通信工程接地與防雷

通信工程接地與防雷演示文稿目前一頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)優(yōu)選通信工程接地與防雷目前二頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)歡迎各位專家、學(xué)者、同仁參加通信工程中的接地與防雷探討

——康忠學(xué)目前三頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)

主要內(nèi)容：基站建設(shè)中的接地與防雷機(jī)房建設(shè)中的接地與防雷目前四頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)基站系統(tǒng)的組成

基站由以下系統(tǒng)組成：傳輸線路系統(tǒng)；塔桅系統(tǒng)；天饋系統(tǒng)；供電系統(tǒng)；地網(wǎng)系統(tǒng)；室內(nèi)設(shè)備等系統(tǒng)組成。目前五頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)已建工程中基站的接地與防雷缺乏系統(tǒng)性由于組成基站的各系統(tǒng)都是分專業(yè)進(jìn)行的設(shè)計(jì)和施工，因此，無論設(shè)計(jì)或施工，都是按本專業(yè)和自己的理解對本專業(yè)的接地與防雷進(jìn)行設(shè)計(jì)或施工，對基站工程建設(shè)中的接地與防雷缺乏全局性的系統(tǒng)考慮。我們在對上萬計(jì)基站建設(shè)的監(jiān)理過程中，發(fā)現(xiàn)了一些接地不規(guī)范的案例，本文引用工程中的實(shí)際案例對相關(guān)各系統(tǒng)的接地與防雷進(jìn)行探討。目前六頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)通信鐵塔的結(jié)構(gòu)——獨(dú)立避雷針通信鐵塔的組成如圖1所示。通信鐵塔由避雷針、避雷針雷電流引下線（扁鋼）、塔體組成。避雷針用金屬緊固件與塔體頂部直接相連接，雷電流引下線（扁鋼）與避雷針連接，并從上至下用金屬件與鐵塔相連接。從圖1的結(jié)構(gòu)明顯可見：避雷針、避雷針雷電流引下線、鐵塔，從電氣連接上已經(jīng)成為一個(gè)整體。因此，通信鐵塔實(shí)際上就是高聳于地面的獨(dú)立避雷針。通信鐵塔結(jié)構(gòu)示意圖地網(wǎng)塔體避雷針雷電流引下線目前七頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)1饋線屏蔽層如何接地？同軸電纜結(jié)構(gòu)首先了解用于基站的同軸電纜結(jié)構(gòu)。如照片所示，用于基站的同軸電纜由1.電纜芯線、2.發(fā)泡填充層、3.屏蔽層、4.絕緣層組成.。目前八頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)1．同軸電費(fèi)芯線3．屏蔽層2．發(fā)泡填充層4．絕緣層目前九頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)實(shí)際工程中的模擬連接將饋線、鐵塔、基站設(shè)備作模擬連接如圖2所示。（未作離塔處的連接）在實(shí)際工程中，將饋線屏蔽層直接與塔體連接（如圖2所示）。將這種連接的后果作如下分析：目前十頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)天線SPD收發(fā)信機(jī)避雷針避雷針雷電流引下線雷電流屏蔽層與鐵塔連接點(diǎn)N芯線A端機(jī)房入口接地排地網(wǎng)芯線B端芯線感應(yīng)電流由塔體引入屏蔽層的雷電流殘壓電流鐵塔塔體I1I2I感雷電流引下線與鐵塔連接件目前十一頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)饋線屏蔽層在鐵塔上的實(shí)際連接圖目前十二頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)系統(tǒng)連接分析由于鐵塔頂端的避雷針是與鐵塔直接連接的，用于避雷針專用雷電流引下線（扁鋼）也是和鐵塔直接連通的，因此，避雷針、避雷針專用雷電流引下線、鐵塔已經(jīng)組成一個(gè)不可分割的高聳于地面的引雷體。目前十三頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)電流走向分析當(dāng)避雷針遭受直擊雷、或鐵塔遭受側(cè)擊雷時(shí)，雷電流至屏蔽層與鐵塔連接點(diǎn)N時(shí)，將分兩支電流I1和I2，其中電流I1通過鐵塔直接流入地網(wǎng)；I2則從饋線A端屏蔽層流入，經(jīng)全線流至B端后再經(jīng)機(jī)房入口處的接地排流入地網(wǎng)。當(dāng)I2流入饋線屏蔽層時(shí)，饋線芯線產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)電流I感

