通信機房防雷接地分解

1、通信機房防雷與接地通信機房防雷接地分解第1頁主要內(nèi)容富蘭克林與避雷針雷擊主要路徑等電位連接接地電阻值 基站地網(wǎng)電源SPD最大通流量與接地之間關(guān)系光纜內(nèi)金屬構(gòu)件接地處理饋線SPD是否需要安裝問題饋線接地點處理標準防雷器選擇通信機房防雷接地分解第2頁一 富蘭克林與避雷針 避雷針 創(chuàng)造者B Franklin 是電學(xué)先驅(qū)B富蘭克林誕生三百周年。他在171月17日生于美國波士頓。在大氣電學(xué)方面，他第一個發(fā)覺雷電是由電造成。他發(fā)覺閃電是一個電荷，這有很大實際用途。他知道電流可被針尖吸引，但不知道閃電是否也會被吸引。一七五二年，他進行了有名、但也是危險試驗。試驗在費城郊野進行，在一個行雷閃電日子，他把一只鑲

2、有金屬在頂部風(fēng)箏放入云層去，連接風(fēng)箏下端線上則系著鑰匙，當(dāng)行雷閃電之際，他即用手緊握鑰匙，當(dāng)即感覺一個輕微震動，流經(jīng)拳頭，然後經(jīng)過身體，進入地面。他事後說，那種震動有如電池所產(chǎn)生一樣。由此他證實了天電是一個放電現(xiàn)象，創(chuàng)造了避雷針。 圖1：富蘭克林放風(fēng)箏進行雷電試驗通信機房防雷接地分解第3頁 避雷針是是一根簡單安裝在高層建筑物上金屬針，稱為接閃器，再加上引下線和接地極，就成為一套完整防護直擊雷裝置。200多年來避雷針有效地保護了各種建筑物和工業(yè)設(shè)施，避雷針防雷原理就在于它能接閃雷電流，并順利地將其引導(dǎo)進入大地，而保護它下面或它周圍建筑物不受雷擊。避雷針泄放雷電流時，在其周圍將產(chǎn)生強烈電磁幅射干擾

3、。在以前，或者說對于普通建筑物，機器，或人類，這種電磁幅射不會帶來顯著危害?？墒堑搅水?dāng)代社會今天，計算機和其它精密儀器設(shè)備在各行各業(yè)大量應(yīng)用，情況就不一樣了。通信機房防雷接地分解第4頁 在這些精密儀器設(shè)備中，存在大量微電子器件，尤其是計算機芯片。在這些芯片中，集成著大量微小電子元件，它們很小，它們之間絕緣也十分微弱。它們工作在幾伏低電壓下。避雷針引導(dǎo)雷電流產(chǎn)生強烈電磁幅射將在這些電子器件回路中感應(yīng)生成過電壓，這種過電壓將有極大可能性擊穿集成電路芯片中元件之間絕緣，摧毀這些芯片，造成對這些精密儀器設(shè)備不可填補損壞。 通信機房防雷接地分解第5頁從上世紀70年代早期美國消雷器到90年代早期半導(dǎo)體消雷

4、器、左右出現(xiàn)各類優(yōu)化避雷針,以及八十年代放射源避雷針，到法國依麗（Helita）Pulsar大氣高脈沖電壓避雷針（Atmospheric high pulse voltage lightning conductor），到九十年代富蘭克林避雷針（Franklin conductor）、圣埃爾摩避雷針（Saint Elmo lightning conductor），到現(xiàn)在各種型號提前放電避雷針:通信機房防雷接地分解第6頁如拓海通用（TOHI）易敵雷（Indelec）（E.S.E）主動式提前放電避雷針;以及杜爾梅森衛(wèi)星（Satelit）提前放電避雷針，西班牙Ingesco企業(yè)PDC系列主動式早期放電

5、避雷針，等等。 這些都屬于非常躲避雷針。半導(dǎo)體消雷器宣傳它對雷電有兩種作用.一是能夠中和云中電荷,二是能夠限制雷電流大小.而各類優(yōu)化避雷針宣傳主要作用是能夠改變雷電流波形陡度,減小雷電流幅值.其實這些都是人們?yōu)榱耸袌鲋圃斐鰜砉适?。通信機房防雷接地分解第7頁主動式提前放電避雷針(E.S.E）依據(jù)宣傳資料介紹主要有兩個作用，一是它能夠“主動放電”，或“提前放電”，或“早期放電”。即這些避雷針比普通避雷針含有更加好引雷性能。二是將它提前放電時間換算成提前放電距離后，相當(dāng)于增加了避雷針高度，從而能夠增大保護半徑。在相同接地網(wǎng)（極）和引下線情況下，一根等高普通金屬針作接閃器與一支昂貴洋避雷針作接閃器能夠

6、得到一樣保護效果和保護半徑。通信機房防雷接地分解第8頁國際學(xué)術(shù)界對以法國為首ESE避雷針，并對其提出對應(yīng)標準草案持完全否定態(tài)度。17位屬于ICLP（International Conference on Lightning Protection，國際防雷保護會議）科學(xué)委員會組員科學(xué)家，簽發(fā)了一個聯(lián)合申明，反對ESE避雷針技術(shù)。這些科學(xué)家代表了15個國家，包含美國、日本、英國、和12個大陸歐洲國家。 通信機房防雷接地分解第9頁接閃器 建筑物接閃器（國家標準GB50057-94要求接閃器由避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)格）；建筑物柱內(nèi)鋼筋；基礎(chǔ)接地體組成。通信機房防雷接地分解第10頁二 雷擊主要引入路徑

