移动基站的防雷与接地.ppt

中讯邮电咨询设计院有限公司,移动基站的防雷和接地,通信防护技术支援中心陈强,中讯邮电咨询设计院防护中心简介地网等电位连接过电压保护光缆的防雷措施关于基站馈线接地排安装位置的说明移动基站专用变压器的防雷问题,中讯邮电咨询设计院防护中心简介,中讯邮电咨询设计院（原信息产业部邮电设计院）是制定中华人民共和国通信行业防雷接地标准的唯一编制单位。2000年以来主持制定了信息产业部通信防雷防护的标准6项。其中，YD5098通信局站防雷与接地工程设计规范是信息产业部两个强制性标准之一。YD/T14292006通信局（站）在用防雷系统的技术要求和检测方法是通信局（站）防雷系统在线检测的依据。完成了全国各地上千个局站的防雷工程咨询设计工作，近年来完成了北京、浙江、云南、湖北等地十余家运营企业的防雷检测工作。我院在与中国联通合并以后，保障联通公司通信网络的运营安全就是我们的本职工作。我中心是联通集团在通信局（站）防雷接地方面的支撑单位。,地网,1、新旧标准关于地网要求的区别,1.1接地电阻老标准：要求基站接地电阻值应小于5欧姆。新标准：对接地电阻值没有严格要求，而是根据土壤电阻率的情况对地网分别做不同的要求。具体要求为“所在地区土壤电阻率低于700m时，基站地网的工频接地电阻宜控制在10以内；当基站的土壤电阻率大于700m时，可不对基站的工频接地电阻予以限制，此时地网的等效半径应20m，并在地网四角敷设20m30m的辐射型水平接地体。”说明：1）根据统计，遭雷击损坏的基站中：机房接地电阻5以下的占74%，5-10的占19%，10以上的占7%；该数据表明机房接地电阻的高低与雷击概率的关系为同样的地理环境下地阻小的机房反而更容易遭受雷击。2）地网是基站防雷的基础，主要是为雷电提供一个顺畅的泄放渠道，而衡量此能力主要是在于地网的面积。很多土质较差的基站为了达到5欧姆的要求投入较大，少则几万，多则十几万，性价比极差，造成了很大的浪费。因此相对于老标准，新标准在接地电阻方面做了较大的调整，旨在减小不必要的投资。,地网,1.1租赁机房地网老标准：要求在租赁房下新设人工地网和建筑基础连通，并将工作地、保护地分别从地网引上到机房，工作地和防雷地的引接点距离在5米以上。新标准：新标准将租赁机房分成了大型公共建筑和普通民用建筑物，而且不再有工作地、保护地的区分，整个机房只有一个地（电位参考点）。具体要求如下：6.3.5移动基站建在办公楼或大型公用建筑上时，机房的接地引入线可以从机房楼柱钢筋、楼顶避雷带或邻近的预留接地端引接。7.3.1新建的公共建筑物、办公大楼宜直接利用建筑物的建筑地网接地。7.3.2民用建筑物可利用建筑物梁、柱的主钢筋作引接地点，或将避雷带与钢筋相连后做接地点。对设计规范、连续完整的避雷带，可直接做接地引入点。7.3.3建筑结构质量较差的民用建筑物，没有合格的避雷带或建筑物是砖混结构时，必须在楼下设置接地网，新设地网应与建筑物基础钢筋相连，并引至楼上接地汇流排。,地网,2、土建机房地网,（1）应采用联合地网，其主地网主要由机房地网、铁塔地网组成，或由机房地网、铁塔地网和变压器地网组成，且联为一体。（2）机房地网由机房建筑基础（含地桩）和外围环形接地体组成。环形接地体应沿机房建筑物散水点外敷设，并与机房建筑物基础横竖梁内两根以上主钢筋焊接连通。机房建筑物基础有地桩时，应将各地桩主钢筋与环形接地体焊接连通。