聯(lián)通通信基站整體的防雷設計方案

聯(lián)通通信基站防雷方案前言隨著通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，通信基站幾乎遍及全球每一個角落，當前地球氣候越來越多,雷擊災害天氣對通信基站的影響也越來越嚴重。通信基站的設備大多數(shù)屬于微電子設備，近年來基站集成化小型化發(fā)展，其抗雷電、抗電磁干擾能力要求越來越高，而通信基站能否正常運行是移動通信的關鍵?；驹诮ㄔO時雖然已安裝了一些避雷裝置，但往往還是因雷擊而造成通訊中斷，給人們的生產(chǎn)和生活帶來了巨大的損失。所以，如何做好基站的綜合防雷工作，保障通信系統(tǒng)的安全，顯得尤為重要。移動通信基站防雷是綜合、系統(tǒng)性的雷電防護工程,從基站的構成特點、地理環(huán)境特點、系統(tǒng)設備工程界面等等全方位的考慮?；局饕晒╇婋娫丛O施以及通信信號傳輸、基站系統(tǒng)設備組成。供電電源設施包括電力傳輸線、發(fā)電機、電力變壓器和基站交直流配電電源設備；通信信號設施包括微波傳輸信號收發(fā)、光纖傳輸、饋線和通信收發(fā)設備，各個設備之間緊密聯(lián)系，共同構成了基站通信系統(tǒng)。從防雷的角度講，這些設備引入雷電的危害形式應該是多種多樣的，主要包括——直接雷擊、感應雷擊、電磁脈沖輻射、雷電過電壓侵入和雷擊高電壓反擊，一旦某一設施遭受雷電襲擊，必然會直接影響到與它相連的其它設施，造成破壞，影響通信設備的正常運行。根據(jù)通信基站遭受雷害的情況，我們將通信基站的組成概括為基站鐵塔、基站電力、信號傳輸和基站機房三個部分來討論基站的整體防護，著重闡述了每一組成部分各設施的具體防雷措施。并應用這些方法，對基站進行了防雷方案設計。一、雷電對移動通信基站的危害雷電是自然界中強大的脈沖放電過程，有天空中不同帶電云層之間、帶電云層和建筑物之間等等。雷電入侵移動通信基站造成損壞是多渠道的。一般說來，我們能夠把雷電放電對通信基站系統(tǒng)設備可能產(chǎn)生的危害形式劃分為下列幾類。雷電入侵基站渠道另外，按照國際電工委員會IEC標準，對雷電防護分區(qū)做了明確的區(qū)分,根據(jù)通信基站的系統(tǒng)設備的構成和環(huán)境界面，能夠將通信基站按下圖進行防雷分區(qū)劃分：根據(jù)防雷分區(qū)概念,通信基站在防雷分區(qū)里面的環(huán)境分布情況1、直接雷擊影響在雷暴活動區(qū)域內，雷云直接通過人體、建筑物或設備等對地放電所產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象，稱之為直接雷擊。此時雷電的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產(chǎn)生的高電位，我們可由基站天線和機房遭受直擊雷的情況看出它對基站的危害。直接雷擊對基站的影響A、 通信基站機房當雷電擊中獨立基站機柜或基站機房時，強大的雷電流變成熱能，雷電流的高溫熱效應將引起機房建筑物燃燒甚至金屬柜融化爆炸等。在雷電流過的通道上，物體水分受熱汽化而劇烈膨脹，產(chǎn)生強大的沖擊性機械力，因而可使機房建筑物結構斷裂破壞，導致人員傷亡，設備破壞。B、 通信基站天線基站天線也是雷擊的主要破壞點，因為天線大多設置在機房的房頂上，也有一部分安裝在鐵塔上，從防雷角度來看，相對周圍環(huán)境而言，形成十分突出的目標。雷電流在閃擊天線過程中將進入與天線相連的饋線，它沿著饋線能夠傳送到很遠的地方。