7、雷電能夠從基站通信設(shè)備四個接口影響移動通信基站正常工作，如圖所表示： 通信機房防雷接地分解第11頁1）電源端口一直是雷電保護重點，相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，雷擊造成設(shè)備損壞90以上都是與電源端口相關(guān)接口。2）天饋端口雷電保護，標準要求SPD作為饋線能夠選擇保護器件（不是必須）。但對于饋線雷電保護接地卻有明確要求：鐵塔上架設(shè)波導(dǎo)饋線、同軸電纜金屬外護層應(yīng)分別在上、下端及進入機房入口處外側(cè)就近接地，當(dāng)饋線及同軸電纜長度大于60m時，其外護層宜在塔中間部位增加一個接地連接點,接地連接線截面為大于10mm2。 另外饋線接地線應(yīng)防止從雷電引下線，尤其是從鐵塔角引接。當(dāng)基站采取房頂鐵塔方式時，饋線入口處接地排必須

8、接在地網(wǎng)上，而不宜接在房頂鐵塔塔基上，從而防止雷電流直接進入機房。通信機房防雷接地分解第12頁3）信號及系統(tǒng)端口：因為基站為了實現(xiàn)無人值守，采取了環(huán)境監(jiān)控裝置3)站內(nèi)傳輸設(shè)備與基站發(fā)射機等相連信號線，這些信號端口對于雷電抗擾度是較弱，基站經(jīng)常有信號接口雷擊損壞統(tǒng)計，而且在采取屏蔽線時一樣有雷擊造成信號接口雷擊損壞統(tǒng)計，在K56內(nèi)容中基站設(shè)備信號端口沒有提供耐受浪涌電壓（電流）指標要求，耐受能力依據(jù)沒有，怎能評判是否對信號端口進行保護（當(dāng)然包含電源設(shè)備耐受浪涌電壓/電流指標）。4）接地端口主要是瞬間電位升對設(shè)備影響； 通信機房防雷接地分解第13頁對于接地端口主要是瞬間電位升對設(shè)備影響，移動機房設(shè)

9、備直流供電普通采取兩種形式：24V（直流負接地）和-48V（直流正接地），而這兩種形式供電都是需要接地。當(dāng)有雷擊經(jīng)過地網(wǎng)泄放時，則會造成瞬間電位抬升，這么就使得直流電源正負極瞬態(tài)電位差很大，造成設(shè)備敏感部位（整流模塊和收發(fā)信機等）損壞。因為地電位抬升有時會從前端（開關(guān)電源直流輸出口）引入損壞設(shè)備，也有可能從后端（用電設(shè)備如GSM直流輸入口）引入損壞設(shè)備，所以應(yīng)在直流電源兩端分別加裝防雷器，形成直流電源正、負極與地瞬態(tài)等電位。通信機房防雷接地分解第14頁預(yù)防因地電位升高造成電位還擊損壞設(shè)備。以往對阻性耦合，地電位升影響僅僅是理論分析上，在實際應(yīng)用結(jié)果統(tǒng)計上，現(xiàn)場基站開關(guān)電源那邊直流SPD雷擊損壞

10、情況還極少見，下面是在其它省、某地域直流SPD擊壞照片，顯示了加在開關(guān)電源直流端SPD被雷電擊壞情況，從擊壞情況能夠看出地電位升高產(chǎn)生能量還是相當(dāng)可觀。所以基站開關(guān)電源直流SPD不是可裝可不裝問題，在雷暴日較多、雷電強度較大地域，尤其是有鐵塔基站，在開關(guān)電源直流端一定需要加裝直流SPD進行保護。通信機房防雷接地分解第15頁通信機房防雷接地分解第16頁三、等電位連接1、基站內(nèi)經(jīng)常遭雷擊損壞設(shè)備情況 曾遭雷擊損壞設(shè)備：電源類占88%（變壓器、配電箱、穩(wěn)壓器、整流模塊、空調(diào)主板、照明系統(tǒng)），信號類占12%（GSM或CDMA設(shè)備關(guān)鍵CPU、用戶板、監(jiān)控、傳感器、消防控制板、小微波）。 通信機房防雷接地

11、分解第17頁2 基站內(nèi)經(jīng)常遭雷擊損壞設(shè)備原因與分析這些設(shè)備損壞都是因為機房內(nèi)一些設(shè)備電源線、信號線遭受雷擊或有感應(yīng)過電壓時，使得本身電位抬高。而其它設(shè)備仍處于低電位或零電位狀態(tài)，因為機房內(nèi)設(shè)備經(jīng)過電源線或信號線都有若干聯(lián)絡(luò)，這么就在設(shè)備間形成了等電位差，造成了設(shè)備絕緣及內(nèi)部元器件被擊穿所至。 機房設(shè)備接地方式等效圖普通如圖一所表示，當(dāng)有雷擊時，會在接地引線上產(chǎn)生較大電位差，這個電位差有時足以使設(shè)備損壞。 通信機房防雷接地分解第18頁設(shè)備A設(shè)備B地電位抬高U=Ldi/dt+IR零電位 這個電位差，可依據(jù)下式算出：U=Ldi/dt+IR，如引線長1m，入侵雷電流為20kA(8/20us),則每米導(dǎo)

12、線上電壓降為3.6kV,如接地線長度為5米則地電位抬高為18kV。 通信機房防雷接地分解第19頁為了減小此電位差，可采取如圖所表示方法加以改造，這時電位差，可依據(jù)下式算出：U=Ldi/dt+IR如引線長1m，入侵雷電流為20kA(8/20us),則每米導(dǎo)線上電壓降為3.6kV，假如等電位連接點提升到a點（a至設(shè)備B之間為0.5m, a至PE之間為4.5m ），則設(shè)備A和設(shè)備B之間電位差降為原來十分之一1.8kV，此改造方法適合用于機房設(shè)備較多情況下使用。 采取右圖所表示方法改造后設(shè)備間電位差會更低，效果更加好。 a設(shè)備A設(shè)備B地電位抬高U=Ldi/dt+IRa設(shè)備A設(shè)備Ba地電位抬高U=Ldi