（3）铁塔地网应采用40mm4mm的热镀锌扁钢,将铁塔四个塔脚地基内的金属构件焊接连通，铁塔地网的网格尺寸不应大于3m3m。（4）铁塔位于机房旁边时，应采用40mm4mm的热镀锌扁钢，在地下将铁塔地网与机房外环形接地体焊接连通。铁塔地网与机房地网之间可每隔3m5m相互焊接连通一次，且连接点不应少于两点。机房被包围在铁塔四脚内时，铁塔地网与机房的基础地网应联为一体，外设环形接地体应在铁塔地网外敷设，并与铁塔地网多点焊接连通。,（5）专用电力变压器设置在机房外，且距地网边缘30m以内时，应用水平接地体与地网焊接连通。距地网边缘大于30m时，可不与地网连通。优点：形成联合地网，减小反击过电压，保护变压器安全；将原TT供电系统变成了TNS系统；改善了变压器地网，有利于变压器的防雷保护。（6）埋设辐射形水平接地体时，可根据周围的地形环境确定接地体的走向、埋深、长度和根数。（7）移动基站使用钢管塔时，应从钢管塔基础敷设不少于两根辐射形水平接地体，水平接地体应根据周围的地形环境，向远离机房的方向敷设。钢管塔的地网应和机房地网在两侧用水平接地体可靠连通。,3建在办公楼、大型建筑上基站的地网,对于办公楼、大型建筑，一般地网可直接利用原有公共建筑物的基础地网，无需另设专用地网。机房的接地引入线可以从机房楼柱钢筋、楼顶避雷带或邻近的预留接地端引接。,4建在普通民用建筑物上基站的地网改造方案,民用建筑物有各种类型，实施接地改造时应根据机房的具体情况确定方案。其地网的设计应综合考虑建筑钢筋结构情况、周围环境等实际因素，并结合经济有效的原则。一般的，建在普通民房上的基站可新设简易地网，并与原有基础焊接为一体，例如：在楼房机房的一侧地下，根据环境条件，可设一组接地体，并与建筑基础地网连接，再使用40X4热度锌扁钢与铁塔、机房接地排等连接。如果租用民房的建筑钢筋基础较差，为了保险起见，应考虑利用周围较好的接地体或者自己建设较好的专用地网。,4对于铁塔架设在居民区附近的基站的地网要求,如果基站铁塔周围是人或者牲畜可能经常活动的地区，当雷击铁塔时会在铁塔周围形成电位梯度，人站在此电位梯度上形成的跨步电压有可能威胁到人或者牲畜的安全。对于这种情况，应增加地网密度来降低跨步电压。铁塔周围应敷设一圈或者两圈环形导体以降低地面电位梯度，环形导体应敷设到距离铁塔塔基至少3m。如果环形导体实施有困难，应在地表铺一层沥青混凝土，厚度为4cm。沥青混凝土（中粒式）可由以下配料搅拌而成（每10立方米）：,石屑2.09立方米石油沥青18887.7kg中粗砂6.666立方米碎石（12cm）5.858立方米,对于原有混凝土的地方，可在上面直接铺设。对于土地，先将土夯实，再再上面铺10cm的3:7灰土路基，然后再铺设沥青混凝土。,5地网施工注意事项,1、接地体的焊接要求：地网接地体之间的连接，应采用电焊或气焊连接，不宜采用螺钉连接或铆接。当角钢与扁钢连接时，角钢的一个面要与扁钢的正面采用电焊搭焊接，搭焊长度为扁钢宽边的2倍；角钢或扁钢与圆钢焊接时，圆钢宜与扁钢、角钢的平面贴焊，焊接长度为圆钢直径的10倍；扁钢与扁钢之间的焊接应采用双面搭接焊，搭焊长度为扁钢宽度的2倍。2、埋深要求：接地体埋深宜不小于0.7m(接地体上端距地面的距离)。在土壤较薄的石山或碎石多岩地区可根据具体情况决定接地体埋深，在雨水冲刷下接地体不应暴露于地表。接地体应埋设在机房散水点外。