除了在饋線上產(chǎn)生電或熱效應，破壞其機械和電氣連接之外，當它侵入與之相連的RRU（分布式基站）、BTS（傳統(tǒng)射頻拉遠基站）設備時，還會對RRU、BTS設備的機械結構和電氣結構產(chǎn)生破壞作用。同時，它在RRU、BTS設備處出現(xiàn)一個強大的雷電沖擊波及其反射分量，反射分量的幅值即使沒有沖擊波大，但其破壞力也大大超過微電子器件的負荷能力，尤其是它與沖擊波疊加，形成駐波的情況下，便成了一種強大的破壞力。2、感應雷擊在自然界大氣中從烏云密布到發(fā)生閃電放電的整個過程中，雷電活動區(qū)幾乎同時出現(xiàn)三種物理現(xiàn)象，其中靜電感應與電磁感應兩種現(xiàn)象是可能造成感應雷擊的危害形式。感應雷擊雖然沒有直接雷擊猛烈，但其發(fā)生的幾率比直接雷擊高得多。下面我們來分析一下高壓架空線、饋線分別在雷電靜電感應、電磁感應作用下是怎樣將雷害引入基站的。?靜電感應當雷電來臨時，雷云底部分布著大量的負電荷，它們將產(chǎn)生靜電場。高壓架空線路上將感應出大量與雷云底部電荷符號相反的電荷，這種靜電感應作用隨著與雷云正下方高壓架空線路的距離的增大而迅速減小。在雷云對地面或另一雷云放電后，雷云上所帶的電荷，通過閃擊與異種電荷中和。此時，高壓架空線路上雖未受到雷擊，但已聚積的電荷卻產(chǎn)生了很高的電壓，它必然要放電。而因為高壓架空線路與大地間的電阻比較大，感應電荷不能在同樣短的時間內相對應消失，這樣就會形成高壓架空線路上的感應高壓。當電荷放電時，將產(chǎn)生一個很大的脈沖電流，其雷擊效果雖然比直接雷擊小一些，但因為電力線對雷電波的傳輸損耗小，雷電流幾乎無衰減的沿電力線進入電源設備，也會造成設備損壞。?電磁感應閃電電流在經(jīng)鐵塔入地過程中，在鐵塔周圍的空間產(chǎn)生磁場，這種磁場將隨時間而變化，其感應作用隨著與落雷點的距離的增大而較快地減少。磁場在饋線同軸電纜的金屬屏蔽層上激發(fā)出感應電流，屏蔽層的電阻會使屏蔽層產(chǎn)生相當高的電壓降，此時，因為芯線上沒有感應電流，即為電位零點，此電壓降就成為屏蔽層與芯線之間的電壓。而當電壓超過設備的耐受能力時，設備損壞。?電磁脈沖輻射雷電放電產(chǎn)生的第三種物理現(xiàn)象就是電磁脈沖輻射，閃電放電時，其電流是隨時間而非均勻變化的。一次閃電往往由幾個短脈沖放電組成，脈沖電流向外輻射電磁波，這種電磁脈沖輻射雖然也隨著距離的增大而減小，但卻比較緩慢，閃電的電磁脈沖輻射通過空間以電磁波的形式耦合到對瞬態(tài)電磁脈沖極其敏感的設備。隨著通信網(wǎng)日趨龐大，通信設備的集成化、數(shù)字化程度不斷提高。此類設備一般工作電壓低、耐壓水平低、敏感性高、抗干擾能力低,受雷電影響及損壞的幾率增大，即使是幾公里以外的高空雷閃或地面雷閃都可能造成設備故障或損壞。3、雷電過電壓侵入當基站機房建筑物并不處于雷暴活動區(qū)域內，或者雖然在雷暴活動區(qū)域內，但機房設備已受到防直擊雷的避雷裝置的保護與屏蔽，有時仍會遭到雷害。其原因可能是在電力電纜、同軸電纜或金屬管道上未采用防止雷電過電壓侵入的措施。下面以電力電纜為例說明雷電過電壓侵入對基站的危害。直擊雷或感應雷都可能使電力電纜產(chǎn)生過電壓。這種過電壓沿著電力電纜從遠處雷區(qū)或防雷保護區(qū)域之外傳來，侵入設備內部，使交、直流電源和整流器損壞。因為雷電過電壓波沿電力電纜傳播的距離遠，擴散面大，特別是當?shù)夭o雷電活動，工作人員毫無準備的情況下，突然襲來，所以，雷電過電壓侵入造成的損失也比較嚴重。據(jù)統(tǒng)計，在電子設備遭受的雷擊事故中，雷電過電壓沿電源線侵入設備而造成的雷擊故障，大約要占80%。