通信基站防雷设计与接地方案分析

2019-08-29 版权声明 举报文章

【摘 要】据统计全国各省份通信基站遭雷击情况结果表明,几乎没有一起因遭受直击雷基站设备损坏的事例,雷击造成基站设备损坏事故的95%是雷电过电压引起的,因此对通信基站雷电过电压的保护就更为重要。本文论述了通信基站防雷接地系统经常出现的问题,结合多年运维经验,切实地提出根据实际情况设计通信基站防雷接地系统的设计思想。

【关键词】通信基站;电子设备;防雷;接地

雷电是一种常见的大气放电现象。由于雷电释放的能量相当大,它所产生的强大电流、灼热的高温、猛烈的冲击波、剧变的静电场和强烈的电磁辐射等物理效应给人们带来了多种危害。通信基站位置地域、地理位置差异巨大,地方雷雨频繁,很容易受到雷电的影响。一旦遭受雷电袭击,损失难以估量,后果难以想象。所以,做好通信基站的防雷电工作,是保证现代通信畅通的重要保证。

1. 通信基站防雷与接地通常存在以下问题:

(1)天馈线进入机房前没有接地。

(2)避雷针在机房屋顶虽然接地,但接地电阻太大。

(3)基站机房内通信设备保护接地不规范,直接与屋顶墙上的避雷带相连。

(4)天线铁塔地网和机房地网没有形成联合接地,两者之间存在地电位差。

(5)接地引线和螺丝拧在一起,且螺丝已生锈,接地不可靠,没有达到接地目的。

(6)基站铁塔接地不规范,只用一根扁铁从铁塔一个角与机房建筑搭在一起,而且电器也没连通。

(7)基站机房屋项上所有金属突出物没有和女儿墙上避雷带电气连通。

(8)基站屋顶上女儿墙上避雷带与建筑物主钢筋没有焊接连通。

(9)基站铁塔上避雷针不符合规范要求。

(10)基站铁塔高度为70米,天馈线中间和机房入口处都没有接地。

(11)基站供电线路没有从地下敷设进站,而是架空直接进入二楼机房,把雷电波直接引入房间。

上述情况均不符合防雷要求,都是引雷途径。

2. 当基站遭受雷击时,可能对基站造成危害的主要部位有

(1)基站收发信机的馈线入口。

(2)基站收发信机的电源入口。

(3)基站所有电源设备将受到危害。

(4)通信电缆接口及中继线路。

3. 通信基站的防雷措施

(1)基站天线应用有防直击雷的防护措施,避雷针与铁塔作可靠电气连接。天馈线严格按规范布置其接地点;尤其天馈线进入机房入口处的外侧接地至关重要,目的是让感应雷电流在入机房前漏入大地,保证通信设备的安全运行。

(2)基站机房应有防直击雷的防护措施,如装设有避雷针或优化针,则应有两根8园钢从针体尾部引出,引出线一方面与针体焊接,另一方面双从两个方向与避雷带焊接。

(3)架空电力线和其他架空线的防雷措施应有地埋和装设避雷地线等。

(4)基站电源设备应用两至三级防雷(过电压)措施。

(5)天馈线应装设天馈避雷器。

(6)信号线应串接信号避雷器。

4.通信基站接地方案

4.1 防雷接地系统的构成和基本要求。 防雷接地系统是由大地、接地电极、接地引入线、地线汇流排、接地配线五部分组成的整体。 地线排一般分为室内接地排和室外接地排,室内接地排通常安装BTS、电源机柜较近且与走线架同高的墙上。室外接地线通常在馈管窗外附近(1m内)。接地排用铜排做成。

4.2 移动通信基站BTS接地的几种实际情况。

4.2.1 利用现避雷带。 当BTS所在大楼有较可靠的屋顶避雷带、防雷接地及工作接地时,BTS的接地应利用大楼现接地装置,但必须测试其接地电阻值。如果测试结果不符合要求。应增加接地体,使接地电阻满足≤5Ω的要求。