13、/dt+IR通信機房防雷接地分解第20頁3 通信用開關(guān)電源必須和電源一級SPD進行等電位連接 移動基站機房設(shè)備等電位連接，普通都忽略了一個至關(guān)主要步驟，就是開關(guān)電源與電源一級SPD之間等電位連接。因為普通從交流配電箱配送到開關(guān)電源都是三相四線形式電源，不做等電位連接等效形式如圖所表示： 通信機房防雷接地分解第21頁被保護設(shè)備SPDU1U2U3以上是SPD安裝后殘壓示意圖。當(dāng)有雷電流時，其中：U1為從配電箱到SPD連線上殘壓；U2為SPD本身殘壓；U3為從SPD接地端子到接地匯流排間連線殘壓。這時，加在被保護設(shè)備上殘壓為：U改造前=U1+U2+U3 SPD與被保護設(shè)備等電位通信機房防雷接地分解第

14、22頁為了減小加在被保護設(shè)備上殘壓，我們能夠采取如圖所表示方法，即在SPD接地端子與被保護設(shè)備接地匯流排間加一根等電位連接線。此時加在被保護設(shè)備上殘壓為：U改造后=U1+U2 或 U改造后= U改造前-U3當(dāng)有雷電流（8/20s）時，在導(dǎo)線上產(chǎn)生電壓降可按下式計算： 假如引線長1米，入侵雷電流為20kA（8/20us），則每米導(dǎo)線上電壓降為：V= 11.44(H)20(kA)/8(s )+IR11.44(H)20(kA)/8(s )=3.6（kV） 通信機房防雷接地分解第23頁4、機房內(nèi)等電位連接 4.1 機房內(nèi)接地匯流排改造在機房走線架上依據(jù)走線架位置新設(shè)一組環(huán)形（日字形或口字形）接地匯流排

15、，材料采取303mm銅排。要求環(huán)形接地匯流排為全封閉且電氣連通。環(huán)形接地匯流排在靠近墻壁兩側(cè)用膨脹螺栓和絕緣子將其固定在墻壁上，位于走線架上兩側(cè)可用螺釘直接固定在走線架上。依據(jù)實際情況，位于走線架上接地排可豎立在走線架上，也可橫放在走線架上。接地引下線應(yīng)就近與環(huán)形接地匯流排可靠連接。對于公用建筑或租用民房還應(yīng)將房間里柱子柱鋼筋敲出，也與接地匯流排電氣連通。 機房內(nèi)各設(shè)備應(yīng)用不銹鋼螺釘就近與環(huán)形接地排可靠連接。包含交流配電箱、開關(guān)電源、GSM設(shè)備、SDH設(shè)備、DDF、環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、走線架、金屬門窗等。 尤其說明：假如機房內(nèi)空間位置、設(shè)備擺放情況不能完全做環(huán)形地排，可采取將局部設(shè)備做環(huán)形地排后，再

16、與其它設(shè)備電氣連通。 通信機房防雷接地分解第24頁4 接地電阻值原來全部通信局（站）防雷檢測技術(shù)人員，尤其是來自氣象局防雷中心檢測人員，一提到建筑物、通信局（站）防雷接地檢測，第一反應(yīng)是接地電阻檢測，檢測合格判斷是接地電阻值是否符合各類標準要求，好象只要接地電阻符合要求，那么建筑物、通信局（站）防雷接地問題就處理了，防雷檢測工作就完事大吉了！。建筑物、通信局（站）地網(wǎng)接地電阻基本上是人們對于防雷接地合格判定唯一依據(jù)。ITU接地手冊認為：為進行防雷，也難以設(shè)置人員保護所需明確接地電阻。直擊雷所帶來電流從幾百到30萬安培不等，這種電流假如經(jīng)過電阻為1歐姆，理論上能產(chǎn)生非常危險電勢。只試圖到達1歐姆

17、電阻，這是不合理。有經(jīng)驗表明，假如接地電阻為10歐姆，對大樓、變壓器、傳輸線路、塔和其它外露構(gòu)件防雷保護就變得非?？煽?。本標準是年3月6日頒布，其實作為標準主要起草人，當(dāng)初作為另外一個標準主要起草人，已經(jīng)完成了YD5098-2005通信局（站）防雷接地工程設(shè)計規(guī)范報批稿，即使YD5098-2005條款在這以后有所改變，但標準內(nèi)容及關(guān)鍵沒有任何改變，在新標準中已經(jīng)將通信局（站）接地合格判定依據(jù)從接地電阻值變換為另外一個方式。 通信機房防雷接地分解第25頁比如：對于綜合通信大樓、數(shù)據(jù)通信局或者市話局其地網(wǎng)應(yīng)利用建筑體基礎(chǔ)部分混凝土內(nèi)鋼筋和圍繞建筑體四面敷設(shè)環(huán)形接地體（由垂直和水平接地體組成）及與之

18、相連電纜屏蔽層和各類管線相互焊接組成。在標準中沒有提及綜合通信大樓地網(wǎng)接地電阻問題，這里僅對地網(wǎng)組成提出了明確要求，但其地網(wǎng)接地電阻值被認為能夠忽略。中訊郵電設(shè)計院在1998年以來對全國各個運行商通信局（站）改造時，這一觀點得到了廣泛應(yīng)用。在我們咨詢改造得通信局（站）普通都是將原有局站內(nèi)建筑物地網(wǎng)及機房進行連接，組成環(huán)形地網(wǎng)。接地電阻值沒有檢測過、也不考慮局方提供接地電阻值（僅僅作為參考），防雷接地改造后局（站）經(jīng)過多年統(tǒng)計，基本上沒有雷擊發(fā)生設(shè)備擊壞統(tǒng)計。 總而言之，因為通信局（站）聯(lián)合接地利用建筑物其鋼筋混凝土基礎(chǔ)已經(jīng)是能夠取得可得到最低接地電阻值以及設(shè)備在此條件下可能得到接地電阻值。伴隨