雷電過電壓入侵通信系統(tǒng)設備的各種方式4、高電壓反擊在雷暴活動區(qū)域中，當雷電閃擊到基站的接閃裝置上時，即使接閃裝置的接地系統(tǒng)十分良好，其接地電阻也很小，但因為雷電流幅值大，波頭陡度高，雷電流流過時也會使接地引下線和接地裝置的電位聚升到上百千伏。如果基站的接地引下線與各種金屬管道或用電設備的工作地線間的絕緣距離未達到安全要求，則可能造成引下線與各種金屬管道或用電設備的工作地線之間放電，從而使這些金屬管道或用電設備的工作地線上引入反擊電流，造成工作人員和設備雷擊事故。所以，基站的防雷既要防直擊雷，又要防感應雷，既要防止高電壓雷電波從金屬線纜輸入，也要防止高電壓反擊。二、通信基站整體系統(tǒng)防雷說明經(jīng)過長期的摸索與實踐，現(xiàn)在己形成一系列對通信基站防雷行之有效的方法和技術。這些成功的防雷方法和技術，歸納起來有接閃、均壓等電位連接、接地、分流、屏蔽以及躲避等。將這些方法應用于移動通信基站的防雷,可在一定程度上減小雷電對基站的危害。雷電防護系統(tǒng)圖1、基站鐵塔部分通信基站的鐵塔部分包括天線、饋線（分布基站RRU）和塔燈電源線，它們暴露于室外，受雷電的影響相當大，應盡可能做好其防護工作。利用基站鐵塔和常規(guī)避雷針，能夠有效地保護天線免遭直接雷擊。A、 接閃器大多數(shù)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，但應嚴格按照以下要求進行設計?；咎炀€通常放在鐵塔上，天線安裝位置應在避雷針的防護范圍內。避雷針應架設在鐵塔頂部，與鐵塔焊接，并做好焊點防腐處理。避雷針的架設高度按滾球法計算，滾球半徑應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，當針長為1?2m時，可采用直徑為16mm的圓鋼或直徑為25mm的鋼管。避雷針應與天線之間保持一定的間隔，防止因為避雷針的存在而損壞天線的輻射圖形，影響通信效果。B、 防雷接地引下線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。C、 饋線基站的饋線一般采用同軸電纜，因為它已在避雷針的保護范圍內，其引入機房的主要是感應雷電波，所以，可采取屏蔽層接地的方法，將雷電流盡快泄入大地，減少對機房通信設備的影響。應將同軸電纜的金屬屏蔽層在塔頂與鐵塔的鋼梁連接，作為一個接“地”點;離開塔身至機房轉彎處上方0.5~1m適當位置與鐵塔鋼梁連接，作為另一個接“地”點；在機房入口處就近與地網(wǎng)引出的接地線妥善連通，作為第三個接“地”點。當同軸電纜長度超出60m時，金屬屏蔽層應在鐵塔中部增加一處接“地”點，使相鄰兩個接“地”點間的距離不超過60m。電纜金屬屏蔽層接地能夠防止高電位引入機房,在高電位到達電纜時，電纜金屬屏蔽層與芯線之間的絕緣介質被擊穿，兩者連通。根據(jù)集膚效應，電流被排擠到金屬屏蔽層而進入大地，從而起到鉗制高電壓引入的作用。同軸電纜進入機房后，在連接到基站通信設備前其芯線應加裝天饋避雷器，以便讓從芯線傳來的雷電能量泄放到大地，防止感應雷的引入。上述是對于傳統(tǒng)射頻拉遠技術的饋線的防雷保護，而在聯(lián)通基站現(xiàn)在大多采用分布式基站,分布式基站的RRU在鐵塔上或房頂上就近與天線相連，當前的RRU前端端口采用腔體濾波器，其本身具備非常好的防雷功能，能夠不在設置饋線避雷器，但是根據(jù)標準和防雷保護原則，也能夠在RRU和天線之間裝置饋線SPD保護RRU。C、其它設施基站鐵塔頂部如設有航空標志燈，對于使用交流電的塔燈，其電源線也是雷電流引入的途徑之一，應采取必要的防雷措施，首先應保證塔燈在避雷針的有效保護范圍內。塔燈電源線應穿金屬管布放或采用屏蔽電源線布放，屏蔽層、金屬管全長應保持電氣上的連續(xù)。