韶關(guān)石灰?guī)r山區(qū)移動(dòng)通信基站防雷地網(wǎng)設(shè)計(jì)和施工方案分析(韶關(guān)公司）

1、韶關(guān)石灰?guī)r山區(qū)移動(dòng)通信基站防雷地網(wǎng)設(shè)計(jì)和施工方案分析 韶關(guān)公司 工程管理中心 林濱摘要：韶關(guān)公司這幾年大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)，使網(wǎng)絡(luò)方面的綜合能力得到了很大的提高，每年頗具規(guī)模的基站建設(shè)，使我們?cè)诠こ坦芾矸矫孀隽舜罅康墓ぷ鳎瑫r(shí)也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，以下對(duì)基站建設(shè)過(guò)程中防雷地網(wǎng)工程在設(shè)計(jì)和施工方面作一簡(jiǎn)要論述，從而對(duì)山區(qū)基站地網(wǎng)工程建設(shè)進(jìn)行探討、總結(jié)。1. 概述韶關(guān)地處粵北山區(qū)，移動(dòng)通信基站大部分建在丘陵、山地之上，要做好基站防雷，地網(wǎng)（接地體）的施工技術(shù)方案是否合理可行是影響防雷效果的關(guān)鍵所在。GSM七期乳源營(yíng)業(yè)部武豐基站建在韶關(guān)西北部的石灰?guī)r山區(qū)，山高路峭，地質(zhì)差異大，防雷地網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工十分困

2、難，是一個(gè)典型的石灰?guī)r地質(zhì)基站，以此基站為例對(duì)我公司山區(qū)基站地網(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工，以及工程質(zhì)量和造價(jià)控制有很好的借鑒。2. 基本情況石灰?guī)r地區(qū)地質(zhì)具有山高石多，土層薄，植被少，缺水干燥，土壤電阻率高，接地性能差等特點(diǎn)。乳源武豐基站地處京珠高速公路乳源縣大橋鎮(zhèn)路段旁，屬典型的石灰?guī)r地帶?；窘ㄔ陔x平地高約300米的武豐山山頂上，此山東北面成7080度坡度，大多為堅(jiān)硬、尖聳銳利的石灰?guī)r，正西面連接另一山頭成東西走向的山脊背，西南約為45度坡度的樹(shù)林地帶。地質(zhì)分布大致是：基站50米范圍內(nèi)多為石灰?guī)r，石縫中間陷有淺層含碎石的黃泥土，深淺不一，但都不超過(guò)1米，由于長(zhǎng)期缺水，土壤十分干燥，電阻率間于20003

3、000·m；西南面80米以下樹(shù)木漸多，土質(zhì)相對(duì)較為潮濕，電阻率間于400800· m，離基站250米處有一泉水口。據(jù)此地質(zhì)條件，如按常規(guī)的設(shè)計(jì)、施工是難以達(dá)到技術(shù)要求的，我分公司工程管理中心和防雷地網(wǎng)施工單位的技術(shù)人員通過(guò)深入的調(diào)查研究，細(xì)致分析，采用了有效可行的技術(shù)方案。3. 設(shè)計(jì)思路和技術(shù)方案移動(dòng)通信基站防雷設(shè)計(jì)必須根據(jù)基站所處的具體位置、環(huán)境因素、所在地區(qū)的雷暴強(qiáng)度來(lái)確定基站的雷電保護(hù)措施和方法，充分利用有利條件（如基礎(chǔ)接地、接地性能好的地質(zhì)等）和當(dāng)今先進(jìn)的防雷技術(shù)，綜合防雷，既能做到長(zhǎng)效達(dá)標(biāo)，又能降低成本。武豐基站防雷地網(wǎng)設(shè)計(jì)就是根據(jù)以上思路進(jìn)行的。3 . 1 設(shè)計(jì)