19、技術(shù)進步，工程設(shè)計實踐應(yīng)用逐步深入，尤其是模擬技術(shù)與數(shù)字技術(shù)發(fā)展、銅線與光纖技術(shù)演變引發(fā)差異，原來模擬技術(shù)因為實線引發(fā)局間電位問題，已經(jīng)得到處理。所以標準中沒有再提及交換設(shè)備對接地電阻值要求，標準條文是嚴格，既對全部建筑物地網(wǎng)進行環(huán)形連接方式組成最大面積，來代替對接地電阻值大小要求。通信機房防雷接地分解第26頁世界各個國家對于基站接地電阻都有明確要求，世界著名移動通信設(shè)備生產(chǎn)商也在標準中明文要求了接地電阻值，按照原YD5068-1998移動通信防雷接地設(shè)計規(guī)范要求，基站接地電阻要求為5，接地電阻5要求是否能滿足基站防雷需要，接地電阻5要求在大地電阻率較高地域是否能夠到達呢？。經(jīng)過中訊郵電咨詢設(shè)

20、計院對這個問題長達10幾年時間，最早研究結(jié)果發(fā)表在廣東全國微波站防雷會議上一篇微波站地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計問題考慮與接地電阻測量論文，該文改變?nèi)藗児逃袀鹘y(tǒng)觀念，并被當(dāng)初多個省微波局列為規(guī)范，做為處理接地電阻問題方法，以后我們和廣東移動合作移動通信基站地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計及新型綜合防雷接地處理方案，以及與廣東移動通信有限責(zé)任企業(yè)江門分企業(yè)移動通信基站防雷接地科學(xué)研究合作項目先后在項目中得到應(yīng)用，結(jié)果證實該論點是正確，而且在其它省基站也得到了廣泛得應(yīng)用。新標準基本上對基站接地電阻是這么處理：當(dāng)基站所在地域大地電阻率較低時，基站地網(wǎng)接地電阻普通小于10，當(dāng)采取環(huán)形接地時，地網(wǎng)面積普通應(yīng)大于100m2；當(dāng)基站土壤電阻率

21、大于1000m時，可不對基站接地電阻給予限制，但要求其地網(wǎng)等效半徑應(yīng)大于等于20m，并在地網(wǎng)四角加以10m20m輻射型接地體。地網(wǎng)環(huán)形接地體周圍能夠依據(jù)地形、地理情況決定其形狀。通信機房防雷接地分解第27頁 五基站地網(wǎng)5.1 基站地網(wǎng)組成移動基站地網(wǎng)由機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)或者由機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)和變壓器地網(wǎng)組成，基站地網(wǎng)應(yīng)充分利用機房建筑基礎(chǔ)（含地樁）、鐵塔基礎(chǔ)內(nèi)主鋼筋和地下其它金屬設(shè)施作為接地體一部分。 1）機房地網(wǎng)：機房地網(wǎng)應(yīng)沿機房建筑物散水點外設(shè)環(huán)形接地裝置，同時還應(yīng)利用機房建筑物基礎(chǔ)橫豎梁內(nèi)兩根以上主鋼筋共同組成機房地網(wǎng)。當(dāng)機房建筑物基礎(chǔ)有地樁時，應(yīng)將地樁內(nèi)兩根以上主鋼筋與機房地網(wǎng)焊接連

22、通。2）鐵塔地網(wǎng)：當(dāng)鐵塔位于機房旁邊時，應(yīng)采取40mmx4mm熱鍍鋅扁鋼將鐵塔地基四角塔腳內(nèi)部金屬構(gòu)件焊接連通組成鐵塔地網(wǎng)，其地網(wǎng)網(wǎng)格尺寸不應(yīng)大于3m3m，其周圍為封閉式，鐵塔地網(wǎng)與機房地網(wǎng)之間應(yīng)每隔3m5m相互焊接連通，連接點不應(yīng)少于兩點。 3）變壓器地網(wǎng)：當(dāng)電力變壓器設(shè)置在機房內(nèi)時，可共用機房及鐵塔地網(wǎng)組成聯(lián)合地網(wǎng)；當(dāng)電力變壓器設(shè)置在機房外，且距機房地網(wǎng)邊緣大于30m時，宜設(shè)獨立地網(wǎng)；若電力變壓器設(shè)置距機房地網(wǎng)邊緣30m以內(nèi)時，變壓器地網(wǎng)與機房地網(wǎng)或鐵塔地網(wǎng)之間應(yīng)連接焊通，普通宜在兩處連通焊接連通，以相互組成一個周圍封閉地網(wǎng)。通信機房防雷接地分解第28頁5.2 基站不一樣構(gòu)筑物地網(wǎng)形式1）

23、鐵塔建在機房上地網(wǎng) 當(dāng)鐵塔位于機房屋頂時，鐵塔四腳應(yīng)與樓（房）頂避雷帶就近不少于兩處焊接連通，機房鐵塔除利用建筑物框架結(jié)構(gòu)建筑四角柱內(nèi)鋼筋作為雷電引下線外，且在鐵塔避雷針上設(shè)置專門雷電引下線（若鐵塔金屬構(gòu)件電氣連續(xù)可靠，鐵塔避雷針能夠不設(shè)置專門雷電引下線），在天線鐵塔避雷針引下線所接垂直接地體周圍施放液狀長期有效降阻劑，這么有利于增加雷電流泄流能力。接地系統(tǒng)除利用建筑物本身基礎(chǔ)還需要外設(shè)環(huán)形地網(wǎng)為其接地裝置，同時應(yīng)在機房地網(wǎng)四角設(shè)置20米左右水平接地體作為輻射式接地體，以利散流。機房內(nèi)接地排分為一側(cè)單獨設(shè)置或者兩側(cè)各一個接地排方式。通信機房防雷接地分解第29頁通信機房防雷接地分解第30頁2）鐵

