随着通信系统的发展，90年代以来，通信局（站）的接地方式已从分散接地过渡到全面的联合接地方式（在60-70年代仅仅是微波站的接地系统采用联合接地），国际电工委员会（IEC）、国际电信联盟（ITU-T）及各国从事电信、信息系统防雷研究、工程设计及防雷产品制造的专家，对通信局（站）防直击雷和雷电过电压保护的实用效果进行了广泛深入的研究，并推出了各类专业文件及标准，根据国际电联提供的世界年雷暴日分布统计，中国是世界上年雷暴日最多的国家之一，因此中国的雷害事故就更加频繁。我国的防雷专家在长期的广泛探索中，结合IEC、ITU-T相关文件，提出了有中国特色的通信局（站）防雷保护设计方法，有效的降低了雷击概率，但是通信局（站）的防雷接地还有很多方面的问题有待解决。本文主要对一下问题进行论述：
----通信局（站）雷电保护区的划分；
----雷电活动区的划分；
----通信局（站）雷击事故概率统计；
----通信局（站）雷击概率与接地电阻、年雷暴日等因素之间的关系。
1  通信局（站）雷电保护区的划分
    国际电工委员会IEC 1312《雷电电磁脉冲的防护 第一部分 一般原则》对一个需要保护的空间划分为几个雷电保护区的问题提出了原则性的建议，由于IEC 1312-1中关于雷电保护区的通用性的划分，并不能直接用于中国的通信局（站），因此结合中国通信局（站）的具体情况，从电磁兼容的角度出发，可将通信局（站）一个欲保护的空间区域，由外到内可分为几个雷电保护区，以规定各部分空间区域不同的雷电电磁脉冲（LEMP）的严重程度。
    通信局（站）雷电保护区的划分是参照IEC 1312-1、1312-3雷电电磁脉冲的防护第一部分；《一般原则》和第三部分；《电涌保护器的要求》中的内容，并根据通信局（站）的实际情况进行划分的。主要目的是要确定避雷器多级保护的原则。
    根据雷电保护区的划分要求，可将一个典型通信局（站）划分为几个雷电保护区，通信局（站）建筑物外部是直接雷击的区域，在这个区域内的通信设备最容易遭受雷害，危险性最高，是暴露区域，为0区；建筑物内部及被屏蔽的机房和通信设备的金属外壳，所处的位置为非暴露区，可将其分为1区、2区和3区等，越往内部，危险程度越低，雷电过电压主要是沿各类导线引入的雷电传导过电压和附近雷闪感应到各类导线及金属体上的过电压。保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等所构成的屏蔽层而形成的，电气通道以及金属管道等则通过这些界面。穿过各级雷电保护区的金属构件，一般应在保护区的分界面做等电位连接。
     将一个典型的通信局（站）建筑物划分为几个雷电保护区的示意图如图1所示。0-1表示0区与1区之间的界面，1-2表示1区与2区之间的。
     LPZ表示雷电保护区，LPZOA  表示雷电保护区0A区，LPZOB表示雷电保护区OB区（出入缆线孔洞、门窗、天馈线入口处）；LPZ1表示雷电保护区1区（由于配电室与电力室之间用低压屏蔽电缆埋地引入，而且，屏蔽层两端接地，因此将埋地引入局（站）入口处的屏蔽电缆也划分为1区）；LPZ2表示雷电保护区2区。

图1  典型通信局（站）雷电保护区划分示意图
2  雷电活动区的划分
    雷电活动区划分，直接关系到的通信局（站）雷电过电压保护的一个重要的立论基础，更重要的是雷电活动区划分结果又直接关系到工程设计的技术经济比。
现有的雷电活动区的划分是以1951～1985年全国年平均雷暴日数分布图和全国年平均雷暴日数区划图为基础，根据年平均雷暴日的多少，我国一般将雷电活动区分为少雷区、中雷区、多雷区和强雷区：
    少雷区为一年平均雷暴日数不超过15的地区；
    中雷区为一年平均雷暴日数在15～40以内的地区；
    多雷区为一年平均雷暴日数在40～90以内的地区；
    强雷区为一年平均雷暴日数超过90的地区。
    但国家标准GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》、电力部标准DL/T620-1997《交流电器装置的过电压保护和绝缘配合》，对于雷暴日在30以下的明确指出这些地区属于少雷区，在这些地区可以减免一些防雷措施，例如GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第3.3.9条“防雷电波侵入的措施，应符合下列要求：平均年雷暴日小于30d/a地区的建筑物，可采用低压架空线引入建筑物内，……”，原电力部标准则规定了：“少雷区或经验证明雷电活动轻微的地区，可不沿全线架设避雷线，年平均雷暴日大于30以上的地区，宜沿线架设避雷线”。