穿線金屬管在鐵塔頂端與鐵塔鋼梁作可靠連接，在機房入口外側處應與機房地網(wǎng)就近連通，為了加強屏蔽的效果,橫向布設的金屬管可每隔5~10m就近接地，盡可能焊接，并處理好焊接點防腐防銹。塔燈電源線應在機房入口外側對地加裝避雷器后再進入機房。塔燈電源線若不穿金屬管，則必須采用有金屬護套的電纜，絕對不許只用普通電源線引接燈塔電源。2、基站電力傳輸部分基站由市電或油機供電（現(xiàn)在新能源基站還有采用光伏、風電一體的新能源基站），通過架空線將高壓電輸送到變壓器，經(jīng)變壓器變成低壓電后，再由電力電纜進入基站交流配電屏。A、 高壓架空線因為高壓架空線要經(jīng)變壓器、低壓電纜才進入基站，所以，如何最大限度減小高壓架空線進線段遭直擊雷的概率，是我們理應重點解決的問題。為了防護高壓架空線免遭直擊雷襲擊，宜在其上方架設避雷線，對高壓架空線進線段進行保護，避雷線的架設長度不宜小于500m。避雷線能將雷云對高壓架空線的放電引向自己并泄放到大地，防止高壓架空線遭受直接雷擊。一旦高壓架空線受到雷電繞擊時，避雷線還會起到分流、耦合和屏蔽作用，使高壓架空線所承受的過電壓降低。為了穩(wěn)妥起見，還可在高壓架空線終端桿上對地增設一組氧化鋅避雷器，從而起到限制雷電波幅值和陡度的作用。避雷線和氧化鋅避雷器都應作相對應的接地，避雷線除終端桿處，應每桿作一次接地，使得雷電流分散泄入大地。站區(qū)內終端桿接地體，離基站地網(wǎng)的距離應有20m以上，以避免地電位反擊，若達不到此距離，需與地網(wǎng)連接。站外各桿應單設接地體，接地體宜設計成輻射形或環(huán)形，接地電阻值終端桿應小于10Q,其余各桿小于30QoB、 供電電力變壓器通信基站宜裝置專用獨立電力變壓器，并在變壓器處完成由TN-C系統(tǒng)到TN-C-S供電接地系統(tǒng)的轉換。為了保護變壓器，必須在其來波方向設置一條裝有避雷器，且其閥值電壓遠遠小于雷電電壓的接地支路，讓雷電沖擊波先行泄入大地，使其降低到變壓器絕緣能承受的范圍內。所以，變壓器高壓側的三根相線，應分別在靠近變壓器處，對地裝設相對應電壓等級的氧化鋅避雷器。在變壓器低壓側，三根相線也應分別就近對地加裝氧化鋅避雷器。它可將侵入低壓配電系統(tǒng)的大多數(shù)雷電流泄放入地，同時也保護了變壓器的高壓部分，因為侵入低壓系統(tǒng)的過電壓能夠通過正、反變換到高壓端，破壞高壓端的絕緣。C、低壓供電輸電電源線從變壓器到基站的機房，低壓線路宜全程采用具有金屬護套的電纜穿鋼管埋地引入，電纜長度不宜小于50m,埋地深度不小于0.7m。在機房入口處，將金屬護套和鋼管就近與地網(wǎng)連通，因為雷電流的集膚效應，可使相當大的一部分電流沿金屬護套和鋼管接地端口泄入大地，最大限度衰減從其上引入的雷電高電壓。電源引到機房后，應根據(jù)設備的多少和配置來增設相對應的防雷保護措施。3、基站機房部分基站的核心通信設備都在機房內，所以，做好這部分的防雷是基站整體防雷工程的關鍵。A、機房如果基站機房位置的海抜高度很高，有時直擊雷可能從橫向及斜面擊來，出現(xiàn)繞過避雷針，再擊中機房的繞擊現(xiàn)象。在這種情況下，獨立的避雷針往往已不能防御雷電對機房的直擊，所以，必須采取其它有效的防雷措施。機房的防雷主要在屋頂安裝避雷帶或避雷網(wǎng)作為接閃器，并與屋頂各種金屬設施就近焊接連通，以有效防止直擊雷和繞擊。避雷帶和避雷網(wǎng)一般可采用圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑不應小于8mm,扁鋼截面積不小于48mm2,厚度不小于4mm,避雷網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸應與機房的防雷等級相一致。