08.移动通信基站防雷接地系统设计指导1.docVIP

移动通信基站防雷接地系统设计指导书 众所周知，雷电具有很强的破坏性，主要有直接雷、雷电感应、雷电波侵入和地电压反击四种形式。由于移动通信基站的天线设备不仅安装在建筑物顶上，而且还有相当一部分安装在铁塔上，相对周围环境而言，形成十分突出的目标，从而导致雷击概率增多，移动基站常常遭受雷害，导致通信设备损坏、通信中断。尽管我们采取了各种各样的防雷措施，耗费了大量人力财力，每年雷害造成的损失仍然很大。怎样才能有效地预防雷害，确保移动通信基站设备和工作人员的安全呢？几年来的维护经验告诉我们：必须根据每个基站的实际情况设计移动通信基站的防雷接地系统，实施基站针对性防雷。 找出移动基站雷害的隐患 移动基站防雷是一个复杂的系统工程，过去我们按照经典的防雷理论，为了提高基站防 雷系统的泄流能力，选用了80kA甚至100kA的大型防雷器，但是防雷效果却不令人满意，而且防雷器都是监测合格的入网产品。经查，是工程师没有按照基站的实际情况设计防雷系统。调查通计所发生雷击事故，得出一条重要数据：基站内设备被直接雷和雷电感应破坏的概率为零。这是因为基站设备（包括基站室外电力变压器）的位置普遍较低，完全处于建筑防雷设施或铁塔以及架空线路避雷系统的保护之下，雷电流只能沿铁塔避雷系统、架空线路避雷系统和建筑防雷等外围的避雷系统泄放，所以基站设备很难遭到直接雷损害。另外基站内的设备外壳、天馈线、走线架等金属物全部安装了保护接地，再加上与室外的雷击点和避雷器接地引线有足够的距离，所以雷电感应也很难发挥作用。几年来雷击事故的主要现象为：基站B级防雷器保护空开动作，部分单相交流设备和直流设备损坏。我们从中不难看出地电压反击和雷电波侵入是造成基站设备损坏的主要原因。所以基站防雷系统应以防止地电压反击和雷电波侵入为主要目标。 二、防止地电压反击 地电压反击是当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，由于接地电阻的存在引起基站的地电位升高，基站直流负荷如BTS电源、开关电源的监控单元、基站的动力环境监控器等设备相对远端地一般都存在寄生电容，这些设备一端与工作接地相连，无流的远端地与基站的工作接地间存在电位差，因而产生差模脉冲电压，当超过设备的容许限度时必然造成设备的损坏。基站的单相交流负荷如基站空调、照明等设备的零线接在变压器的交流地上，当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，变压器的交流地和交流重复接地的电位也会升高，因此基站的单相交流设备也同样存在地电压反击的问题。 基站设备接地的简单等效电路，我们把基站设备与接地有关的电路简单等效为线路电阻、线路寄生电感（可忽略不计）、线路负载（如传感器、BTS、空调、灯具等）终端对远端地的寄生电容组成的串联回路。假设基站的冲击接地电阻R为2欧姆，防雷器对地的泄放电流为2kA，这时基站的接地排的瞬间电压为U=I.R=4kV，负载两端的瞬间浪涌电压可达4kV，如不采取措施，必然造成设备损坏。 三、因地制宜消减反击电压 如何避免地电压反击造成的损失？我们一般很自然会想到使用交流过压保护器和直流浪涌抑制器，即在交流变压器的低压侧、基站交流配电箱的地零间加装交流过压保护器；在直流负载的电源输入端加装浪涌抑制器。所有交流过压保护器和直流浪涌抑制器必须靠近被保护的设备安装，避免被保护设备由于接地或电源引线过长引起脉冲反射。另外一个非常重要的问题就是将基站的工作接地与室外避雷器接地在基站地网上的引接点分开焊接，这样可以大大降低基站工作接地母排的电压浪涌幅值。我们知道，雷电电流沿地网泄放时，在避雷器引下线与地网连接点附近土壤内形成一个强电位场，距离越近电压越高，将基站工作接地与室外避雷器接地分开，可以大大降低基站的反击电压。所以YD5068—98《移动通信基站防雷与设计规范》明确指出：基站工作地与防雷地在基站联合接地网上的引接点距离不应小于5m，条件允许时宜间距10m~15m。实际上除电力线路外，基站的铁塔遭雷击次数最多，与铁塔共用接地网的基站经常受到地电压反击的损害，如果铁塔地网边缘距离基站大于5m，应在基站附近另建环形工作接地网；条件差的基站可以沿铁塔地网与工作接地的引接线补设接地桩；只能利用铁塔地网的基站也应把铁塔避雷接地的引接点与工作接地的引接点分别安装在对角塔基上。对于山顶基站尤其应注意将基站的工作接地与铁塔避雷接地及基站室外接地分开，因为山顶基站的接地电阻较大，接地引线较长，雷电流泄放相对缓慢，所以地电压反击比较严重。 降低接地电阻也有利于防止反击事故。接地电阻较大的山上基站，可利用塔基钢筋、蓄水池、无爆炸电击危险的金属管路等自然接地体降低接地电阻，埋设地桩有困难的山上基站也可以从塔基沿山体的自然沟壑（最好选择阴暗潮湿的地方），制作横向辐射接地网，辐射接地网长度应小于30m，塔基四周辐射的横向接地网越多越有利于雷电