    IEC364-4-443《大气过电压和操作过电压防护标准》则规定对于外部影响条件为：AQ1：代表一个低水平的雷电活动区域（年雷暴日小于等于25）。
    因此，参考中国的年雷暴日分布图及IEC364-4-443和通信局（站）的具体情况，将年雷暴日小于25的地区列为少雷区是合适的（对于年雷暴日小于25的地区，若根据当地情况，时有雷击事故发生，可将该地区的雷区划分列为中雷区情况处理）。
    综上所述，国家及各部标准都是将雷暴日大于40定义为多雷区（没有将雷暴日大于20就列为多雷区），一般都将雷电活动区分为少雷区、中雷区、多雷区和强雷区，这样的划分后，再采用不同的雷电过电压保护方案，才可能有较好的技术经济比，才可能减少一些不必要的投资。一般而言，年平均雷暴日数无法表达雷电强度的大小，在衡量一个通信局（站）遭雷击次数的概率分布时，还必须将通信局（站）所处的地理环境、通信局（站）建筑物的型式、本地区的雷电强度等因素进行统筹考虑。
3  通信局（站）雷击事故概率统计
近年来虽然对通信局（站）建筑物的防雷接地进行了大量的改进,但雷电产生的浪涌电流还是造成通信设备的损坏,雷击使通信中断的事故时有发生，根据国内外有关资料和邮电部设计院对全国10几个省通信局（站）遭雷击情况的统计，雷击造成通信设备损坏事故的85%是雷电过电压引起的，因此对通信局（站）雷电过电压的保护就更为重要。
    为了掌握通信局（站）的雷害情况，邮电部设计院对雷暴日较多的福建、湖南、江西、浙江省的微波通信局及移动通信局进行了调查，选择这几个省的通信局（站）为调查目标，有一个很重要的因素，这就是福建、湖南、江西、浙江省都是雷暴日较多的地区（年雷暴日为70以上）。
3.1 湖南省通信局雷击情况统计
(1) 湖南省微波通信局雷击情况统计
    根据湖南微波通信局维护中心提供的统计，湖南省微波局87个站自1992年～1997年11月共发生雷击事故140多起，但无一起直击雷引起的微波高频设备损坏，统计分析表明：
    高压线引起的雷击事故81次，占总数的57.8%。事故现象为：高压保险跌落断相；市电中断，高压避雷器损坏；高压线路烧坏；调压器损坏、瓷瓶击碎、变压器上方有火球。
    低压线路一起的雷击事故2次，占总数的1.43%，其事故现象为电镀表损坏；太阳能板二极管损坏。
    电源设备引起的雷击事故29次占总数的20.7%，其事故现象为：整流器损坏，油机控制屏空气开关打火；油机不能自动启动；交流控制屏微处理器损坏；充电控制器损坏；微波直放站电源板损坏。
    由电话线及通信线路引起的雷击事故6次，占总数的4.28%,其事故现象为：电话机损坏、电话接线盒损坏；公务通话盘损坏；外围控制箱损坏。
    由监控、遥信、及复用设备引起的雷击事故20次，占总数的14.28%。事故现象为：微处理器遥信板ENU832盘，监控设备瞬时告警、公务板RTU遥信板告警，采集器、数控器损坏，复用设备电路损坏，2Mb/s设备支路盘损坏。
    其它原因引起的雷击事故6次，占总数的4.3%，事故现象为：机房内走线架上有火球，楼梯栏杆有火球，充电器、对讲机损坏，传真机损坏。

(2)  湖南省移动通信局雷击情况统计
根据所统计到的湖南省移动通信局281个站，自1992年开通以来，共发生了24次雷击事故，其中：
    雷击使天线输出变化、参数改变，换天线一根（根据该局人员分析，雷击的原因是：“移动通信天线与避雷针等高，天线不在避雷针保护范围内，雷击造成天线参数改变”，但从天线本身看，没有任何雷击迹象），尚若该事故是雷击造成的，雷击是属于防雷设计问题。占雷击事故总数的4%；
    电源系统、电源设备损坏14次，占雷击事故总数的56%，雷击损坏设备有：稳压器、交流配电屏、空调等；
    由中继电路造成的事故10次，占雷击总数的40%，雷击损坏光端机接口；PCM板；交换机用户板；W2464Z线路支架；MAX8099板。
3.2 福建省通信局雷击情况统计
(1) 福建省微波通信局雷击情况统计
    福建省微波通信局干线微波通信共计35个站，自1990年～1997年11月，共发生了50次雷击事故，其中：
    1991年6月18日，闽清站雷击造成高频设备损坏；占雷击总数的2%；