対于鋼筋混凝土結構的機房，可利用其梁、柱、樓板和四周墻面內的混凝土鋼筋作引下線。鋼筋上端應與房頂避雷裝置相連，下端與地網(wǎng)可靠電氣連接，中間與各層均壓環(huán)焊接可大大削弱閃電時的瞬變電磁場。B、電源系統(tǒng)通信電源是通信系統(tǒng)的“心臟”，做好通信電源的防雷保護是做好整個通信系統(tǒng)防雷工作的重要內容。對于電源系統(tǒng)的防護，可在該系統(tǒng)中加裝過電壓保護器，它能在極短時間內釋放電路上因雷擊而產(chǎn)生的大量脈沖能量，將被保護線路連入等電位系統(tǒng)中，使設備各端口的電位差不超過設備所能承受的沖擊耐受電壓，從而保護設備免遭損壞。根據(jù)設備的不同位置和耐壓水平，可將保護級別分為三級或更多。多級防護是以各防雷區(qū)為層次，對雷電能量逐級泄放，讓各級避雷器的限制電壓相互配合，最終使過電壓值限制在設備絕緣強度之內，電源系統(tǒng)的三級防護：?第一級保護考慮到進入配電房的電纜容易遭受雷電閃擊或者感應雷電波，并且進入配電屏的雷電流沒有分流，雷電流最強。所以，在變壓器到機房配電屏的電纜芯線應對地加SPD,它能夠對通過電纜的直擊雷和高強度感應雷實施泄放，將數(shù)萬甚至數(shù)十萬伏的過電壓限制到數(shù)千伏。因為配電房入口處的SPD要承受沿電纜侵入的浪涌電流的主要能量，應根據(jù)情況選擇較大通流容量的開關型SPD,它主要采用氣體放電管，其放電能力強，但殘壓較高。?第二級保護考慮到從配電屏到機房配電箱的輸電線路，主要是針對電源的次級防雷，也應在配電屏至機房配電箱之間的電纜芯線兩端對地加裝SPD,用于保護UPS、整流器等設備，它可將幾千伏的過電壓進一步限制到一點幾千伏。因為配電箱處的SPD是對經(jīng)過初級避雷器限制電壓后的直擊雷和感應雷實施泄放，可選用通流容量相對較小的限壓型SPD,它主要采用氧化鋅壓敏電阻，其殘壓低，無續(xù)流、響應時間短。?第三級保護考慮到可能有殘壓和高壓反擊，在通信設備的前端也應對差模（線間）、線與地（共模）加裝SPD,用于對終端設備的保護，它可將過電壓限制到對后級設備沒有損害的范圍內。終端設備的防護可采用抑制或大功率TVS管，較之氣體放電管和MOV,它有更快的響應能力和一定的放電限壓的能力，當受到瞬態(tài)高能量雷電沖擊時，它能以ns級量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗⑶蚁拗齐妷旱投曳€(wěn)定，有效地抑制外來雷電波的入侵。?級間配合SPD應設置在任意兩個防雷區(qū)的交界處，各級SPD的電壓等級和通流量等級要與各級可能承擔的雷電能量和各級設備的耐壓配合。?另外，在當前采用分布式基站方式的通信基站，室外RRU需要是有源設備，需要直接供給電源，有采用交流直供和直流遠供等多種方案，最常用的模式是直流遠供，從機房的電源柜中輸出直流-48V然后通過電源線輸送到塔上，因為供電距離較遠（可達50-60米遠），遭受雷擊的概率非常高，所以一般機房端采用一分三的串聯(lián)直流點雨啊防雷箱，RRU端采用串聯(lián)一帶一的直流防雷箱，根據(jù)防雷分區(qū)界面，采用標稱20kA最大40kA的防雷器，當前該種方案應用較廣。分布式基站直流遠供防護方案C、信號系統(tǒng)?饋線天饋通道是雷擊感應的主要通道，所以，同軸電纜除了其金屬屏蔽層就近接地外，還應選擇加不同的天饋避雷器。因SPD存在一定的插入損耗，會對天線輻射信號的強度裝造成影響，選擇時應保證其損耗盡可能小，阻抗和工作頻率等指標與通信設備相匹。