通信基站防雷方案

1、防 雷 講 座 題 綱深圳計(jì)通 通信基站防雷解決方案推薦1目錄一、總則二、基站的防雷 1.直擊雷的防護(hù) A. 接閃器 B. 引下線 C. 接地體 2. 感應(yīng)雷的防護(hù) A. 電源防護(hù) B. 傳輸線防護(hù) C. 聯(lián)合地網(wǎng) D. 設(shè)備接地 E. 接地匯集線布置三、接地連線2前言 通信站的雷電防護(hù)問題過(guò)去一直都存在，由于近年來(lái)大量采用了高可靠性的先進(jìn)設(shè)備，加上運(yùn)維水平的提高，通信站的運(yùn)行可靠性也極大地提高，而現(xiàn)代的電信設(shè)備對(duì)雷電較敏感，這樣雷害問題就日益凸顯出來(lái)。九十年代是防雷工作大發(fā)展的十年，國(guó)際上國(guó)際電工委員會(huì)頒布了IEC系列防雷標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)也頒布了基于IEC標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)標(biāo)，各相關(guān)行業(yè)也將防雷要求列入標(biāo)準(zhǔn)

2、。郵電部作為最早在國(guó)內(nèi)開展弱電系統(tǒng)防雷的行業(yè)，也頒布了許多關(guān)于通信站防雷的新標(biāo)準(zhǔn)。由于防雷牽涉的范圍很廣，必須系統(tǒng)考慮才能取得經(jīng)濟(jì)有效的成果。 3一、總則1、尋呼通信系統(tǒng)的雷電過(guò)電壓及電磁場(chǎng)干擾防護(hù)是保護(hù)尋呼通信線路、設(shè)備及人身安全的重要手段，是確保通信線路、設(shè)備運(yùn)行不可缺少的技術(shù)環(huán)節(jié)，是傳呼通信網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)行管理工作的重要組成部分。2、本方案的制定目的在于闡述尋呼系統(tǒng)通信基站的防雷設(shè)計(jì)方案及運(yùn)行維護(hù)管理解決方案，供從事尋呼臺(tái)建設(shè)及維護(hù)人員參考。3、本方案中的所采用的過(guò)電壓保護(hù)產(chǎn)品是ZYSPD系列避雷器。4、本方案的制定依據(jù)IEC1312雷電電磁脈沖的防護(hù)、VDE0675過(guò)電壓保護(hù)器、GB500

3、57-94建筑物防雷規(guī)范、GA1731998計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。5、本防雷設(shè)計(jì)方案具有一般指引作用，對(duì)特殊場(chǎng)合應(yīng)視具體情況專門設(shè)計(jì)。 4二、基站的防雷 1、直擊雷的防護(hù)雖然有不少專家學(xué)者在努力的研究有效的防止直擊雷的方法，但直到今天我們還是無(wú)法阻止雷擊的發(fā)生。實(shí)際上現(xiàn)在公認(rèn)的防直擊雷的方法仍然是200年前富蘭克林先生發(fā)明的避雷針。A、接閃器避雷針及其變形產(chǎn)品避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)等統(tǒng)稱為接閃器。歷史上對(duì)接閃器防雷原理的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生過(guò)誤解。當(dāng)時(shí)認(rèn)為：避雷針防雷是因?yàn)槠浼舛朔烹娋C合了雷云電荷從而避免了雷擊發(fā)生，所以當(dāng)時(shí)要求避雷針頂部一定要是尖端，以加強(qiáng)放電能力。后來(lái)的研究表明：一定高度

4、的金屬導(dǎo)體會(huì)使大氣電場(chǎng)畸變，這樣雷云就容易向該導(dǎo)體放電，并且能量越大的雷就越易被金屬導(dǎo)體吸引。這樣接閃器的防雷是因?yàn)閷⒗纂娨蜃陨矶乐沽吮槐Ｗo(hù)物被雷電擊中。現(xiàn)在認(rèn)為任何良好接地的導(dǎo)體都可能成為有效的接閃器，而與它的形狀沒有什么關(guān)系。 5二、基站的防雷 有鐵塔的基站鐵塔本身就是良好的接閃器，如果鐵塔在建筑物頂應(yīng)將鐵塔四周與屋頂避雷帶作好電氣連接。鐵塔在通信站附近的可在建筑物頂部設(shè)避雷帶，并校核鐵塔和避雷帶聯(lián)合防雷的保護(hù)范圍。方法見國(guó)標(biāo)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50057-94）?；靖浇鼰o(wú)鐵塔的宜優(yōu)先采用避雷網(wǎng)、作為建筑物的接閃器，如果屋面有天線等通信設(shè)施可在局部加裝避雷針保護(hù)，這樣接閃器的高度

