移動防雷講座2014528

雷電及雷電的危害雷電對移動基站的危害移動基站雷電防護主要內(nèi)容一、雷電及雷電的危害

雷電是眾多大氣現(xiàn)象中的一種，發(fā)生在云際（云層—云層）、云地(云層—大地）、云空（云層—晴空）之間迅猛的脈沖放電，它產(chǎn)生強烈的閃光，并伴隨巨大的響聲，一種既恐怖又壯觀的大氣物理現(xiàn)象。全世界每年約有十億次雷暴發(fā)生，平均每小時發(fā)生2000次雷暴．就整個地球表面而言，每秒鐘的落地閃就有30－100次，平均每天發(fā)生閃電約800萬次。每次閃電在微秒量級的瞬間釋放出的能量約55ｋＷ·h1.1雷電一、雷電及雷電的危害

自然界這種強大的放電能夠直接擊在建筑物或防雷裝置上或從建筑物的側(cè)、旁擊在建筑物上，危害地面上的建筑物等物體和人、畜生命；雷電產(chǎn)生的強大電磁脈沖（LEMP)，具有極大的破壞性。雷電災(zāi)害已成為聯(lián)合國公布的10種最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，被列為電子時代的一大公害。

雷電災(zāi)害，也是目前中國十大自然災(zāi)害之一。據(jù)統(tǒng)計，我國21個省、區(qū)、市雷暴日在50天以上，最多的可達134天（海南）雷暴給人們帶來了極大的安全隱患。尤其是近年來，我國社會經(jīng)濟、信息技術(shù)，特別是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅猛，高層建筑日益增多，雷電危害造成的損失也越來越大。因雷電災(zāi)害傷亡的人員約為3000-5000人，財產(chǎn)損失在70-100億元左右。給社會帶來的間接損失難以估量。

歸納起來，雷電的危害可分為二種，即直接雷擊的危害、雷擊電磁感應(yīng)的危害。1.2雷電的危害一、雷電及雷電的危害一、雷電及雷電的危害1.2.1直擊雷的危害直擊雷是雷雨云對大地和建筑物的放電現(xiàn)象。它以強大的沖擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、強烈的電磁輻射損壞放電通道上的建筑物、輸電線、室外設(shè)備，擊死擊傷人、畜造成局部財產(chǎn)和人、畜傷亡。直擊雷的危害主要表現(xiàn)

熱效應(yīng)

電效應(yīng)

機械效應(yīng)一、雷電及雷電的危害雷電流的熱效應(yīng)及危害

雷電流幾十~幾百KA溫度6000~10000℃

一、雷電及雷電的危害雷電流的電效應(yīng)及危害

雷電流過載流導(dǎo)體產(chǎn)生電動力，發(fā)生破壞作用。（變形、折斷）一、雷電及雷電的危害

雷電的機械效應(yīng)及其危害雷電流的沖擊波效應(yīng)雷擊產(chǎn)生的內(nèi)壓力及其危害一、雷電及雷電的危害1.2.2雷電電磁感應(yīng)的危害

由于雷雨云之間和雷雨云與大地之間放電時，在放電通道周圍產(chǎn)生的電磁感應(yīng)、雷電電磁脈沖輻射以及雷云電場的靜電感應(yīng)、使建筑物上的金屬部件，如管道、鋼筋、電源線、信號傳輸線、天饋線等感應(yīng)出雷電高電壓，通過這些線路進入室內(nèi)的管道、電纜、走線橋架等引入室內(nèi)造成放電，損壞電子、微電子設(shè)備，甚至造成人員傷亡。一、雷電及雷電的危害1.2.2雷電電磁感應(yīng)的危害