24、塔四角包含機房地網(wǎng) 移動通信機房為框架結(jié)構(gòu)建筑，機房包含在鐵塔四角之內(nèi)，鐵塔避雷針應(yīng)專門設(shè)404熱鍍鋅扁鋼作為雷電引下線（若鐵塔金屬構(gòu)件電氣連續(xù)可靠，鐵塔避雷針能夠不設(shè)置專門雷電引下線），接地系統(tǒng)應(yīng)利用建筑物本身基礎(chǔ)和鐵塔四角外設(shè)環(huán)形地網(wǎng)為其接地裝置，接地網(wǎng)面積最小應(yīng)大于1515mm。若土壤電阻率大于1000m時采在原地網(wǎng)基礎(chǔ)上加附加輻射形接地體，即在地網(wǎng)四個角向外輻射20m左右水平接地體，在水平接地體終端附加垂直接地體，其水平接地體四面采取長期有效降阻劑處理。機房接地排分為一側(cè)單獨設(shè)置或者兩側(cè)各一個接地排。通信機房防雷接地分解第31頁通信機房防雷接地分解第32頁3）鐵塔建在機房旁邊地網(wǎng) 將機

25、房、鐵塔、變壓器地網(wǎng)相互獨立地網(wǎng)相互連通組成一個聯(lián)合地網(wǎng)，假如土壤電阻率較高地域，再在鐵塔地網(wǎng)遠離機房一側(cè)鐵塔兩角采取輻射型接地體，并在輻射型水平接地體周圍采取液狀長期有效降阻劑處理。通信機房防雷接地分解第33頁4）自立式鐵塔或者通信桿塔地網(wǎng) 自立式鐵塔普通采取塔基基礎(chǔ)內(nèi)金屬作為接地體，自立式鐵塔接地系統(tǒng)應(yīng)和建筑物接地以及避雷帶相連，宜圍繞機房做一個地網(wǎng)，其地網(wǎng)應(yīng)與自立式鐵塔地兩端相連。當(dāng)使用通信桿塔時，宜圍繞桿塔3m遠范圍設(shè)置封閉環(huán)形（矩形）接地體，并與桿塔地基鋼板四角可靠焊接連通。桿塔地網(wǎng)應(yīng)與機房地網(wǎng)每隔3m5m相互焊接連通一次。通信機房防雷接地分解第34頁5）利用辦公樓、大型建筑作為機房

26、地網(wǎng) 機房建在辦公樓、大型建筑地網(wǎng)，應(yīng)充分利用建筑物本身各類與地組成回路金屬管道（如消防水管），并與大樓頂避雷帶上或者在大樓頂避雷網(wǎng)預(yù)留接地端屢次連接，在條件允許情況下，應(yīng)將機房內(nèi)幾根柱子內(nèi)鋼筋與大樓頂避雷帶上或者在大樓頂避雷網(wǎng)預(yù)留接地端相互連在一起作為基站接地。通信機房防雷接地分解第35頁6）土壤電阻率較高、有引外接地時鐵塔建在機房旁邊時地網(wǎng)、桿塔建在機房旁邊時經(jīng)典地網(wǎng)設(shè)計通信機房防雷接地分解第36頁6 電源SPD最大通流量與接地之間關(guān)系因為基站防雷接地對于接地電阻值放寬了要求，基站接地電阻值不是那么主要了，但基站防雷接地系統(tǒng)確是必須！。接地網(wǎng)最正確面積大小確是非常主要。一個接地地網(wǎng)面積不論

27、有多大，在工頻時，是能夠把接地體表面近似地看成等位面，故接地網(wǎng)全部面積都能得到利用。不過，許多根接地體在地中組成網(wǎng)狀接地體，在沖擊電流作用下，當(dāng)土壤電阻率和介電系數(shù)一定時，接地網(wǎng)沖擊等效半徑就是一個常數(shù)，而沖擊等效半徑要比接地網(wǎng)面積等值半徑小得多，即在沖擊電流情況下，僅僅利用接地網(wǎng)很小一塊面積。在工頻時，接地電阻之所以和接地網(wǎng)面積平方根成反比，是因為接地網(wǎng)上電位比較均勻，全部接地體都起著散流作用，接地網(wǎng)得到充分利用緣故。但在雷電流作用下，情況就不一樣了。因為接地體電感作用，接地網(wǎng)電位展現(xiàn)不均勻性，離開雷電流引入點愈遠地方，接地體上電位就愈低，甚至電位為零，其改變規(guī)律按指數(shù)曲線衰減，只有雷電流引

28、入點附近一塊接地網(wǎng)才起著散流作用，而且散流程度與這一塊面積上電位分布成正比。通信機房防雷接地分解第37頁雷擊電流經(jīng)過接地系統(tǒng)流入大地，接地網(wǎng)提供了泄流渠道，接地電阻增加，自然還擊地電位提升，由地電位施加在電源配電線上對地電壓或者地對線電壓增加了。因為電流幅值很大，在接地體周圍形成強大電場，土壤展現(xiàn)電阻率，也受到電場強度影響，伴隨電場強度增加，也就是伴隨電流密度增加，土壤電阻率隨之降低，接地體周圍電場強度到達一定數(shù)值時，電壓和電流不是直線關(guān)系，而展現(xiàn)非線性，等效于接地電阻減小。地網(wǎng)接地電阻與引外線路耐雷水平成反比，依據(jù)基站所在地域土壤電阻率情況，在條件允許情況下，盡可能地降低基站地網(wǎng)接地電阻，這