同軸電纜SPD—般在室外端和室內與設備的接口端分兩級設置，其接地端子應就近接到機房外同軸電纜入口處的接地體上，以便讓從同軸電纜芯線傳來的雷電能量逐級泄放到大地，防止引入感應雷電流。?信號線基站的信號線一般采用2Mb/s線,其芯線在設備接口處也應加裝相對應的信號避雷器，盡可能減少浪涌電流對通信設備的影響。在設置SPD時，還應考慮它的保護范圍。這是因為在SPD和需要保護設備之間的線纜上，因為雷電波的反射效應造成振蕩電壓，其幅值與線路長度、負載阻抗成正比。如果線纜較長，SPD上的殘壓加上線纜的壓降仍可能損壞設備，不能起到保護作用。所以，SPD應靠近通信設備安裝，但有時設備不一定恰好設置在防雷區(qū)的交界處，這時應在通信設備處再加裝一個SPD。D、 其它設施因為金屬管道如水管、氣管等在地下易受到反擊，所以應將它們在穿越各級雷電保護區(qū)的分界面處做等電位連接。在LPZO區(qū)與LPZ1區(qū)的界面上，雖然機房屋頂與四周墻壁及地面已形成籠式結構，但因為受門、窗等影響，雷電電磁脈沖仍會侵入機房內，所以，可將所有金屬門、窗等電位連接在一起。此外，還應將機房內走線架每隔5m就近連接到接地母排上，連接點不應很多于兩點，以便讓感應雷電流能順利泄入大地。E、 設備接地和防雷接地良好的接地能夠將雷電流迅速引入地下泄放，從而達到防雷的目的。機房設有防靜電地板時，應在地板下圍繞機房敷設環(huán)形接地母排，并與機房鋼筋保持絕緣。接地母排的材料為截面積不小于120傾2的銅材，也可采用相同電阻值的鍍鋅扁鋼。機房內的所有設備、SPD以及各種纜線金屬屏蔽層均應就近連接到環(huán)形接地母排上，形成一個等電位體。接地線可采用截面積為35~95mm2的多股銅線，因其導電性能和強度都比較好，且接地線應盡可能做到粗、短、直，以降低引線電感，確保防雷效果。機房的接地母排通過接地引入線跟地網(wǎng)可靠焊接連通，形成一個完整的防雷接地系統(tǒng)。接地引入線一般不應少于兩處，可沿機房四周均勻對稱布置,接地引入線應作防腐、絕緣處理，裸露在地面以上的部分，應有防止機械損傷的措施,其材料可采用截面積不小于40mmX4mm的鍍鋅扁鋼或截面積不小于95mm2的多股銅線。在建筑物內可能有多個局部等電位接地母排，這些接地母排與總等電位接地母排相互連通，以實現(xiàn)全建筑物范圍內的等電位連接。E、基站地網(wǎng)部分地網(wǎng)是接地系統(tǒng)的基礎，地網(wǎng)能否快速發(fā)散電流，是整個防雷系統(tǒng)建立等電位的關鍵，所以，要根據(jù)地理環(huán)境和土壤電阻率的不同，設計地網(wǎng)的結構。?鐵塔地網(wǎng)和機房地網(wǎng)鐵塔位于機房旁邊時，應設單獨的鐵塔地網(wǎng)，同時利用塔基地樁內兩根以上主鋼筋作為鐵塔地網(wǎng)的垂直接地體。鐵塔地網(wǎng)面積應延伸到塔基四腳外1.5m以遠的范圍，網(wǎng)格尺寸應不大于3mX3m,其周邊為封閉式。若鐵塔位于機房屋頂，鐵塔四腳應與屋頂避雷帶就近很多于兩處焊接連通，并對焊接處進行防腐處理，一定要保證連接點的數(shù)量和分散性，以利于分散引流。機房地網(wǎng)應沿機房散水點外設環(huán)形接地裝置，同時還應利用機房基礎橫豎梁內兩根以上主鋼筋共同組成機房地網(wǎng)。當機房基礎有地樁時，可利用地下鋼筋混凝土基礎作為接地體，將地樁內兩根以上主鋼筋與機房地網(wǎng)焊接連通。這樣，接地體是分布在地下四周的鋼筋混凝土基礎，與大地接觸面廣，接地電阻低且又穩(wěn)定。?聯(lián)合地網(wǎng)鐵塔地網(wǎng)、變壓器地網(wǎng)、機房地網(wǎng)互相連接成為一個聯(lián)合的共用地網(wǎng)，三網(wǎng)共地是均衡三網(wǎng)地電位極其重要的措施。