雷電磁感應(yīng)及危害雷電電磁脈沖是以無線電波從空中傳播方式，感應(yīng)到進入室內(nèi)的管道、電纜、走線橋架、電源線、信號傳輸線、天饋線進入室內(nèi)放電，損壞電子、微電子設(shè)備一、雷電及雷電的危害雷電靜電感應(yīng)及其危害主要是指在雷雨云電荷集累的過程中，由于線路（或設(shè)備）的分布電容使線路上集聚的異性電荷在雷云對大地或云內(nèi)放電后在系統(tǒng)中形成很強的電場。受電場作用處于該空間內(nèi)的導(dǎo)線、管道、設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生過電壓。雷擊選擇性空曠區(qū)域孤立高聳物迎風(fēng)坡朝陽面尖端、棱角、邊框。屋脊、屋檐、女兒墻邊沿。不同土質(zhì)界面。水陸交界面，地下水豐富區(qū)、礦產(chǎn)豐富區(qū)。一、雷電及雷電的危害雷電是自然界中強大的脈沖放電過程，雷電對移動通信基站造成災(zāi)害是多渠道的。危害形式直擊雷感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射雷電過電壓侵入反擊二、雷電對移動基站的危害熱效應(yīng)：熔化、火災(zāi)、熔斷電效應(yīng)：大電流、過壓、擊穿、熔化、火災(zāi)、熔斷機械效應(yīng)：粉碎、折斷、暴裂、暴炸2.1直擊雷危害二、雷電對移動基站的危害2.2感應(yīng)雷擊二、雷電對移動基站的危害2.3雷電波侵入二、雷電對移動基站的危害2.4反擊二、雷電對移動基站的危害高壓避雷器被雷擊損壞感應(yīng)過電壓造成信號線對機殼放電穩(wěn)壓器被雷擊損壞光纜終端盒被雷擊打掉二、雷電對移動基站的危害三、基站安全防雷由前述可知，雷電對移動基站的危害是多形式、多渠道的。無論采用哪種單一的方式防護都是無法保障的。基本做法是綜合防治。采取系統(tǒng)防治，也就是路+場。系統(tǒng)防護原則、多級防護原則、概率防護原則三、基站安全防雷基站防雷基本方法三、基站安全防雷基站防雷示意圖三、基站安全防雷3.1雷電防護區(qū)LPZ的劃分3.1.1直擊雷非防護區(qū)（LPZOA）：本區(qū)內(nèi)的各類物體都可能遭到直接雷擊，本區(qū)內(nèi)的電磁沒有衰減，屬完全暴露的不設(shè)防區(qū)；

3.1.2直擊雷防護區(qū)（LPZOB）：本區(qū)內(nèi)的各類物體很少遭到直接雷擊，但本區(qū)內(nèi)電磁場沒有衰減，屬充分暴露的直擊雷防護區(qū)；

3.1.3跨步電壓危險區(qū)（LPZ0C）：對人或動物在接觸有或跨步電壓的危險區(qū)。其范圍是：具地面高度限定在3m范圍以內(nèi)，具建筑物外部距離在2m以內(nèi)范圍的區(qū)域。（IEC62305—4）。

3.1.4第一屏蔽防護區(qū)（LPZ1）：本區(qū)別內(nèi)的各類物體不可能遭受直接雷擊，流經(jīng)各類導(dǎo)體的電流比LPZ0B進一步減小，由于建筑物的屏蔽措施，本區(qū)內(nèi)的電磁場得到了初步的衰減；

3.1.5第二屏蔽區(qū)（LPZ2+n）（n=0，1，2，3，…）：為進一步減小雷電電磁脈沖強度引入的后續(xù)防護區(qū)；三、基站安全防雷3.1雷電防護區(qū)LPZ的劃分三、基站安全防雷3.1雷電防護區(qū)LPZ的劃分三、基站安全防雷直擊雷防護建筑物防雷設(shè)計應(yīng)在認(rèn)真調(diào)查地理、地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動規(guī)律以及被保護物的特點等基礎(chǔ)上，詳細研究防雷裝置的形式及其布置。防直擊雷裝置，在設(shè)計時應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國標(biāo)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的要求，避雷針必須按滾球法計算避雷針高度和保護范圍。一類防雷建筑滾球半徑30m、二類45m、三類60m。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護擊雷的防護以避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線作為主要的防護方法。避雷帶應(yīng)用≥φ12鍍鋅園鋼沿女兒墻面明敷，高度≥150mm，每隔開500mm至1000mm支撐一次。天線機房三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護①接閃器大部分天線的防雷措施，主要是在通信鐵塔上安裝避雷針，這種方法經(jīng)濟、簡單，但應(yīng)嚴(yán)格按照以下要求進行設(shè)計?；咎炀€通常放在鐵塔上，天線安裝位置應(yīng)在避雷針的防護范圍內(nèi)。避雷針應(yīng)架設(shè)在鐵塔頂部，與鐵塔焊接，并做好焊點防腐處理。

