехвата, чтобы исключить пробой через блоки с высокочастотными модулями.

При работе на крыша жилых и административных зданий рекомендуется проверять наличие скрытых металлических элементов. Они могут изменить направление тока, если молния попадёт в конструкцию, поэтому схема размещения согласуется с проектом несущих узлов.

Подбор токоотводов с учётом параметров грунта и высоты сооружения

Для вышка высотой свыше 40 м токоотвод подбирают с учётом удельного сопротивления грунта и реального рельефа. Если грунт содержит глину с сопротивлением 20–40 Ом·м, допускается применение стальной полосы 40×4 мм. При песчаных слоях выше 100 Ом·м требуется увеличение длины вертикальных электродов и установка дополнительных контуров, чтобы защита работала стабильно при сезонных изменениях влажности.

Подбор сечения и материала

Стальная полоса используется на объектах связи чаще всего, так как выдерживает нагрев при токах молнии 100–200 кА. Медный вариант применяют там, где требуется повышенная стойкость к коррозии, особенно при заземление, установленном в влажной среде. Сечение выбирают так, чтобы нагрев оставался в допустимых пределах на всём участке спуска.

Организация спуска к заземление

Токоотвод прокладывают строго по прямой без участков с углом более 90°. Любая резкая геометрия увеличивает риск бокового пробоя. При высоте конструкции выше 60 м применяется двойной спуск – это снижает нагрузку на каждый канал и улучшает распределение энергии разряда. На крыша дополнительные крепления устанавливают через 1,2–1,5 м, чтобы исключить вибрации при ветровой нагрузке.

Организация заземляющего контура для стабильного отвода разрядов

Для объектов связи, где вышка имеет большую площадь контакта с открытым рельефом, контур формируют с учётом удельного сопротивления грунта и глубины промерзания. При значениях выше 80–100 Ом·м применяют удлинённые электроды до 3–6 м, объединённые полосой в замкнутый контур. Это снижает риск переходных токов при попадании молния в верхние элементы конструкции.

Если оборудование расположено на крыша, контур объединяют с существующей системой, при условии что она выдерживает ток разряда не менее 100–150 кА. При сомнениях создают отдельный контур с вынесенными электродами, чтобы защита работала без влияния инженерных узлов здания. Связь между токоотводами и грунтовой частью выполняют по прямой схеме без участков с резким изгибом.

Параметры, учитываемые при проектировании

Тип грунта	Рекомендуемая глубина электрода	Дополнительные меры
Супеси, 20–40 Ом·м	2–3 м	Полоса 40×4 мм по периметру
Песчаные слои, свыше 100 Ом·м	4–6 м	Увеличение числа вертикальных электродов
Каменистые участки	2–3 м с бурением	Комбинированные контуры с засыпкой проводящими смесями

Особенности подключения токоотводов

Все соединения выполняют сваркой, чтобы снизить переходное сопротивление и обеспечить устойчивость при высоких токах. На вышка, где используется двойной спуск, оба канала подключают к единому контуру, распределяя нагрузку по всей длине. Это уменьшает нагрев элементов и снижает вероятность пробоя в местах крепления.

Защита кабельных линий связи от импульсных перенапряжений

• На входе в оборудование ставят устройства класса I при риске прямого удара в вышка.
• Для внутренней разводки используют класс II с расчетом по уровню остаточного напряжения.
• Коаксиальные линии защищают через газоразрядные модули, рассчитанные под конкретный диапазон частот.
• Оптоволоконные кабели исключают прохождение тока, но требуют защиты металлических элементов оболочки.

Допустимая длина незаземлённого участка не превышает 3–5 м, иначе наведённый импульс может разрушить разъёмы или мачтовые усилители. При прокладке вдоль фасада или по крыша крепления выполняют с минимальным количеством изгибов – каждый поворот увеличивает риск наведённых токов. Окончательная схема согласуется с трассировкой токоотводов, чтобы импульс не попадал в линию связи при любом варианте распространения по конструкции.