    1990～1997.11，雷击造成电源设备、变压器、高压电力线、高压保险丝、信号线、电话线、监控接口等电路损坏49次，占雷击总数的98%。
(2) 福建省移动通信基站雷击情况统计
    根据所统计的福建省移动通信局19个基站，在92年开通以来，共发生11次雷击（其中既击坏电源，又击坏PCM电路的两次），其中：
     电源系统、电源设备损坏3次，占雷击事故总数的27.3%（占统计总数的15.8%），雷击损坏设备有：电源模块、微波设备室外机电源；
    由中继电路造成的事故9次，占雷击总数的81.8%（占统计总数的47.36%），雷击损坏2Mb接口；PCM板；话路盘。
3.3 浙江省移动通信基站雷击情况统计
    根据所统计的浙江省移动通信局93年开通以来遭受雷击的49个基站，其中：
    电源系统、电源设备损坏3次，占雷击事故总数的28.8%，雷击损坏设备有：电源模块、微波设备室外机电源；
     由中继电路造成的事故35次，占雷击总数的67.2%，雷击损坏2Mb接口；PCM板；话路盘。
    信道、功放电路雷击事故两次（事故原因待分析）。
3.3.3江西省微波通信局共有100多个微波站，至今未安装一个消雷器，虽然该地区属于多雷区，且微波站多建在山区，然而，由于微波站接地采用了联合接地，并在此基础上，对微波站的出入局线采取了多级保护措施，1986～1997年间，仅1988年、1992年有两个微波站是遭受直击雷的原因，损坏了设备，其它雷击事故多数是由感应雷引起的电力线、电源设备及与中继电缆、光缆连接的接口设备。

3.4 湖南、江西、福建通信局（站）雷击归一化统计结果分析
为了更清楚的分析通信局（站）雷击概率，我们将湖南、江西、福建通信局（站）1990～1997年的雷击事故概率进行归一化处理，归一化雷击概率由下式表示：
                       雷击次数
归一化雷击概率=----------------×100%
                       总站数×年
 湖南省微波局：
  雷击电源系统归一化概率：21.5% ;
  雷击中继电路、监控及复用设备归一化概率：1.15% ;
  其它原因引起的雷击事故归一化概率：1.15% 。

 湖南省移动通信局：
  雷击电源系统归一化概率: 0.83% ;
  雷击中继电路归一化概率：0.59% 。
 福建省微波局：
  雷击高频设备（直击雷）归一化概率：0.36% ;
  雷击中继电路、电源系统归一化概率：17.5% 。
江西省微波局:雷击高频设备（直击雷）归一化概率：0.166% 。根据福建、江西、湖南、浙江省500多个微波站、移动通信局（这些省属于雷暴日较多的地区）1990～1997年的雷击通信局（站）事故的统计结果表明，微波站、移动通信基站由直击雷引起的事故很低(1992年以后这几个省没有发生一起直击雷事故，这是因为1992年3月广州全国微波站防雷会议后，各局都加强了通信局（站）的防雷工作)，造成通信局（站）设备损坏的雷击，基本上是感应雷引起的电力线、电源设备、与外界有线缆联系的信号电路及接口设备。按防雷接地标准施工的通信局（站），经过防雷接地、过电压保护的综合治理，此时由直击雷造成的通信设备损坏事故仅是一个小概率事件，另外从湖南、福建微波站与湖南、福建移动通信局雷击统计结果可以看出一个问题：同一省份的移动通信基站的雷击概率远小于微波站的雷击概率，这主要是由于；移动通信基站大都建在城市，微波站建在市郊及山上的站为多的缘故所致。
4 通信局（站）的雷击概率与接地电阻、年雷暴日等因素之间的关系
    对于每一个通信局（站）采用统一的防雷措施既不经济、又不合适，一般而言，雷击事故概率大的通信局（站）应比那些雷击事故概率小的通信局（站）采用更为有力的防雷保护措施。从通信局（站）的接地电阻这一通信局（站）防雷的重要参数讲，如果要在大地电阻率大于500Ω。m的地区建站时，为了达到现有标准规定的5Ω，通信局（站）的接地地网根据地网接地电阻的计算公式：
                      ρ        
             R=0.5
                     √S
式中： R---通信局（站）接地网的接地电阻值（Ω）；
      ρ---站址所在地区的大地电阻率（Ω.M）；
       S---地网的面积（m2）。