避雷針的架設(shè)高度按滾球法計算，滾球半徑應(yīng)符合所選擇的防雷體系的保護等級，避雷針宜采用圓鋼或鋼管組成，當(dāng)針長為1～2m時，可采用直徑為16㎜的圓鋼或直徑為25㎜的鋼管。

避雷針應(yīng)與天線之間保持一定的間隔，以防止由于避雷針的存在而損壞天線的輻射圖形，影響通信效果。減少雷流磁場感應(yīng)。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護②引下線有鐵塔的基站，鐵塔本身就是良好的引下線，因鐵塔已良好接地，塔身截面足以安全通過雷電流。所以，只需接閃器與鐵塔有良好的電氣連接，并做防腐處理，即可保證雷電流及時流入大地，這樣既減少投資，又達到保護的目的。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護接地共用接地防雷直擊接地與其它接地共用接地系統(tǒng)地網(wǎng)接地電阻值應(yīng)滿足規(guī)范要求≤5Ω。對于移動通信站，要求機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)、配電變壓器地網(wǎng)連接成一個統(tǒng)一的地網(wǎng)。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護接地接地體：埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體。接地總匯集線：建筑物內(nèi)各種接地線由此引出。接地引入線：建筑物內(nèi)接地總匯集線與接地體之間的連接線。接地排：從接地總匯集線上接出到建筑物各層或各房間中的接地裝置。各種通信設(shè)備的接地線一般接到各房間的接地排上。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護接地人工垂直接地體的長度宜為2m—2.5m。人工垂直接地體間的距離應(yīng)大于長度的2倍人工水平接地體間的距離宜≥5m。當(dāng)受條件限制時可適當(dāng)減小。人工接地體的埋設(shè)深度不應(yīng)小0.8m。在凍土區(qū)人工接地體應(yīng)埋設(shè)在凍土層以下接地體應(yīng)遠離由于磚窯、煙道等高溫影響土壤電阻率升高的地方。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護接地接地裝置材料的選擇，要充分考慮其導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性、耐腐性和承受雷電流的能力。宜選用熱鍍鋅鋼材、銅材及其它新型接地材料。在高土壤電阻率地區(qū)，降低接地裝置接地電阻，可采用多支線外延增加接地裝置，外延長度不應(yīng)大于60m；選擇潮濕肥沃的土壤；為了保持接地電阻長年穩(wěn)定，地網(wǎng)應(yīng)澆灌降阻劑采用換土法。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護接地接地線嚴(yán)禁從戶外架空引入，必須全程埋地或室內(nèi)走線。接地線不宜與信號線平行走線或相互纏繞。接地線應(yīng)選用銅芯導(dǎo)線，不得使用鋁材。保護地線應(yīng)選用黃綠雙色相間的塑料絕緣銅芯導(dǎo)線。保護地線上嚴(yán)禁接頭，嚴(yán)禁加裝熔斷器或開關(guān)。接地端子必須經(jīng)過防腐、防銹處理，其連接應(yīng)牢固可靠。移動通信基站設(shè)備到用戶接地排的距離不應(yīng)超過30米，且越短越好。當(dāng)超過30米時，應(yīng)要求用戶重新就近設(shè)置接地排。三、基站安全防雷建筑物的接地系統(tǒng)示意圖三、基站安全防雷3.3內(nèi)部防雷——雷電感應(yīng)防護用金屬屏蔽材料將電磁干擾源封閉起來，使其外部電磁場強度低于允許值的一種措施；或用金屬屏蔽材料將電磁敏感電路封閉起來，使其內(nèi)部電磁場強度低于允許值的一種措施。防止外來電磁波對要保護的相關(guān)設(shè)備的干擾！設(shè)備、輸電線、電纜、信號線、天饋線、金屬管道等用金屬材料封閉并接地屏蔽屏蔽層籠網(wǎng)、線路、設(shè)備三、基站安全防雷合理布線低壓電力電纜進入通信局站的低壓電力電纜宜埋地引入，宜采用具有金屬鎧裝屏蔽層的電纜（或穿金屬管屏蔽）。屏蔽層兩端接地（或金屬管兩端接地）。電纜埋地長度宜不小于50m。站內(nèi)強電線、弱電線、信號線、控制數(shù)據(jù)線、監(jiān)控數(shù)據(jù)線、防雷接地線，工作地、保護地、安全地等按規(guī)范布設(shè)，并保持安全距離。三、基站安全防雷綜合布線—信號電纜信號電纜應(yīng)屏蔽從天線塔中間垂直引下，上下端與塔體作等電位連接，屏蔽埋地進入通信局站，屏蔽層在出塔基和入戶外墻處分別作等電位接地。進入通信局站的信號電纜應(yīng)采用屏蔽電纜（或穿金屬管）。信號電纜的屏蔽層（或金屬管）建議兩端接地。信號電纜進入室內(nèi)后應(yīng)在設(shè)備的對應(yīng)接口處加裝信號避雷器保護，信號避雷器的保護接地線應(yīng)盡量短。三、基站安全防雷合理布線--信號電纜