3、地网沟回填要求：回填土宜筛除石块等杂质后填入沟内，有条件的地区应在回填后浇水，待沟面下降后重新回填至平面并夯实。,等电位连接,1等电位连接的基本方式,移动基站等电位连接方式有两种，一种是网状连接（环形汇集线），一种是星形连接。对于位于山区或者郊区易遭受雷击的自建基站，最好是采用网状连接，网状连接的均压等电位效果更好。而在城区的租赁基站，一般采取星形连接。,采用网状连接时，可在机房内沿走线架和墙壁设置均压环，材料采用303mm铜排（也可选用404扁钢），均压环靠近墙壁时用安装挂卡等将其固定在墙壁上，靠近走线架时可用安装挂卡等将其固定在走线架上。机房内各设备应就近与均压环用BVR16平方导线进行可靠连接。均压环还可以根据设备布置以及可能的扩容情况设置为“日”字形或者“目”字形。均压环应用镀锌扁钢或截面积不小于95平方毫米的多股铜线多点就近与地网连通，对于公用建筑或租用民房，还应将墙内钢筋敲出，使之与均压环可靠连接。所有连接皆采用焊接的方法并进行防锈蚀处理。连接方法如下图所示：,采用星形连接时，基站的总接地汇流排，应设在配电箱和第一级电源SPD附近，开关电源以及其它设备的接地排母线均由总接地汇流排引接。如设备机架与总汇流排相距较远时，可以采用两级汇流排，此时第一级电源SPD、交流配电箱及光纤加强芯和金属护层的接地线，应从总接地汇流排接地；站内其它设备从第二级汇流排接地。两个接地汇流排应用截面积为70mm2以上的多股铜缆相连。连接方法如下图所示：,2星形连接系统接地排设置位置问题的说明,星形连接系统中地排位置设置不合理是造成基站设备损坏的主要原因之一。YD5098-2005标准规定，SPD的连接线和接地线的长度应小于1.5m，而作为易遭受雷击的基站而言，我们一般要求这个距离小于1米。因此实际接地排要安装在防雷器的旁边,而且此接地排必须作第一级汇流排与地网连接,即此接地排为机房内唯一的零参考点。在基站设计施工时就要明确指出将接地排安装在配电箱附近.对于已建好由此类问题的基站必须进行相应的改造。下面是几种改造实例:,类型1:,配电箱距离室内总汇流排距离较远，需要新设地排，新设地排距离地网接地点较原有地排距离近,所以把整个机房的零电位参考点转移至新设地排，防雷器安装在配电箱和新设地排的旁边。,类型2:,配电箱和室内总汇流排分别在机房的两侧，需要新设地排，防雷器安装在配电箱和新设地排的旁边，并且要保证机房只有一个零电位参考点。室内汇流排的接地根据均压等电位的原则就近与避雷带或者接地引上扁钢连接。此外，在条件允许的情况下，还可以敲开机房内楼柱与柱内钢筋焊连。,几个焦点问题,分设工作地排与保护地排的问题对于以分离器件为主的模拟通信设备，由于考虑干扰信号的地环流影响，所以设备需要独立的工作接地，但对于以大规模集成电路器件为主的数字通信设备，由于设备本身的抗干扰能力较强但内部器件的抗电涌能力极差，所以工作地可以也必须直接和保护地合一。,危害：当电源导体与设备金属外壳发生短路故障时，故障电流必须经过地网才能回流，这是非常不合理的，有时会导致过电流保护装置无法动作。当发生雷击时（无论雷害是从电源线引入还是雷击铁塔造成的地电位反击），电源线入口处的SPD将动作，保护地排至地网的接地线将流过比较大的雷电流，从而造成了设备外壳与直流回流导体间瞬态电位差，此电位差较大时将引起设备内闪络造成设备损坏。有可能扩大基站内导线环路的面积，在雷击时产生的瞬态电磁场环境下感应危险的过电压。