4、依據(jù)根據(jù)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50057-2000）、通信局（站）接地設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)定（YDJ26-89）、移動(dòng)通信基站防雷與接地設(shè)計(jì)規(guī)范（YD5068-98）及有關(guān)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)、施工。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料統(tǒng)計(jì)，韶關(guān)地區(qū)年平均雷暴日為53天，基站屬第二類(lèi)防雷建筑物，按二類(lèi)防雷等級(jí)設(shè)防，接地電阻要求在5及以下。3 . 2 充分利用基礎(chǔ)接地首先在土建工程開(kāi)工，基礎(chǔ)開(kāi)挖，綁扎好基礎(chǔ)鋼筋后即安排防雷地網(wǎng)施工隊(duì)進(jìn)場(chǎng)。因深基坑有較好的接地性能，故在每個(gè)基坑底各打入兩條垂直接地體（在基坑的對(duì)角打入），把基礎(chǔ)網(wǎng)筋焊成0.5m×0.5m網(wǎng)格并與柱主筋、垂直接地體相互連通。在基礎(chǔ)梁鋼筋綁扎好后

5、，利用基礎(chǔ)梁的兩條主筋環(huán)形焊通，并與柱筋連接，屋面梁筋施工時(shí)同樣環(huán)形焊通，再與柱筋焊接連通。這樣，垂直接地體、基礎(chǔ)網(wǎng)筋、地梁鋼筋、柱筋、屋面梁筋做到了有效連接，利用柱筋作引下線(xiàn)，并與所有構(gòu)件如門(mén)窗、鋼架可靠連通，形成一個(gè)“法拉第籠”，可防直擊雷和抑制雷電磁干擾。在機(jī)房頂安裝的鐵塔作為接閃部分，其四角的基座應(yīng)與四周柱子引出的柱筋焊接連通。由于防雷接地和設(shè)備接地共用，設(shè)備接地線(xiàn)最好從“中性點(diǎn)”引出，這樣可避免由于高電位引入引起反擊，造成對(duì)用電設(shè)備的損壞。具體做法是在基站基礎(chǔ)內(nèi)用水平接地體（-40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼）與四周接地網(wǎng)連接，中間交叉的“十字點(diǎn)”，就是“中性點(diǎn)”。另外，采用“一

6、點(diǎn)接地”方式，即從“中性點(diǎn)”引出至匯流銅排，再接至每個(gè)設(shè)備，這可有效消除公共阻抗耦合和低頻接地環(huán)路引起的干擾。3 . 3 利用環(huán)形接地和進(jìn)行等電位處理環(huán)形接地網(wǎng)就是把接地體沿建筑物周?chē)鷩梢粋€(gè)封閉環(huán)。武豐基站沿基站周?chē)扛?5米開(kāi)挖地網(wǎng)，設(shè)三圈（水平接地體用-40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體用50mm×5mm×2500mm熱鍍鋅角鋼），并沿四個(gè)方向連通。這樣接地網(wǎng)可使到界面以?xún)?nèi)的電場(chǎng)分布比較均勻，減少跨步電壓對(duì)人的危害，也減少室內(nèi)在被雷擊時(shí)由于地面電位梯度大而容易產(chǎn)生對(duì)設(shè)備高壓反擊的危險(xiǎn)。等電位處理就是把建筑物內(nèi)的所有金屬物進(jìn)行連接。武豐基站主要是電源、信號(hào)

7、線(xiàn)外套金屬管埋地進(jìn)入，并與防雷接地連接。這樣當(dāng)雷電襲擊時(shí)在這建筑物內(nèi)部，大體是等電位的，因而不會(huì)發(fā)生內(nèi)部設(shè)備被高電壓反擊和人被雷擊事故。3 . 4 填埋高效、長(zhǎng)效的的接地模塊和增加水平接地體，改良接地性能。由于武豐基站四周大多為石灰?guī)r，土層淺、干燥、電阻率大，垂直接地體難以打入。從理論上講：“由于沖擊電流陡度高，在沖擊電流的情況下，僅僅利用接地網(wǎng)很小的一塊面積”，所以地網(wǎng)設(shè)計(jì)盡量在基站周?chē)昂苄〉囊粔K面積”內(nèi)布好接地極。因此，選擇高效、長(zhǎng)效的接地模塊沿基站四周填埋是十分必要的。具體做法是：在基站周?chē)x擇泥土相對(duì)較多的小塊范圍，挖2.5m×1.5m×1.2m（長(zhǎng)×寬