正常情況下建筑物內(nèi)互連的信號線，如果在建筑物外架空走線，由于外部暴露空間對雷電電磁場沒有衰減作用，這些信號線在雷擊發(fā)生時引入的雷擊過電壓和過電流往往超過設(shè)備接口正常設(shè)計的防雷保護級別，很容易造成設(shè)備遭受雷擊損壞。特別是移動基站到傳輸設(shè)備的E1線。由于不同用戶很多情況機房分開建設(shè)，E1線在外部暴露空間受到雷電電磁場的嚴(yán)重感應(yīng)之外，還可能出現(xiàn)不同機房之間的地電位反擊問題，所以移動基站到傳輸設(shè)備的E1線架空對于設(shè)備防雷而言是極惡劣的一種情況。要盡量加以避免。三、基站安全防雷綜合布線—光纜入戶進入通信局站的光纜，若光纜中含有金屬加強筋，則加強筋在機房內(nèi)應(yīng)可靠的連接到機房的保護接地排。這是由于光纖在外部暴露空間架空走線，光纖加強筋是金屬的，可以感應(yīng)非常高的雷擊過電壓。如果加強筋沒有做接地處理，雷擊時加強筋很可能對接地物體發(fā)生絕緣擊穿，從而產(chǎn)生瞬間高溫，嚴(yán)重時可以使光纖融化。三、基站安全防雷合理布線—各類線纜、管線間距要求

表1：綜合布線電纜、光纜與其它管線的間距其它管線最小平行凈距（mm）最小交叉凈距（mm）電纜、光纜或管線電纜、光纜或管線避雷引下線1000300保護地線5020給水管15020壓縮空氣管15020熱力管（不包封）500500熱力管（包封）300300煤氣管30020三、基站安全防雷合理布線—各類線纜、管線間距要求

表2：綜合布線電纜與電力電纜的間距類別與綜合布線接近狀況最小凈距（mm）380V電力電纜<2KVA與線纜平行敷設(shè)130有一方在接地的金屬線槽或鋼管中70雙方都在接地的金屬線槽或鋼管中10380V電力電纜2—5KVA與線纜平行敷設(shè)300有一方在接地的金屬線槽或鋼管中150雙方都在接地的金屬線槽或鋼管中80380V電力電纜>5KVA與線纜平行敷設(shè)600有一方在接地的金屬線槽或鋼管中300雙方都在接地的金屬線槽或鋼管中150三、基站安全防雷合理布線—各類線纜、管線間距要求