當變壓器設在機房內時，其地網(wǎng)可合用機房地網(wǎng)。鐵塔地網(wǎng)、變壓器地網(wǎng)和機房地網(wǎng)任意兩者之間，應每隔3?5m相互焊接連通一次，連接點不應少于兩點，以相互組成一個周邊封閉的地網(wǎng)，經(jīng)驗表明，封閉環(huán)形結構的接地體有助于降低地面電位梯度和降低地電位反擊的強度?；镜鼐W(wǎng)示意圖基站地網(wǎng)的接地電阻值應小于5Q,當?shù)鼐W(wǎng)的接地電阻值達不到要求時,可適當增加地網(wǎng)面積。在地網(wǎng)外圍增設輻射接地裝置，環(huán)形接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成，水平接地體周邊為封閉式，與地網(wǎng)宜在同一水平面上,環(huán)形接地裝置與地網(wǎng)之間以及環(huán)形接地裝置之間應每隔3~5m相互焊接連通一次。三、移動通信基站防雷設計1、外部防雷設計A、建筑物年預計雷擊次數(shù)應按下式確定：N=kNgAe式中：N——建筑物預計雷擊次數(shù)(次/a)；k——校正系數(shù)，在一般情況下取1,在下列情況下取相對應數(shù)值：位于曠野孤立的建筑物取2；金屬屋面的磚木結構建筑物取1.7；位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5；Ng——建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度［次/(km2-a)］；Ae——與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積(km2)。B、 雷擊大地的年平均密度應按下式確定：Ng=0.024Td1.3式中：Td——年平均雷暴日，根據(jù)當?shù)貧庀笈_、站資料確定(d/a)oC、 建筑物等效面積Ae應為其實際平面積向外擴大后的面積。其計算方法應符合下列規(guī)定：?當建筑物的高H小于100m時，其每邊的擴大寬度和等效面積應按下列公式計算確定：式中：D——建筑物每邊的擴大寬度(m)；L、W、H——分別為建筑物的長、寬、高(m)o?當建筑物的高H等于或大于100m時，其每邊的擴大寬度應按等于建筑物的高H計算；建筑物的等效面積應按下式確定。Ae=〔LW+2H(L+W)+nH2〕?10-6?當建筑物各部位的高不同時，應沿建筑物周邊逐點算出最大擴大寬度，其等效面積Ae應按每點最大擴大寬度外端的連接線所包圍的面積計算。由上述公式算得基站的年預計雷擊次數(shù)，以及屬于第幾類防雷建筑物。D、 接閃器設計首先在鐵塔上安裝避雷針對建筑物進行直接雷保護，避雷針的高度以及保護范圍能夠根據(jù)建筑物防雷規(guī)范《GB50057-94》中的要求計算得出，基站天線架設在屋頂?shù)慕ㄖ镞€應該在屋頂女兒墻上敷設避雷帶，材料為熱鍍鋅圓鋼，直徑12mmo如果還不能完全保護建筑物，需利用建筑物屋頂?shù)匿摻钭鳛楸芾拙W(wǎng)，對建筑物以及機房等進行保護。E、 引下線設計避雷針可用鐵塔作引下線，因鐵塔已良好接地，所以，只需在安裝避雷針時保證避雷針與鐵塔有良好的電氣連接，并將鐵塔分別在四個角上與建筑物混凝土內的鋼筋相連即可，同時做好防腐處理。機房建筑物避雷網(wǎng)可用建筑物內的鋼筋作引下線，同時建筑物內的鋼筋也起到了均壓環(huán)的作用。F、 地網(wǎng)的設計機房建筑物的接地體可采用建筑物地梁和框架柱混凝土樁基礎內的鋼筋，用框架柱基礎內的主鋼筋作垂直接地體，用地梁內主鋼筋作水平接地體,它們可連接成均勻布置的地網(wǎng)。