5、不會(huì)太高，不會(huì)增大通信站的雷擊概率。避雷網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸應(yīng)不大于10m10m，避雷針應(yīng)與避雷網(wǎng)可靠連接。 6二、基站的防雷 B、引下線引下線的作用是將接閃器接閃的雷電流安全的導(dǎo)引入地，引下線不得少于兩根，并應(yīng)沿建筑物四周對(duì)稱均勻的布置，引下線的間距不大于18米，重要通信局和100米及以上的電信樓其引下線的間距應(yīng)不大于12米。引下線接長(zhǎng)必須采用焊接，引下線應(yīng)與各層均壓環(huán)焊接，引下線采用10毫米的圓鋼或相同面積的扁鋼。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的建筑物，引下線應(yīng)利用建筑物內(nèi)的鋼筋作為防雷引下線。采用多根引下線不但提高了防雷裝置的可靠性，更重要的是多根引下線的分流作用可大大降低每根引下線的沿線壓降，減少側(cè)擊的危險(xiǎn)。目

6、的是為了讓雷電流均勻入地，便于地網(wǎng)散流，以均衡地電位。同時(shí)，均勻?qū)ΨQ布置可使引下線瀉流時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)電磁場(chǎng)在引下線所包圍的電信建筑物內(nèi)相互抵消，減小雷擊感應(yīng)的危險(xiǎn)。 7二、基站的防雷 C、接地體接地體是指埋在土壤中起散流作用的導(dǎo)體，接地體應(yīng)采用： 鋼管直徑大于50毫米，壁厚大于3.5毫米； 角鋼不小于50X50X5毫米 扁鋼不小于40X4毫米。 應(yīng)將多根接地體連接成地網(wǎng)，地網(wǎng)的布置應(yīng)優(yōu)先采用環(huán)型地網(wǎng)，引下線應(yīng)連接在環(huán)型地網(wǎng)的四周，這樣有利于雷電流的散流和內(nèi)部電位的均衡。垂直接地體一般長(zhǎng)為1.5-2.5米，埋深0.8米，地極間隔5米，水平接地體應(yīng)埋深1米，其向建筑物外引出的長(zhǎng)度一般不大于50米。框架

7、結(jié)構(gòu)的基站應(yīng)采用建筑物基礎(chǔ)鋼筋做接地體。 8二、基站的防雷 2、感應(yīng)雷的防護(hù)前面已提到感應(yīng)雷是因?yàn)橹睋衾追烹姸袘?yīng)到附近的金屬導(dǎo)體中的，其實(shí)感應(yīng)雷可通過(guò)兩種不同的感應(yīng)方式侵入導(dǎo)體，一是靜電感應(yīng)：在雷云中的電荷積聚時(shí)，附近的導(dǎo)體也會(huì)感應(yīng)上相反的電荷，當(dāng)雷擊放電時(shí)，雷云中的電荷迅速釋放，而導(dǎo)體中原來(lái)被雷云電場(chǎng)束縛住的靜電也會(huì)沿導(dǎo)體流動(dòng)尋找釋放通道，就在電路中形成電脈沖。二是電磁感應(yīng)：在雷云放電時(shí)，迅速變化的雷電流在其周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變電磁場(chǎng)，在其附近的導(dǎo)體中產(chǎn)生很高的感生電動(dòng)勢(shì)。研究表明：靜電感應(yīng)方式引起的浪涌數(shù)倍于電磁感應(yīng)引起的浪涌。 9二、基站的防雷 感應(yīng)雷可以通過(guò)電力電纜、通信電纜、光纖和天