    地网的面积应大于2500 m2，在城市通信局（站）的地网做到这样的面积是可能的，但在山区要做到这样的面积和满足接地电阻值的要求可能要花很大的代价。从理论上讲①：“一个接地地网的面积不论有多大，在工频时，可将接地网的表面近似看成等位面，故接地网的全部面积都能得到利用。但是由许多根接地体在地中构成的网状接地体，在冲击电流的作用下，当土壤电阻率和大地介电系数一定时，接地网的冲击等效半径就是一个常数，而冲击等效半径要比接地网面积和的等效半径小的多。即在冲击电流的情况下，仅仅利用接地网很小的一块面积”。因此在确定雷击概率与年雷暴日、地理环境以及接地电阻等因素时，应找出主要雷击因素。
    日本从1972至1974年花了三年时间对419个微波站的雷击事故进行了调查研究，其结果表明雷电事故与年雷暴日、海拔高度成正比，而与微波站的接地电阻几乎无关系，调研结果如图2、3、4 根据调研统计结果，为了给微波站的防雷提供一个经济、实用的解决方案，将微波站与雷击事故概率有直接关系、影响较大的因素：年雷暴日、海拔高度的防雷要求划分为A、B、C三个等级，如图5a、5b所示，虽然日本人的统计是70年代微波站的雷击情况，但其结果可为通信局（站）的防雷方案提供一个清晰的思路。
图2 雷击概率与雷暴日的关系
  图3 雷击概率与海拔高度的关系
  图4 雷击概率与接地电阻的关系

当雷击概率为1件/3*年的已建局定为A级。即雷害率/站/年: A〉0.3;
A〉0.3; B；0.1~0.3；  c〈0.1 。
结论
（1） 国际电工委员会IEC 1312《雷电电磁脉冲的防护 第一部分 一般原则》对一个需要保护的空间划分为几个雷电保护区的问题提出了原则性的建议，并不能直接用于通信局（站），因此雷电保护区的划分应结合中国通信局（站）的具体情况进行划分。
（2）一般而言，年平均雷暴日数无法表达雷电强度的大小，在衡量一个通信局（站）遭雷击次数的概率分布时，还必须将通信局（站）所处的地理环境、通信局（站）建筑物的形式、本地区的雷电活动情况等因素进行统筹考虑。
（3）同一省份的移动通信基站的雷击概率远小于微波站的雷击概率，这主要是由于；移动通信基站大都建在城市，微波站建在市郊及山上的站为多的缘故所致，由此看地理环境因素是雷击的一个重要因素之一。
（4）从通信局（站）的雷击概率而言，雷击事故的85%以上都是由电源线、信号线引入，因此在通信局（站）联合接地的基础上，通信局（站）的雷电过电压保护就更为重要。
（5）从日本对419个微波站雷击事故的统计结果表明：雷电事故与年雷暴日、海拔高度成正比，而与微波站的接地电阻几乎无关系，这个统计结果可为通信局（站）的防雷方案提供一个清晰的思路。

参考文献：① 微波站地网的优化设计 刘吉克 邮电设计技术 1992.10
由电话线及通信线路引起的雷击事故6次，占总数的4.28%,其事故现象为：电话机损坏、电话接线盒损坏；公务通话盘损坏；外围控制箱损坏。
由监控、遥信、及复用设备引起的雷击事故20次，占总数的14.28%。事故现象为：微处理器遥信板ENU832盘，监控设备瞬时告警、公务板RTU遥信板告警，采集器、数控器损坏，复用设备电路损坏，2Mb/s设备支路盘损坏。
其它原因引起的雷击事故6次，占总数的4.3%，事故现象为：机房内走线架上有火球，楼梯栏杆有火球，充电器、对讲机损坏，传真机损坏。 
(2)  湖南省移动通信局雷击情况统计
根据所统计到的湖南省移动通信局281个站，自1992年开通以来，共发生了24次雷击事故，其中：
雷击使天线输出变化、参数改变，换天线一根（根据该局人员分析，雷击的原因是：“移动通信天线与避雷针等高，天线不在避雷针保护范围内，雷击造成天线参数改变”，但从天线本身看，没有任何雷击迹象），尚若该事故是雷击造成的，雷击是属于防雷设计问题。占雷击事故总数的4%；
电源系统、电源设备损坏14次，占雷击事故总数的56%，雷击损坏设备有：稳压器、交流配电屏、空调等；
由中继电路造成的事故10次，占雷击总数的40%，雷击损坏光端机接口；PCM板；交换机用户板；W2464Z线路支架；MAX8099板。
3.2 福建省通信局雷击情况统计
(1) 福建省微波通信局雷击情况统计
福建省微波通信局干线微波通信共计35个站，自1990年～1997年11月，共发生了50次雷击事故，其中：
1991年6月18日，闽清站雷击造成高频设备损坏；占雷击总数的2%；
1990～1997.11，雷击造成电源设备、变压器、高压电力线、高压保险丝、信号线、电话线、监控接口等电路损坏49次，占雷击总数的98%。
(2) 福建省移动通信基站雷击情况统计