29、是提升線路耐雷水平基礎(chǔ)。地網(wǎng)設(shè)計時，在大地電阻率較高情況下，采取對地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方式，表面上忽略了地網(wǎng)接地電阻值大小要求，其實接地電阻值不可防止增加了，從而造成地網(wǎng)地電位升高，由此提升SPD最大通流容量量級是必須。 通信機房防雷接地分解第38頁7 光纜內(nèi)金屬構(gòu)件接地處理進入基站光纜，其內(nèi)部金屬構(gòu)件加強芯和光纜PVC塑料內(nèi)金屬護層接地非常主要，按照ITU K25光纜接地有兩種方式，一是將光纜金屬構(gòu)件直接接地，另外是將光纜金屬構(gòu)件斷開不接地。在基站采取方式是前者。因為光纜普通都是架空引入機房，長距離架空光纜可能將雷電引入機房，懸掛光纜鋼絞線普通能夠經(jīng)過加絕緣子將光纜金屬構(gòu)件斷開不接地或鋼絞線直接接入

30、基站地網(wǎng)方式泄放雷電流。但光纜只有進入基站后，才能將光纜鋼芯和金屬護層接地。假如有光纜接頭盒，則光纜鋼芯和金屬護層在接頭盒內(nèi)接地，然后再引到光端機或綜合柜中，光纜鋼芯和金屬護層接地不良話，最多在光纜接頭盒附近對地發(fā)生放電現(xiàn)象。假如光纜進入基站后直接進入綜合柜，按照要求將光纜鋼芯和金屬護層直接接在專用接地端上，并用不少于16平方毫米多股銅線引到站內(nèi)第一級匯流排接地。但因為光纜鋼芯輕易接地，而光纜金屬護層在施工時往往不注意，沒有或接地不良，引發(fā)光纜鋼芯和金屬護層之間電位差，雷擊時光纜金屬護層在雷電作用下，對光纜鋼芯接地端放電，輕者金屬護層在雷電作用下，拉弧產(chǎn)生與接地端放電，重者致使光纜塑料外層燃燒

31、。燃燒后果非常嚴重，圖1是西南地域光纜塑料外層燃燒后嚴重后果，光纜燃燒后造成饋線燃燒情況。通信機房防雷接地分解第39頁通信機房防雷接地分解第40頁8 饋線SPD是否需要安裝問題ITU K.56無線通信基站雷電防護是ITU-T K系列標準中相關(guān)移動通信基站防雷接地技術(shù)性標準，最終修訂版本于頒布，該提議提供了天線塔同軸電纜內(nèi)外導(dǎo)體間是否安裝 SPD計算方法，其中雷電流峰值取自首次雷擊，而di/dt取自后續(xù)雷擊，此時條件最嚴酷。饋線電纜橫向電壓計算以下式： 式中， Ic：臨界雷電流 kA zt：饋線單位長度轉(zhuǎn)移阻抗 /m :：天線塔因子 無量鋼 L：同軸電纜長度 m rc：同軸電纜幾何平均半徑 mm

32、 rall：導(dǎo)體束中全部導(dǎo)體幾何平均半徑之和 mm通信機房防雷接地分解第41頁橫向電壓與接至電纜設(shè)備界面耐受能力比較，假如橫向電壓大于設(shè)備界面耐受能力，則必須安裝SPD,假如橫向電壓小于設(shè)備耐受能力則無須安裝SPD。經(jīng)過對管式塔、三角塔、四角塔計算，饋線電纜橫向電壓范圍為0.0060.050kV。不一樣雷暴區(qū)饋線電纜橫向電壓以下表：這些計算結(jié)果表明，全部數(shù)據(jù)都低于ITU所討論無線設(shè)備耐受能力, 在這最嚴酷計算條件下，計算結(jié)果能夠明確表明，移動通信基站天饋線普通不需要安裝SPD進行保護。假如基站采取微波中繼方式，微波電纜采取是多芯同種電纜（電源、控制、信號），應(yīng)在機房內(nèi)微波機直流端口加裝保護器。

33、因為雷擊鐵塔時，電纜饋線上電源線電位上升，其上升幅度為地網(wǎng)電壓與塔身電壓之和，而機房內(nèi)部電源系統(tǒng)電位上升幅度為地網(wǎng)電壓，二者之間壓差可能造成微波設(shè)備損壞。通信機房防雷接地分解第42頁9 饋線接地點處理標準基站饋線因為在避雷針保護下，依據(jù)雷電保護區(qū)劃分，直擊雷不可能直接擊到造饋線上，數(shù)十米饋線為了等電位連接、就近接地泄流需要，普通要求鐵塔上敷設(shè)同軸電纜金屬外護層及饋線應(yīng)分別在天線處、離塔處以及機房入口處外側(cè)就近接地；當(dāng)饋線及其它同軸電纜長度大于60m時，宜在鐵塔中部增加一個接地點，室外走線架始末兩端均應(yīng)接地。依據(jù)電磁兼容原理，饋線在機房入口處外側(cè)需要就近接地，而且同軸線接地引線應(yīng)在機房外直接與地

34、網(wǎng)連接接地方式。對于鐵塔在機房附近情況由上圖所表示。但對于建在機房上面鐵塔，饋線塔下接地點就非常主要了。通信機房防雷接地分解第43頁通信機房防雷接地分解第44頁從雷電流分配模型能夠看出，當(dāng)雷擊避雷針情況，95% 以上雷電涌電流流經(jīng)大樓立柱、墻壁。避雷針引線中雷電流僅僅是百分之幾百分比。而且入侵大樓雷電流幾乎全部集中在外墻，大樓內(nèi)柱子中電流僅占百分之幾以下。大樓內(nèi)雷電流幾乎全是沿縱向柱子入侵，除房頂外，橫向電流極少。那么避雷針引線中雷電流僅僅是百分之幾百分比，對于鐵塔保護饋線系統(tǒng)電磁場感應(yīng)電流更小可憐！。通信機房防雷接地分解第45頁計算結(jié)果表明，當(dāng)直擊雷雷電流是100kA時，流經(jīng)每個鐵塔四角塔體