,其他注意事项地排接地线避免从走线架走线，尽量直接与地网连接；电池架可不作接地；DDF接线盒做好接地。2M线外皮要做好两端接地。优点：提高传输端口的防雷性能；提高2M线的EMC性能，减小干扰。,过电压保护,移动基站采取分级保护、逐级限压的保护措施（B+C级）。在使用分级保护时，各级浪涌保护器之间应保持必要的退耦距离或增设退耦器件，以确保各级浪涌保护器协调工作。氧化锌SPD与氧化锌SPD之间退耦距离（电缆长度）应不小于5m。或者增加610uH的退耦器件。根据我国目前的实际情况，交流配电系统的限压型浪涌保护器最大持续运行电压大于等于385V，应采用31模式的保护器。在电源SPD的引接线上，应串接保护空开（或保险丝），防止SPD故障时引起系统供电中断。保护空开（或保险丝）的标称电流不应大于前级供电线路空开（或保险丝）的1/1.6倍。3*32A(ABB,或梅兰日兰品牌）D.保护空开应使用质量可靠、符合防雷要求的产品。,1基站SPD的使用要求,应该注意的几个参数,必须采用“31”的保护模式；必须串接空开或者熔断器，防止火灾；氧化锌的最大持续运行电压宜选择385V；漏电流应尽量小，超过20A应更换。,2B级SPD通流容量的选择,根据信息产业部标准YD5098通信局（站）防雷接地工程设计规范，B级SPD最大通流容量指标的选取应参照下表执行。,3.3SPD的安装要求,（1）电源用SPD的连接线及接地应尽量短直，引接线和接地线长度均应小于1.5m。（2）电源用SPD的连接线及接地线截面积应符合下表的要求，材料为多股铜线。,（3）SPD的引接线和接地线，必须通过接线端子或铜鼻连接牢固，防止雷电流通过时产生的线芯收缩造成连接松动。铜鼻和缆芯连接时，应使用液压钳紧固或浸锡处理。（4）SPD的引接线和地线应布防整齐，在机架应绑扎固定，走线应短直，不得盘绕。,光缆的防雷措施,问题：1）光缆进入机房后沿走线架敷设，雷击时可能对走线架上信号线产生感应。2）光缆终端盒的加强芯未接地。雷击时加强芯对地拉弧跳火可能损坏尾纤甚至引发机房火灾。3）雷电流通过综合柜接地线泄放，会导致综合柜电位升高，使设备间产生电位差，造成传输或者电源等端口损坏。,光缆的防雷措施,（1）架空光缆宜避开易遭受直击雷的特殊地段（如山梁、水坝、河边开阔地及山谷内的开阔地段）；光缆吊线应每隔300m利用电杆避雷线或拉线接地，每隔1km左右加装绝缘子进行电气断开。雷害特别严重地段的架空光缆上方应设架空地线。（2）当光缆在进入机房后采用挂墙的光缆终端盒时，可将其中金属加强芯及外护层就近入地（条件允许时，可直接就近与地网连接）。（3）若增加光缆终端盒有困难，光缆加强芯可通过传输机柜中的加强芯固定板（尽量要求与机架做好绝缘）接地，固定板用16mm2铜线连接到主汇流上。施工时应注意加强芯与固定板连接可靠（拧紧固定螺丝）。,天馈线的接地,目的：由天馈线进入的雷电流会引起移动发射机入地雷电流增大、地电位升高，使无线发射机与传输、电源等相关设备间产生较大的电位差，造成雷害故障。采用馈线分流接地措施，可以减少进入机房的雷电流。一般天馈线的外护层应在铁塔的上部、下部和进入机房的入口处，分别做接地处理，如果铁塔高度超过60米，还应在铁塔中部增加一处接地，经过逐级放电使进入机房的雷电流达到最小。在铁塔上做接地时，可在接地点旁就近设置一个汇流排，并与塔身连通，然后将馈线外护层用铜缆连到汇流排上。