地網(wǎng)接地電阻值應滿足規(guī)范要求，小于5Q。郊區(qū)型以及高山型基站的地網(wǎng)設計，因為地理條件以及土壤條件，很難將接地電阻做到符合規(guī)范，所以依據(jù)《通信局站雷電過電壓保護工程設計規(guī)范》YD/T5098-2005,基站土壤電阻率低于700Q-m時，基礎地網(wǎng)的接地電阻能夠控制在10Q以內，在基站土壤電阻率大于700Q?m時，對基站工頻接地電阻不予限制，但地網(wǎng)的等效半徑應該N20m,并在地網(wǎng)四角敷設20-30m的輻射型水平接地體。因為聯(lián)合接地是等電位連接的基礎，所以在完成聯(lián)合接地以后我們將對基站內部的等電位連接進行全面的檢查和分析。根據(jù)雷擊事故分析我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在以前的標準中要求將機房中的直流工作地（一48V的正極）以及設備保護地、安全地以及設備防雷地就近接到總接地匯集線是有問題的，我們在考慮其必要的等電位連接前提下將基站內部的總接地匯流排分成兩部分，而該兩部分接地總匯流排應該采用40mmX4mm的扁鋼（或相對應銅帶）與機房地網(wǎng)進行連接，連接時，兩者之間距離應該大于5m以上，最好做到10m以上,同時這兩處與機房地網(wǎng)連接點應該盡量原理鐵塔地網(wǎng)，相距距離不小于5m,最好大于10m,接地引入線應該和接地匯流排在機房內可靠連接，并做好防腐以及防電化腐蝕；在機房的內部直流工作地、保護接地、安全接地接到一個總接地匯集線上；一級電源避雷器接地、二級電源避雷器接地、光纜加強芯以及金屬防護層接地應該獨立接入另外一個總接地匯集線上，同時考慮選擇合理的接地導線以及接地線的布局。傳統(tǒng)基站基站等電位聯(lián)結示意圖G、傳輸光纜以及電源線防雷接地設計為了消除因為雷擊沿光纜加強芯串入基站損壞設備，將光纜長距離埋地處理以及在光纜進機房前增加光纜接續(xù)盒都是非常好的方案，根據(jù)光纜引雷的特點，我們在光纜進入機房橋架后，在接入綜合柜前，將光纜加強芯剝離后，將加強芯可靠連接于專設的與橋架以及綜合柜絕緣隔離的接地端子，然后在采用截面大于等于16mm2的接地線與總接地匯流排（防雷專用）可靠連接。對于交流供電電源線這個引入雷擊概率最高的一種情況，將電源線長距離地埋、以及電源線穿金屬管地埋以及對高低壓架空線上部加裝避雷線等都是有效的降低雷擊信號的方式?？紤]基站的地理環(huán)境以及供電模式，對于采取高壓輸送到基站近端變壓供電的模式，應該向電力系統(tǒng)申請對高壓線進行裝設相對應通流能力較大（最好大于10kA以上）的高壓避雷器，必要時（雷擊較重地區(qū)）在距變壓器端設置2?3組避雷器，然后在對所有的進戶電源線進行埋地進入，可采用金屬鎧裝電纜或穿金屬管，并將鎧裝層及金屬管兩端可靠接地，這樣處理以后雷擊電流將大大的被衰減，對基站的損壞情況將大大減少，同時我們還將在后面考慮進一步對因為電源線引入的雷擊信號進行釋放和衰減。2、內部防雷設計A、電源防護設計?當220/380V供電線路進入基站時，應首先在進站后的第一配電處進行第一級防雷保護，即在交流配電屏處安裝第一級電源避雷器。達到YD/T規(guī)定的最高防護標準。技術參數(shù)：雷電通流量（8/20|is）N80KA（城市型基站）；N100KA（郊區(qū)型基站）;N120KA（高山型基站）;殘壓峰值W2500V；響應時間W25ns；三相供電采用3+1保護模式單相防護建議采用對稱全模保護?在機房配電箱的輸入端加裝相對應的第二級電源避雷器。第二級電源避雷器采用C類保護器進行相-中、相-地、中-地的全模式保護。技術參數(shù)：雷電通流量N40KA（8/