35、鋼結(jié)構(gòu)雷電流，假設(shè)是均勻分配情況，即25kA/每塔體結(jié)構(gòu)，此時由雷電電磁場在饋線感應(yīng)電流不超出1kA。在4.5節(jié)對管式塔、三角塔、四角塔計算，饋線電纜橫向電壓范圍僅為0.0060.050kV。尚若對于建在機房上面鐵塔，饋線塔下接地點，假如不是直接接在地網(wǎng)上，而是接在鐵塔塔體一角話，雷電流分布就大不一樣了，原本經(jīng)過鐵塔塔體、建筑物柱子鋼筋流入大地25kA/每塔體雷電流，就分為兩過渠道，雷電流一是經(jīng)過建筑物柱子鋼筋流入大地，二是由雷電電磁場在饋線不超出1kA感應(yīng)電流加上由塔體、塔角分流到饋線、設(shè)備外殼、接地線流入大地雷電流，變?yōu)閿?shù)千安、甚至10kA以上，即增加了雷電流流入基站機房渠道與量級。江門基

36、站主要是鐵塔建在機房上面機房，在防雷接地改造中，將接在鐵塔角饋線接地線改為了直接接入地網(wǎng)方式。通信機房防雷接地分解第46頁10、 SPD分類及功效要求 10.1浪涌保護器 浪涌保護器（Surge Protective Devices簡稱SPD）在通信局（站）是用于各類通信系統(tǒng)對各種雷電電流、操作過電壓等進行保護器件。SPD能夠分為： 1）開關(guān)型（間隙型）SPD（ Switching type SPD） 安裝在普通建筑物外, （按照IEC 1312-3要求，普通用在LPZ0B- LPZ1區(qū)）用于電源系統(tǒng)SPD，開關(guān)型SPD由放電間隙、石墨等材料組成，或者由間隙和限壓型器件組合SPD。 2） 限壓

37、型SPD Voltage limiting type SPD 安裝在防雷區(qū)建筑物內(nèi)SPD，可疏導(dǎo)8/20s模擬雷電沖擊電流。限壓型SPD普通由氧化鋅壓敏電阻（MOV）或半導(dǎo)體放電管（SAD）等元器件組成，在通信局（站）推薦使用限壓型SPD。 另外由MOV與濾波器、半導(dǎo)體放電管（SAD）與MOV等電路能夠組成混合型SPD。通信機房防雷接地分解第47頁9.2 在通信局（站）不允許使用SPD類型 10.2.1 開關(guān)型（間隙型）及其組合型 標準中提及了開關(guān)型及開關(guān)組合型電涌保護器不應(yīng)在通信局(站)低壓配電系統(tǒng)中使用，其主要依據(jù)是：其一：在中華人民共和國通信行業(yè)標準YD1235.1-通信局(站)低壓配電

38、系統(tǒng)用電涌保護器技術(shù)要求、YD1235.2-通信局(站)低壓配電系統(tǒng)用電涌保護器測試方法、YD5098-通信局站防雷接地設(shè)計規(guī)范）標準中均已要求其不宜在除N-PE以外其它保護模式下使用，而從當(dāng)前通信局(站)低壓配電系統(tǒng)使用情況來看，諸如因為其在通信局(站)使用中存在工頻續(xù)流造成通信局(站)燃燒事故和因為其響應(yīng)時間配合失調(diào)造成被保護設(shè)備雷擊事故等問題很多，實踐證實其科學(xué)性、安全性、可靠性和穩(wěn)定性都是無法同限壓型電涌保護器相提并論；而從當(dāng)前通信局(站)低壓配電系統(tǒng)使用情況來看，諸如因為其在通信局(站)使用中存在工頻續(xù)流造成通信局(站)燃燒事故和因為其響應(yīng)時間配合失調(diào)造成被保護設(shè)備雷擊事故等問題很多

39、，實踐證實其科學(xué)性、安全性、可靠性和穩(wěn)定性都是無法同限壓型浪涌保護器相提并論；直擊雷雷擊通信局(站)并侵入到0B區(qū)域是極小概率事件，即使發(fā)生，開關(guān)型以及開關(guān)組合型SPD使通信局(站)不造雷害幾率也是極小，開關(guān)型以及開關(guān)組合型SPD有以下問題：殘壓高達4000V,兩級保護器之間去耦距離要求大于15米移動通信基站機房太小，第一級（B級）、C級兩級保護器之間距離，難以滿足去耦距離要求,動作時間較慢S級,間隙型保護器雷擊電流放電時，電極電弧可瞬間產(chǎn)生7000度高溫，間隙型保護器滅弧腔中會排出高速電離氣體，爆炸式氣體伴隨火花產(chǎn)生巨大沖擊力。從殘壓、退耦距離、火花氣體、響應(yīng)時間等原因來看，間隙型在通信局站

40、使用將危及通信系統(tǒng)安全運行。通信機房防雷接地分解第48頁 在雷電強度較大地域使用間隙型或組合型雷電電流保護器情況看：第一級（B）級使用10/350S間隙型保護器造成大量基站通信設(shè)備大規(guī)模受到雷電損壞（假如安裝8/20S限壓型100kA保護器這類情況是不可能出現(xiàn)）；間隙型與限壓型能量配合之間存在火花放電盲點，致使間隙型不動作，造成第二級（C級）保護器承受較高雷電流，C級保護器被雷電擊壞；間隙型雷電電流型保護器對雷電響應(yīng)時間過慢，致使全部雷電流經(jīng)過C級限壓型保護器，造成C級保護器被雷電擊壞；間隙型殘壓過高、兩級（B級、C級）去耦距離不足，保障不了通信設(shè)備安全運行；爆炸式氣體伴隨火花產(chǎn)生巨大沖擊力將