8、饋線侵入通信站，由于電力電纜的距離長(zhǎng)且對(duì)雷電波的傳輸損耗小，所以由電源侵入的感應(yīng)雷造成的危害十分突出，按原郵電部的統(tǒng)計(jì)約占了通信站雷擊事故的80%。因此，對(duì)通信站進(jìn)行感應(yīng)雷防護(hù)時(shí)，電源是重點(diǎn)。感應(yīng)雷還可以通過(guò)空間感應(yīng)侵入通信站的內(nèi)部線路，雖然經(jīng)過(guò)建筑物和機(jī)殼的屏蔽衰減后其能量大為減小，但站內(nèi)許多電信設(shè)備的抗過(guò)壓能力也很弱，如果處理不當(dāng)也可能造成設(shè)備故障。 10二、基站的防雷 A、電源防護(hù)信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了專門的通信電源防雷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各種基站的電源防雷提出了具體要求，主要是兩條：一是電力電纜應(yīng)有金屬屏蔽層，且必須埋地進(jìn)出通信站。二是在電源上逐級(jí)加裝電源避雷器，實(shí)現(xiàn)多級(jí)防護(hù)。即在變壓器的高壓端加裝高壓

9、避雷器，低壓側(cè)加裝低壓避雷器，在交流配電屏和直流配電屏分別加裝交、直流避雷器。通信電源防護(hù)應(yīng)注意以下問題： 11二、基站的防雷 1. 進(jìn)局電力電纜的防雷容易引起重視，而其它進(jìn)出通信站的電力線常常被忽視，如照明路燈線、塔燈電力線、非電信設(shè)施租用電信電力線等。現(xiàn)在宜采用太陽(yáng)能塔燈，可減少一個(gè)雷擊入侵渠道。其它出局電力線應(yīng)在防雷系統(tǒng)的保護(hù)范圍內(nèi)，否則應(yīng)采取專門的防雷措施。2. 裝直流避雷器是最近發(fā)布的防雷標(biāo)準(zhǔn)中才提出的，因?yàn)橹绷鞅芾灼鞯臍垑捍蟠蟮陀诮涣鞅芾灼?，因此能有效地提高通信站?nèi)敏感設(shè)備抵御雷電電磁脈沖的能力。12二、基站的防雷 3. 避雷器的防雷能力與安裝方式有密切關(guān)系，主要是引線電感會(huì)產(chǎn)生額

10、外的殘壓，應(yīng)盡可能地縮短電力線與避雷器的連線和避雷器與接地匯接板連線的長(zhǎng)度。4. 多級(jí)布置避雷器可減小引線電感帶來(lái)的額外殘壓，因?yàn)榍凹?jí)避雷器已將大部分雷電流泄放入地，在后級(jí)的避雷器只泄放少部分雷電流，雷電流的減小必然導(dǎo)致引線上的附加殘壓減小。為保證避雷器由前到后順序泄放，避雷器的動(dòng)作電壓應(yīng)是后級(jí)不低于前級(jí)。避雷器之間的電力電纜長(zhǎng)度不小于15米。 13二、基站的防雷 B、傳輸線防護(hù)電信局內(nèi)的低頻傳輸線大量是用戶線和中繼線，目前采用保安單元基本有效，如果采取進(jìn)一步的防雷措施會(huì)急劇增大投資，目前尚無(wú)推廣方案。光纖的防雷主要是針對(duì)其金屬護(hù)皮和金屬芯線，從線路防護(hù)的要求看這些金屬應(yīng)接地，最好在埋地進(jìn)局時(shí)

11、接在底樓的接地匯接排上，而不要接在設(shè)備機(jī)架上。 14二、基站的防雷 天饋線防雷主要是針對(duì)同軸電纜，接地的波導(dǎo)管本身就有良好的防雷作用不需再加避雷器。同軸電纜天饋線應(yīng)加裝相應(yīng)的高頻避雷器，避雷器的地線應(yīng)就近與機(jī)房的接地匯接排相連。天饋線的頂端應(yīng)通過(guò)鐵塔接地，在入局處應(yīng)接到機(jī)房匯接排。如果天饋線較長(zhǎng)在其中間應(yīng)每隔25米與走線架或鐵塔相連。移動(dòng)通信設(shè)備與光端機(jī)、微波、交換機(jī)相聯(lián)的PCM、DDF線線宜采用同軸電纜，可加裝相應(yīng)的避雷器。監(jiān)控信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸線可加裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)避雷器。所有進(jìn)出通信站的通信傳輸電纜應(yīng)采用有金屬屏蔽層的電纜埋地進(jìn)出，其屏蔽層應(yīng)在進(jìn)局處就近接地。 15C、聯(lián)合地網(wǎng)通信站機(jī)房、變電房