实际工程中出现问题比较多的是机房入口处的馈线接地，按规范要求，将机房入口处的室外汇流排应与地网直接连通，但实际工程中有部分基站将室外排连接到铁塔塔脚和室外走线架上，导致进入机房的雷电流比较大，很多基站的雷害事故均与此相关。,室外汇流排防盗的方案,方案一：用热镀锌扁钢或者铁排代替铜排，就近与基站地网连接，安装位置及要点可参考常规作法。注意做好铜鼻和铁连接处的防腐。,方案二：保留馈线接地铜排，安装位置设在机房内部馈线窗附近，铜排的接地端应从地网直接引出。,以上两种方案均能达到保护设备，保证基站正常运行的目的，方案可以根据各基站的不同特点及方便施工进行选择。,几个需要注意的防雷问题,1基站专用变压器防雷,近年来，基站专用变压器遭受雷击损害的情况比较严重，除了检修或者更换变压器困难，还会导致基站较长时间的闭站，因此造成的损失和影响是很大的。相关措施以及注意方面如下：（1）对于新建基站，有条件地情况下应尽量将10kV高压线埋地引入，埋地长度宜大于200m。电缆金属护套应做好两端两端接地。无金属外护套的电缆宜穿钢管埋地引入，钢管两端做好接地处理。（2）对于山区采用架空电源线经常遭受雷击损害的变压器，可在架空电源线上方1m处，同杆架设避雷线（即架空地线），避雷线可以使用8mm以上的钢绞线，每隔35杆做简易地网接地，避雷线垂度应与电源线一致。（3）对于山区、郊区的变压器，应将变压器高压侧的5kA配电避雷器更换为20kA的强雷电避雷器。对于雷害特别严重的地区，可在终端杆做一个地网，并在终端杆处增加一级强雷电避雷器。,（4）按照通信局（站）防雷与接地设计规范（YD5098-2005）的要求，当变压器距离基站地网边缘30m以内时，其地网应与基站地网联为一体，组成联合地网。当距离大于30m时，变压器地网可不与基站地网连通。（5）变压器低压侧电缆宜埋地引入机房，埋地距离应不小于15m。在变压器低压侧应安装一组户外低压配电避雷器。,分布式基站的防雷要求1、直流拉远基站直流拉远馈线必须采用铠装或者带有金属屏蔽层的电力电缆，在电缆两端应做好接地处理，并在电缆进入机房时（馈线窗口处）做好接地。为了确保RRU的安全，在RRU直流输入端应具备过电压保护措施。为了确保基站不因直流拉远馈电线将雷电引入而损坏设备，机房内必须在直流拉远馈电线处安装直流配电防雷箱，其最大通流能量应不小于40kA。直流防雷箱应根据基站内部等电位情况确定其安装位置。（建议安装室内汇流排旁边）,2、RRU由本地供电的基站如果一体化电源柜自带C级防雷模块，在交流配电箱内可配置最大通流容量为100kA的一体化单级防雷器，并串接退耦电感。如果一体化电源柜无C级防雷模块，在交流配电箱内应配置最大通流容量为100kA的交流串联防雷器。交流防雷器应根据供电情况采用“31”或者“11”的模式，并就近接地。在一体化电源柜的直流输出端应加装最大通流容量为40kA的直流防雷器。由一体化电源柜到RRU的直流电缆应带铠装或者金属屏蔽层，在电缆两端做好接地处理。,边际站、一体化站的防雷问题1、等电位连接,2、边际站的地网做法,边际站的电源端口保护：边际站由于大多处于野外，电源线路多为架空引入，遭受雷击时能量较大，而且由于空间有限，退耦配合比较困难。采取加装串联型保护器的方法。优点：兼顾通流容量和残压，很好的解决退偶配合问题。,谢谢大家！chqg0070371-67975111-278415603718698陈强,