表3綜合布線系統(tǒng)與其它干擾源的間距其它干擾源與綜合布線接近情況最小間距（m）配電箱與配線設(shè)備接近1變電室盡量遠離2電梯室盡量遠離2空調(diào)室盡量遠離2三、基站安全防雷等電位連接保證設(shè)備和操作人員的安全，所有各類電氣、電子信息設(shè)備必須采取等電位連接與接地措施。配置有信息系統(tǒng)設(shè)備的機房內(nèi)應(yīng)設(shè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)，電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機柜、機架、計算機直流地、防靜電接地、屏蔽線外層、安全保護地及各種SPD接地端，均應(yīng)以最短的距離就近與等電位連接網(wǎng)絡(luò)連接。連接網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)型式有：S型星形結(jié)構(gòu)和M型網(wǎng)形結(jié)構(gòu)。對于復(fù)雜的信息系統(tǒng)，宜采用S型和M型兩種型式的組合。三、基站安全防雷等電位連接SSMMS星型結(jié)構(gòu)M網(wǎng)型結(jié)構(gòu)ERPS星型結(jié)構(gòu)M網(wǎng)型結(jié)構(gòu)ERP至共用接地系統(tǒng)的等電位連接基本的等電位連接網(wǎng)至共用接地系統(tǒng)的等電位連接

圖2A信息系統(tǒng)等電位連接方法：建筑物的共用接地系統(tǒng)；：設(shè)備的分項；圖2B信息系統(tǒng)等電位連接方法：等電位連接網(wǎng)絡(luò)EPR：接地基準(zhǔn)點三、基站安全防雷等電位連接建筑物L(fēng)PZ0與LPZ1區(qū)交界處應(yīng)設(shè)置總等電位接地端子板；每層或若干層宜設(shè)置樓層輔助等電位接地端子板；各設(shè)備機房宜設(shè)置局部等電位接地端子板。各接地端子板應(yīng)設(shè)置在便于安裝和檢查以及接近各種引入線的位置，避免裝設(shè)在潮濕或有腐蝕性氣體及易受機械損傷的地方，等電位接地端子板的連接點應(yīng)具有牢固的機械強度和良好的電氣連續(xù)性。三、基站安全防雷等電位連接共用接地系統(tǒng)是將交流工作地、直流工作地、安全保護地、防靜電接地、防雷接地等共用一組接地裝置。共用接地系統(tǒng)是自然接地體與人工接地體的組合。自然接地體利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋做接地裝置，如建筑物沒有基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)宜在建筑物四周散水坡外，埋設(shè)人工垂直接地體和水平環(huán)形接地體。水平環(huán)形接地體可作為等電位連接帶使用。如果接地電阻達不到要求時，應(yīng)外延增加人工接地裝置，外延長度不應(yīng)大于60m。三、基站安全防雷過電壓保護—電源基站的低壓供電線路宜埋地引入，埋地長度不宜小于50米?？偱潆姽裉帒?yīng)安裝第一級電源SPD；在機房進線處安裝第二級電源SPD；在設(shè)備進線處安裝第三級電源SPD。特殊需要保護的信息設(shè)備可增加第四級電源SPD.對于建立在高山、獨立的通信基站，應(yīng)安裝兩級串聯(lián)型（B+C級）電源SPD。為了預(yù)防側(cè)擊雷入侵，宜采用防側(cè)擊雷措施。三、基站安全防雷過電壓保護——電源

Ⅳ6KV總配電柜L3L2L1NPE耐沖擊過電壓類別耐沖擊電壓額定值SPD安裝位置Ⅰ1.5KV特殊需要保護的信息設(shè)備

Ⅱ2.5KV信息機房配電箱Ⅲ4KV分配電柜L1N1234空氣斷路器隔離開關(guān)

熔斷器；浪涌保護器退藕器

輔助（樓層）等電位接地端子板；3、4：局部等電位接地端子板

三、基站安全防雷過電壓保護——天饋凡帶有室外架空天線的電子設(shè)備都應(yīng)采取防雷保護措施。架空天線必須置于接閃器的保護范圍LPZ0B區(qū)域內(nèi)。室外安裝的天饋線SPD的接地端應(yīng)接到室外饋線入口處的接地線上。同軸電纜的金屬外護層，應(yīng)在其上部、下部及經(jīng)走線架進入機房入口處就近接地。

每付天饋線路上選用的SPD最大傳輸功