4.2.2 大楼没有避雷带 当所在大楼没有现成的屋顶避雷带时,应架设一定数量的避雷针,使天线顶端处于避雷针的保护角之下,并同时将避雷针接地线直接引至楼下接地体。

4.2.3 BTS设有天线铁塔。 当BTS设有铁塔时常采用三合一(即联合接地)系统。这种情况,一般都把整个机房设计在铁塔的避雷保护范围内,机房顶可以不设避雷带,但机房四周可以仍需埋设一闭合接地环,使机房的地电位均衡分布和缩短接地引线。

4.3 通信基站的防雷与接地。

4.3.1 供电系统的防雷与接地。

(1)移动通信基站的交流供电应采用三相五线制供电方式。

(2)移动通信基站宜设置专用电力变压器,电力线宜采用具有金属护套或绝缘护套电缆,穿钢管埋地,并引入移动通信基站,电力电缆金属护套或钢管两端应就近可靠接地。

(3)当电力变压器设在站外时,对于低处年雷暴日大于20天、大地电阻率大于100Ω/m的暴露地区的架空高压电力线路,宜在其上方架设避雷线,其长度不宜小于500m。

(4)当电力变压器设在站内时,其高压电力线应采用电力电缆从地下进站,电缆长度不宜小于200m,电力电缆与架空电力电缆连接处三根相线应加装氧化锌避雷器,电缆两端金属外护层应就近接地。

(5)移动通信基站交流电力变压器高压侧三根线,应分别就近对地加装氧化锌避雷器。

(6)进入移动通信基站的低压电力电缆,宜从地下引入机房。电力电缆在进入机房交流屏处,应加装避雷器,从屏内引出的零线不做重复接地。

(7)移动通信基站供电设备的正常不带电的金属部分、避雷器的接地端,均应做保护接地,严禁作接零保护。

(8)移动通信基站的直流工作地,应从室内接地汇集线上就近引接,接地线截面积应满足最大负荷的要求。

(9)移动通信基站电源设备应满足相关标准、规范中关于耐雷电冲击指标的要求,交流屏、整流器应设有分级防护装置。

(10)电源避雷器和天馈线避雷器的耐雷电冲击指标等参数应符合相关标准、规范的要求。

4.3.2 铁塔的防雷与接地。

(1)移动通信基站铁塔应有完善的防直雷击及二次感应雷的防雷装置。

(2)移动通信基站铁塔采用太阳能灯塔。对于使用交流电馈电的航空标志灯,其电源线应采用具有金属外护层的电缆,电缆的金属护外套应在塔顶几进机房入口处的外侧就近接地。

4.3.3 天馈线系统的防雷与接地。

(1)移动通信基站天线应在接闪器的保护范围内,接闪器应设置专门雷电流引下线,材料宜采用40×40mm的镀锌扁钢。

(2)基站同轴电缆馈线的金属外护套,应在上部、下部和走线架进机方入口处就近接地,在机房入口处的接地,应就近与地网引出的接地线妥善连通。

(3)同轴电缆馈线进入机房后,与通信设备连接处应安装馈线避雷器,以防止自天馈线引入的感应雷。

4.3.4 其他设备的防雷与接地。

(1)移动通信基站的建筑物应有完善的防直击雷及抑制而次感应雷的防雷装置(避雷网、避雷网和连接器等)

(2)机房顶部的各种金属设施,均应分别与屋顶避雷带就近连通。机房顶部的彩灯应安装在避雷带下方。

(3)机房内走线架、吊挂铁架、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗等均应做保护接地。

5. 结束语

(1)随着通信行业的不断发展,移动通信站点的设备和防雷措施也在不断革新,只要在工程实际中不断调查优化研究,充分认识雷电可能的入侵途径,采取全方位、多层次综合防护,就能取得有效的防雷效果。

(2)基站防雷系统工程是保证通信网络畅通、人员和设备安全的重要环节,涉及基站铁塔、天馈线、土建、供电、设备安装以及周围建筑等许多方面,需要我们树立长远的战略目标,不断总结经验,从现实入手,不断提高防雷技术水平和基站的防雷能力。

参考文献

[1] 《移动通信基站防雷与接地设计规范》(YD5068-98).

[2] 张殿富. 《移动通信基础》.中国水利水电出版社.

[3] 国家标准.建筑物防雷设计规范GB50057-94(2000年版)[S].北京:中国计 划出版社,2001,(2).

[4] 中南建筑设计院主编.建筑物防雷设计安装99D562[M].北京:中国建筑标准 设计研究所出版,1999,(12).

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