12、、鐵塔的接地極應(yīng)連接起來(lái)，組成聯(lián)合地網(wǎng)，如果是框架結(jié)構(gòu)的機(jī)房，建筑物的基礎(chǔ)鋼筋是優(yōu)良的環(huán)型接地網(wǎng)，應(yīng)利用。聯(lián)合地網(wǎng)是通信站內(nèi)所有設(shè)備共用的接地裝置。接地電阻是地網(wǎng)的一個(gè)重要指標(biāo)，部標(biāo)對(duì)不同類型的通信站作了具體規(guī)定，其阻值為1到20歐。其依據(jù)是早期單線通信設(shè)備需要用大地做回路，不控制地電阻就無(wú)法通信。現(xiàn)在的通信設(shè)備不需要大地做回路了，但沒有研究阻值可放寬到何種程度，所以就沿用了過(guò)去的規(guī)定。從防雷技術(shù)的角度看，地電阻的要求已不那么嚴(yán)格，而是強(qiáng)調(diào)接地系統(tǒng)的布置，這在建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50057-94）中已有體現(xiàn)。 二、基站的防雷 16二、基站的防雷 早期的通信站建設(shè)中往往采用分離地網(wǎng)，要求交流

13、地、直流地、保護(hù)地、數(shù)據(jù)地、防雷地等都采用單獨(dú)的接地裝置。其目的是想避免各系統(tǒng)的干擾通過(guò)地網(wǎng)耦合，但現(xiàn)在認(rèn)為聯(lián)合地網(wǎng)更經(jīng)濟(jì)有效。這是因?yàn)榉蛛x地網(wǎng)要求的條件太苛刻，地網(wǎng)須相距20米以上才認(rèn)為實(shí)現(xiàn)了分離，而現(xiàn)代通信站需要五、六個(gè)這樣的獨(dú)立地網(wǎng)，在寸土寸金的年代很難辦到。另外，從技術(shù)角度看，分離地網(wǎng)在泄放雷電流時(shí)因接地線和接地電阻的不同，各接地系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生電位差，反而可能危害相互連接著的通信設(shè)備。聯(lián)合地網(wǎng)通過(guò)合理的布置接地線可以實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備間的等電位。17通信基站線纜防護(hù)圖 18二、基站的防雷 D、設(shè)備接地通信站內(nèi)所有設(shè)備的金屬外殼都應(yīng)接地，金屬走線架、水管等金屬物也必須接地。站內(nèi)金屬物良好的接地不但

14、是用電安全的要求，也是屏蔽雷電感應(yīng)、均衡設(shè)備電位的重要措施。接地有單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和混合接地三種方式。從抗干擾的角度講：低頻通信設(shè)備宜用單點(diǎn)接地，高頻通信宜用多點(diǎn)接地，高、低頻混合通信設(shè)備宜采用混合接地。但目前部標(biāo)統(tǒng)一規(guī)定各種通信站都用單點(diǎn)接地方式，接地線的要求是粗、短、直，要兼顧到泄放設(shè)備短路電流和泄放雷電流的能力。設(shè)備短路電流由電源電壓和接地阻抗決定，部標(biāo)推薦用35-95平方毫米的多股銅線。而泄放雷電流只需大于16平方毫米的銅線即可。 19二、基站的防雷 E、接地匯集線的布置接地匯集線（匯流排）應(yīng)布置在靠近避雷器的地方，以使避雷器的接地連接線最短，各樓層的分匯集線應(yīng)直接與樓底的總匯集線相連，這樣能保證實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)接地方式，當(dāng)樓層高于30米時(shí)，高于30米部分的分匯集線應(yīng)與建筑物均壓環(huán)相連，以防止側(cè)擊。近年來(lái)IEC的研究認(rèn)為：接地匯集線的多重互連是有益的，但部標(biāo)尚未采納。 20三、接地連線 通信站的種類很多，但其防雷思想是一致的，就是