從A端流至B端進(jìn)入SPD；當(dāng)I感將SPD擊毀的瞬間，仍有強(qiáng)大的殘壓電流進(jìn)入基站的收發(fā)信機(jī)，將基站設(shè)備損壞。目前十四頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)2吊線（鋼絞線）如何接地？工程中常見的光纜進(jìn)站方式在實(shí)際工程中，將鐵塔作為光纜線路的終端桿，將鋼絞線和光纜捆綁于鐵塔上然后引進(jìn)機(jī)房的作法常有發(fā)生。如圖3-1和圖3-2所示。目前十五頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)圖3-1鋼絞線的錯(cuò)誤連接和預(yù)留光纜的錯(cuò)誤盤放目前十六頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)鋼絞線上雷電流的形成當(dāng)雷雨發(fā)生時(shí)，由于靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，通信線路的鋼絞線、信號(hào)線、輸電線、通信鐵塔及其他金屬導(dǎo)體將產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊過電壓，這種雷電感應(yīng)過電壓可以對電子器件、通信設(shè)備造成破壞，甚至造成火災(zāi)或人身傷害。架空鋼絞線上的靜電感應(yīng)：圖1鋼絞線上的感應(yīng)束縛電荷帶負(fù)電荷的雷云由于靜電感應(yīng)，當(dāng)帶正（或負(fù)）電荷的雷云接近地面建筑物或其他物體時(shí)，都能使其表面感應(yīng)而帶異性電荷，如圖1所示。圖1鋼絞線上的感應(yīng)束縛電荷目前十七頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)架空鋼絞線上的電磁感應(yīng)：圖2雷云放電后鋼絞線上形成的脈沖電壓根據(jù)電磁感應(yīng)原理，架空鋼絞線在雷云放電產(chǎn)生靜電感應(yīng)過電壓的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁感應(yīng)脈沖電壓。因此，架空鋼絞線上感應(yīng)的雷電過電壓應(yīng)當(dāng)是靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩個(gè)分量的迭加。這種過電壓沖擊波如果不通過接地裝置及時(shí)引入大地，將對連接在通信線路兩端的設(shè)備造成破壞。根據(jù)相關(guān)部門的實(shí)際觀測，高壓架空輸電線路上的感應(yīng)過電壓可達(dá)數(shù)百千伏，低壓架空輸電線路、通信線路架空鋼絞線上的感應(yīng)過電壓不會(huì)超過20Kv。然而，如果鋼絞線遭受直擊雷時(shí)，鋼絞線上產(chǎn)生的雷電過電壓將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于感應(yīng)過電壓。圖2雷云放電后鋼絞線上形成的脈沖電壓目前十八頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)架空鋼絞線上的直擊雷：當(dāng)架空鋼絞線（吊線）遭受雷擊時(shí)，雷電流將沿鋼絞線從兩個(gè)方向流入大地。由于鋼絞線感抗和接地裝置的接地電阻的存在，鋼絞線被雷擊時(shí)將產(chǎn)生很高的電位。d電桿50m50m50m50m接地線接地線圖3鋼絞線遭受直擊雷時(shí)將產(chǎn)生高電位目前十九頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)鋼絞線呈現(xiàn)的感抗L0、鋼絞線的接地間隔d兩個(gè)參數(shù)是U值的決定因素；鋼絞線的直流電阻率r對U值的影響較小。在實(shí)際工程中，只要路由選擇合理，通信線路遭受直擊雷的概率還是很小的。因此，勘察設(shè)計(jì)和施工，在選擇通信線路路由時(shí)，應(yīng)盡可能避開礦藏地、河灘地、無樹林的禿嶺山坡，減少通信線路遭受直擊雷的概率；在多雷區(qū)應(yīng)盡可能減小架空吊線（鋼絞線）的接地隔距。目前二十頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)架空鋼絞線的接地方案為了減小雷電過電壓對通信設(shè)施的損害，通常采用吊線接地的方法將雷電流就近引入大地。常用的接地方法如圖4所示。采用2.6/7的鋼絞線作為接地線，上端與吊線纏繞或用線卡壓接，下端與延伸式接地裝置連接，用鐵絲將地線捆綁在電桿上。圖4這種接地裝置，用于地線的鋼絞線從上到下捆綁在電桿上，容易遭到破壞。特別是在一些經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)，接地線被破壞的情況尤為突出，對這種傳統(tǒng)的接地方式的可靠性提出了挑戰(zhàn)。電桿扎線吊線（鋼絞線）接地線延伸式接地裝置目前二十一頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)圖3-1