Монтаж устройств грозозащиты в шкафах связи и на оборудовании

При установке защитных узлов внутри шкафов связи важно учитывать расстояние между вводом кабеля и местом подключения устройства, чтобы импульс, вызванный разрядом молния, не успевал перейти на чувствительные линии. Допустимая длина участка от ввода до первого уровня защиты обычно не превышает 0,5–1 м, иначе возрастает риск пробоя.

При размещении оборудования на вышка используется жёсткая фиксация модулей защиты на DIN-рейках или монтажных панелях. Контактные поверхности очищаются от окислов, так как любая прослойка повышает переходное сопротивление и снижает способность устройства выдержать импульсное воздействие. При подключении важно соблюдать направление «линия–нагрузка» для корректной работы разрядных элементов.

Для шкафов, расположенных на мачтах и контейнерах базовых станций, применяется ступенчатая схема защиты, где первый каскад работает на высокий импульс, а второй – на остаточное перенапряжение. Такое распределение нагрузки снижает вероятность деградации портов оборудования при грозовой активности в районе объекта.

Проверка сопротивления заземления после установки системы

Измерение проводится после завершения всех подключений в цепи, включая контуры на крыша и в грунте. Для оценки используют метод трёх электродов, при котором вспомогательные штыри размещают на расстоянии 20–40 м от точки измерения. Такой интервал снижает влияние локальных токов растекания и позволяет получить стабильные данные.

При первом запуске фиксируют сопротивление каждого ответвления и отдельную величину для общей шины. Если после монтажа защита не показывает требуемых параметров, проверяют состояние контактов, затяжку болтовых соединений и отсутствие коррозии на местах сопряжений. Для объектов связи предельные значения часто устанавливаются в диапазоне 2–4 Ом, однако при расположении площадки на сухих грунтах допускается увеличение норм до 10 Ом при использовании компенсирующих электродов.

В районах с высокой грозовой активностью контроль проводят не реже одного раза в год. Проверяют фактическое сопротивление, состояние проводников и наличие повреждений изоляции, вызванных разрядом молния. При отклонении параметров больше чем на 20 % контур корректируют: добавляют горизонтальные ленты, заменяют корродированные элементы либо вводят дополнительные электроды.

Результаты фиксируют в журнале обслуживания, указывая дату, методику, расстояния между штырями и измеренные значения. Такая практика упрощает анализ сезонных изменений и позволяет поддерживать защиту оборудования на заданном уровне без снижения ресурса системы.

Регламент технического обслуживания молниезащиты вышек

Обслуживание системы защиты начинается с визуального осмотра всех элементов на вышка. Проверяют целостность стержней, состояние токоотводов и узлов крепления, особенно на крыша, где возможны механические повреждения от ветра или снега. Любые трещины, коррозия или ослабленные соединения требуют немедленной замены или подтяжки.

Особое внимание уделяют заземление: измеряют сопротивление, оценивают контакт с контурами, проверяют отсутствие оксидных пленок и повреждений изоляции. Показания фиксируют и сравнивают с предыдущими измерениями, чтобы выявить отклонения от нормы. Контур должен оставаться в пределах 2–4 Ом для стандартных грунтовых условий.

Проверка узлов грозозащиты на оборудовании

Все модули и ограничители перенапряжений на шкафах связи тестируют на состояние разрядных элементов. При обнаружении термических следов или деформации корпуса детали заменяют. Дополнительно проверяют правильность подключения к заземление, целостность проводников и корректность расположения по линии «линия–нагрузка».

Регулярные измерения и корректировка системы

Рекомендуется проводить полный контроль системы не реже одного раза в год, особенно после сезона гроз. Проводят измерения сопротивления, оценивают состояние токоотводов и проверяют соединения на крыша и в земле. При выявлении снижения показателей добавляют дополнительные электроды, подтягивают крепления или заменяют корродированные участки. Такая практика обеспечивает стабильную защиту оборудования от прямых и наведённых ударов молния.