8、×深）的基坑進(jìn)行填埋，在模塊周?chē)嗖荚O(shè)水平接地體，并從山腳下挖取電阻率較低的土壤（如粘土、黑土等）替換山上電阻率較高的泥土，回填后進(jìn)行夯實(shí)。接地模塊共八塊，采用廣州市番禺立信防雷科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為“PE-2A”的接地模塊，其工作原理是利用該接地模塊具有導(dǎo)電性好、性能穩(wěn)定、具擴(kuò)散性、不溶于水但易吸水的性能，通過(guò)金屬芯棒與泄流裝置引下線(xiàn)連接，使雷電流得以迅速泄放到大地。這樣大大地改良基站周?chē)鼐W(wǎng)的接地性能，增強(qiáng)了防雷效果。3 5 變壓器地網(wǎng)與機(jī)房地網(wǎng)做到有效連接武豐基站的電力變壓器安裝在離機(jī)房約20米處，變壓器地網(wǎng)與機(jī)房地網(wǎng)每隔5m相互焊接連通，相互組成一個(gè)周邊封閉的地網(wǎng)。3 .

9、6 因地制宜，選擇土層深、潮濕、土壤電阻率低的方向開(kāi)挖地網(wǎng)因西南面土層相對(duì)較深，樹(shù)木多，土質(zhì)較為潮濕，接近山腳處還有一泉水口。因此，地網(wǎng)主要從這方向伸展，并伸至泉水潮濕處。地網(wǎng)的平面布置見(jiàn)下圖: 實(shí)踐證明, 乳源營(yíng)業(yè)部武豐基站防雷地網(wǎng)的施工技術(shù)方案是可靠、合理的，成本也得到了控制（總費(fèi)用為3.5萬(wàn)元），各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)達(dá)到了要求, 接地電阻經(jīng)測(cè)量為4.2，符合5.0以下的要求。基于這種設(shè)計(jì)思路和技術(shù)措施，GSM八期和九期基站在類(lèi)似的地質(zhì)條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，很好地達(dá)到了規(guī)范要求，成本也得到了控制。4. 防雷地網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題4 . 1 防雷的設(shè)計(jì)、施工與土建的設(shè)計(jì)、施工應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，這

10、樣才能充分利用基礎(chǔ)接地，節(jié)省成本，提高防雷效果。4 . 2 在防雷地網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工中，接地體最好不超過(guò)最長(zhǎng)有效長(zhǎng)度，由于雷電沖擊電流陡度高，電脈沖在接地中傳播速度是有限的，故當(dāng)接地體長(zhǎng)度超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，實(shí)際對(duì)散逸雷電流作用不大。接地體有效長(zhǎng)度按下式確定：l=2l 接地體的有效長(zhǎng)度，單位: m 土壤電阻率， 單位: ·m4 . 3 在實(shí)際測(cè)量中，有時(shí)應(yīng)用沖擊接地電阻與工頻接地電阻的換算。在雷電沖擊電流作用下，土壤接地性能會(huì)有所變化，電阻減少。在土壤電阻率高的地區(qū)施工時(shí)，測(cè)量的工頻接地電阻往往比較大，如及時(shí)進(jìn)行換算，沖擊接地電阻達(dá)要求時(shí)，則可視為達(dá)到要求，這樣有助于節(jié)省成本，減少不必要的開(kāi)支。沖擊接地電阻與工頻接地電阻的換算按下式確定：R=ARiR工頻接地電阻，單位: A換算系數(shù)，通常在1.03.0之間（參考華南理工大學(xué)蘇邦禮教授1996年編著的雷電與避雷工程）。Ri沖擊接地電阻，單位: 4 . 4 防止跨步電壓對(duì)人產(chǎn)生危害。當(dāng)雷擊時(shí)雷電流從接地裝置向土地散逸，各點(diǎn)之間有電壓存在，當(dāng)人站在接地裝置附近地面時(shí)，電流從人體上流過(guò)，當(dāng)跨步電壓足夠大時(shí)，對(duì)人的生命是有危害的。所以在實(shí)際施工中，在基站的人行道或離人行道3m內(nèi)開(kāi)挖地網(wǎng)，水平接地體埋深