41、防雷箱箱體沖開；間隙型不能滿足全部雷電頻譜保護要求，本身安全都不能保障。 所以通信局(站)防雷所考慮主要任務(wù)是經(jīng)過選擇符合標準等級(如通流容量為：150kA、120kA、100kA、80kA)限壓型電涌保護器進行感應(yīng)雷防護，從通信局站實際運行情況來看，對于防雷工程設(shè)計施工符合YD5098標準通信局（站），限壓型電涌保護器是當(dāng)前最正確和最合理選擇。 通信機房防雷接地分解第49頁 10.2.2 C級防雷模塊并聯(lián)大通流量防雷器不能使用 標準表中還提及了第一級大通流容量防雷箱不得用“C級防雷模塊”并聯(lián)組裝制作。這主要是基于以下兩個原因： 1）“C級防雷模塊”普通用在開關(guān)電源內(nèi)部，而且模塊能夠插拔，模塊

42、為氧化鋅壓敏電阻型，而氧化鋅壓敏電阻是一個非線性電阻，其等效阻抗會隨外加電壓不一樣而顯著改變，表現(xiàn)出非常強非線性伏-安特征。當(dāng)用壓敏電阻進行并聯(lián)組合時，均流技術(shù)是非常關(guān)鍵和復(fù)雜，它不是對器件進行簡單參數(shù)篩選，而是要在全工作區(qū)間上逐一進行伏-安特征匹配。通常，壓敏電阻動作電壓（直流參考電壓）容差范圍是標稱電壓正負10%，再加上伏安特征分散性，假如不在全工作區(qū)間上進行伏-安特征分選和匹配，僅進行簡單并聯(lián)組合，在雷電流沖擊下，動作電壓低鏈路首先動作，引發(fā)弱點擊穿，造成該鏈路中壓敏電阻率先非預(yù)期劣化或失效，顯然此時并聯(lián)后通流量并不會有顯著提升。壓敏電阻非線性越強，這種不均勻性就越大。另外，電感在高頻大

43、電流下電壓降很大，所以并聯(lián)技術(shù)另一個關(guān)鍵技術(shù)就是每一鏈路等阻抗設(shè)計。通信機房防雷接地分解第50頁 2）“C級防雷模塊”過流、過熱保護技術(shù)是建立在40kA以下通流容量基礎(chǔ)之上，這同空氣開關(guān)分斷能力概念是一樣，超出了閾值就無法談可靠性了。另外，就是在通流容量40kA以下，從實際應(yīng)用情況看，仍有較多國內(nèi)外企業(yè)模塊式SPD過流、過熱保護是不可靠，造成了不少設(shè)備損壞和機房燃燒事故。而用“C級防雷模塊”并聯(lián)組合而成B級防雷器，因為其內(nèi)部用于組合防雷模塊存在特征各異、均流失調(diào)等情況，極易造成其過流、過熱保護功效配合紊亂，最終發(fā)生失效短路事故?？偠灾?，對非線性器件進行并聯(lián)組合，一定要建立在嚴格專業(yè)測量、試驗

44、、篩選、匹配和檢驗等技術(shù)基礎(chǔ)之上。若不具備這類技術(shù)伎倆，而是采取簡單并聯(lián)組合，非但不能顯著提升通流容量，而且會帶來燃燒等問題。所以第一級大通流容量防雷箱采取“C級防雷模塊”并聯(lián)組裝制作是不科學(xué)。通信機房防雷接地分解第51頁 10.3 SDP功效要求 電源SPD模塊及避雷箱功效既滿足了SPD普通性能需要，又考慮了環(huán)境集中監(jiān)控對SPD性能監(jiān)控要求。電源用SPD應(yīng)符合以下要求： 10.3.1 工程選取限壓型SPD時，必須考慮通信局（站）供電電源不穩(wěn)定等原因。對SPD標稱導(dǎo)通電壓、標稱放電電流、沖擊通流容量、限制電壓、殘壓等參數(shù)，應(yīng)依據(jù)工程詳細情況進行選擇。 10.3.2通信局（站）采取電源用第一級模

45、塊式SPD，應(yīng)含有以下功效： 1） SPD模塊損壞告警； 2） 遙信； 3） SPD劣化指示； 4） 熱容和過流保護； 5） 雷電記數(shù)。通信機房防雷接地分解第52頁10.3.3 通信局（站）采取電源用第一級箱式SPD，應(yīng)依據(jù)通信局（站）詳細情況選擇，且含有以下功效： 1）SPD劣化指示； 2）SPD損壞告警； 3）熱容和過流保護； 4）保險跳閘告警； 5）遙信； 6）雷電記數(shù)。通信機房防雷接地分解第53頁11 各類通信局站供電方式要求 通信局（站）供電方式應(yīng)采取TN系統(tǒng)，TN系統(tǒng)能夠分為TNS系統(tǒng)，字母S含義是PE線和N線普通在中性點接地后，配電單獨設(shè)置不再接觸（圖1）；TNCS系統(tǒng)，字母C含義是電源至建筑物一段線路中PE線和N線（中性線）是合為一根PEN線。字母S含義是PEN線進入建筑物后即分為PE線和N線并不再接觸（圖2）；TNC系統(tǒng)，字母C含義是電源中PE線和N線自始至終適用一根PEN線（圖3）。通信局（站）最慣用是TNS系統(tǒng)和TNCS系統(tǒng)。 圖1 TNS系統(tǒng) 圖2 TNCS系統(tǒng)圖3 TNC系統(tǒng) 圖4 TT系統(tǒng)通信機房防雷接地分解第54頁12不一樣供電方式對安裝SPD要求