、3-2連接分析用于傳輸光纜的吊線（鋼絞線）按圖3-1和圖3-2的兩種連接方式或其他架空引入方式，無異于將遠(yuǎn)方的雷電引入基站。其原因是：（根據(jù)靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)原理）位于光纜上方的鋼絞線是一條架設(shè)在空中的長長的引雷線，若不將鋼絞線和光纜在基站外引入地下埋設(shè)，則基站至鋼絞線最近的一個(gè)接地點(diǎn)間的區(qū)域發(fā)生雷電時(shí)，將有可能通過鋼絞線將雷電引入基站。目前二十二頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)正確的光纜進(jìn)站與吊線接地局（站）間的傳輸光纜線路，光纜的吊線應(yīng)每隔300m利用電桿避雷線或拉線接地，每隔1Km左右加裝絕緣子進(jìn)行電氣斷開。光纜進(jìn)入基站前，應(yīng)從基站外的終端桿引下埋地進(jìn)入機(jī)房?；疚挥诶妆┤蛰^多的區(qū)域、或當(dāng)終端桿位置的土壤電阻率較高難以達(dá)到接地電阻值的要求時(shí)，終端桿應(yīng)作延伸式地線，終端桿的拉線應(yīng)加裝絕緣子。目前二十三頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)3交流供電線路的進(jìn)站與接地常見的交流供電線路進(jìn)站方式不規(guī)范的交流供電線路進(jìn)站方式繁多，僅列舉以下兩種。目前二十四頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)圖4-1交流供電線盤繞于鐵塔上然后進(jìn)入機(jī)房目前二十五頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)圖4-1、圖4-2連接分析圖4-1和圖4-2，均將交流供電線從空中引入基站鐵塔然后進(jìn)入機(jī)房，并將鐵塔作為供電線路的終端桿；架空變壓器未做地網(wǎng)，且變壓器高壓端也未用鎧裝電纜，輸電線上方未安裝防雷線。目前二十六頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)供電線路的正確進(jìn)站與接地變壓器應(yīng)做地網(wǎng)變壓器應(yīng)做地網(wǎng)，并與機(jī)房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)連接形成聯(lián)合地網(wǎng)，如圖5所示。目前二十七頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)變壓器地網(wǎng)

鐵塔地網(wǎng)機(jī)房地網(wǎng)水平接地體垂直接地體圖5.基站聯(lián)合地網(wǎng)組成圖目前二十八頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)供電電纜埋地進(jìn)入基站供電線路進(jìn)入基站前，應(yīng)從站外終端桿上引下埋地進(jìn)入基站；進(jìn)入基站的電纜應(yīng)加裝鋼管保護(hù)；鋼管的兩端應(yīng)可靠接地。目前二十九頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)供電系統(tǒng)接地不規(guī)范的后果：根據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，被雷擊基站總量的75%以上，是由于供電系統(tǒng)引起的。在基站建設(shè)中，供電系統(tǒng)的接地與防雷應(yīng)引起足夠的重視。目前三十頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)4接地線和接地工程中常見的饋線接地連接如圖6所示，工程中將接地線作成“U”形彎、用饋線固定卡作接地連接的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。目前三十一頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)用饋線卡將多條接地線疊壓連接將接地線作成U形彎目前三十二頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)合理可靠的饋線接地接地線應(yīng)短直，接地端子與接地點(diǎn)的連接應(yīng)順直電流的方向，不能盤繞或作成“U”形彎。多層疊壓相當(dāng)于多個(gè)接觸電阻的串聯(lián)，且隨著時(shí)間的推移，壓接點(diǎn)間氧化物的增加其接觸電阻還將增大。因此，每條饋線的接地線端子應(yīng)分別與地排可靠連接，不應(yīng)用饋線卡將多條接地線疊壓壓接。工程中有多種不同的接地方式，但應(yīng)以相關(guān)規(guī)范為準(zhǔn)，確保基站防雷接地的可靠性目前三十三頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)產(chǎn)生上述錯(cuò)誤的原因：由于專業(yè)的分工，在大規(guī)模的建設(shè)中，設(shè)計(jì)、施工、防雷、接地各行其是，對防雷與接地缺乏科學(xué)系統(tǒng)的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)和施工。目前三十四頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)5機(jī)房建設(shè)中的接地與防雷機(jī)房建設(shè)中的接地存在著嚴(yán)重錯(cuò)誤

主要表現(xiàn)在：接地的隨意性、將走線架作為接地體、接地線過長、走線架及鋼梁節(jié)間未作電氣連接---目前三十五頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)將走線架作為接地體《通信局（站）接地設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確規(guī)定：防止通過走線架或鋼梁在電氣上連通。然而，像照片所示的將走線架作為接地體的情況在一些小型機(jī)房內(nèi)還隨處可見。如圖----目前三十六頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)目前三十七頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)接地的隨意性，典型案例如圖所示。機(jī)房的可靠接地是人員及設(shè)備安全的重要保證。圖中所示的隨意接地不僅是不符合規(guī)范要求，更重要的是人們的生命、財(cái)產(chǎn)將受到威脅。目前三十八頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)隨意地用一塊扁鋼作為機(jī)房總接地排。再隨意地用一根電纜作為機(jī)房總接地線目前三十九頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)機(jī)房總接地線目前四十頁\總數(shù)四十二頁\編于五點(diǎn)走線架及鋼梁節(jié)間未作電氣連接很多大中型機(jī)房（