移动通信基站综合防雷方案样本.doc

移动通信基站综合防雷工程设计方案河南雷诚防雷科技有限公司目 录一、 设计阐明11、 综合防雷工程目12、 根据13、 设计思想14、 设计方案1二、 雷诚公司简介21、 普通简介22、 产品选型23、 移动通信基站防雷产品简介3（1） ZGU-型优化避雷针3（2） 天馈线避雷器4（3） 电源避雷器4（4） 非金属接地模块6（5） 接地模块埋设6（6） 用模块做地网7三、 移动通信基站联合接地系统 81、术语82、接地目83、地网构成84、 接地体115、 接地线和接地引入线116、 接地汇集线127、 接地电阻128、 移动基站接地地网接地电阻值测量129、 移动基站防雷接地存在问题及也许导致影响1310、充分理解规范、因地制宜实行防雷接地工程 1611、困难地网改造 2412、接地体布置 25四、 移动通信基站电源防雷系统 28一、 设计阐明1、 综合防雷工程目为了防止移动通信基站遭受雷害，保证移动通信基站内设备安全和正常工作，保证构筑物、站内工作人员安全，应对每个基站实行综合防雷工程。凡实行了综合防雷工程基站，其防雷效果都较好，保证在雷雨季节正常通信起了重要作用。2、 根据GB50057- 建筑物防雷设计规范YD/T5098- 通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范YD5068-98 移动通信基站防雷与接地设计规范YD5078-98 通信工程电源系统防雷技术规定YD/T1235.1- 通信局（站）低压配点电系统电涌保护器技术规定YD/T1235.2- 通信局（站）低压配点电系统电涌保护器测试办法IEC1312 雷电电磁脉冲防护3、 设计思想移动通信基站综合防雷工程设计思想是应对每一种基站，树立整体防护概念，在联合接地基本上，进行综合、多级雷电过电压保护。4、 设计方案每个基站铁塔顶部安装一台ZGU-5A2优化避雷器，保护通信天线；每根天馈线在机房入口处，安装一种相应天馈避雷器，保护收/发机天馈线接口。220/380V供电线路应从地下敷设进入基站，进站后应安装2-3级电源雷电过电压保护装置电源避雷器，保护供电线路雷电安全：直流电源安装一级低压电源避雷器。信号电缆应由地下进出移动通信基站，电缆内芯线在进站处应加装相应信号避雷器。移动通信基站应按均压、等电位原理，将工作地、保护地和防雷地构成一种联合接地网。站内各类接地线应从接地汇集线或地网上分别引入。中光公司非金属接地模块，在地电阻率较高难以达到接地电阻规定基站，用来改造地网效果较好。二、公司简介1、 公司简介(略)2、 用于移动通信基站防雷产品简介（1） 中光优化避雷针ZGU-富兰克林避雷针称为老式避雷针，它在接闪后，其引下线雷电流大，雷电脉冲前沿陡度高，它二次雷击效应严重，地电位高，会对当代信息系统电子设备产生较为严重破坏和影响，随着社会发展，信息时代到来和实践不断深化，它局限性也越显露了出来。中光优化避雷针采用气隙箝位、阻抗限流等综合技术，明显地变化了雷电流放电过程。雷电波形展宽、波头平缓、幅值减少，其衰减倍率K33，从而有效地抑制、削弱地电位反击和二次雷击效应导致危害，克服了老式避雷针局限性和重要弊病。该产品特点：具备老式避雷针承办雷电和疏导入地特长，又能使入地雷电流幅度和波头陡度同步减少，使雷击危害减到最小。产品雷电通流大，衰减倍率高，造型美观，具备装饰性。移动基站用它来保护通信天线，作为直击雷防护接闪器是较为抱负产品。移动通信基站有都市基站、平原基站和山上基站，其通信天线均有铁塔支撑，天线所处位置较高，因而，普通保护天线接闪器选用ZGU-5A2。其通流量为200kA，衰减倍率K33，幅值衰减80%，高度为3m，重量42kg，抗风强度40m/s。如基站处在平原地区，并且是租用民房建成基站，基站铁塔在20m如下时，可选用ZGU-3A2（X）。其通流量为200kA，衰减倍率K25，幅值衰减60%，高度为2m，重量20kg，抗风强度40m/s。（2） 天馈线避雷器移动通信基站天线多，其天馈系统安装在高楼顶部或高架铁塔上，电子设备遭雷击机率很大，采用中光天馈避雷器可以防止系统收、发设备被雷击导致损坏。中光天馈避雷器采用“波道分流技术”，用集中或分布参数元件构成高低通滤波器组合网络，能将雷电冲击波和有用通信信号截然分开。变化了老式空气隙、气放管、氧化锌压敏电阻及它们组合避雷器响应时间长，通流量低，噪声干扰大局限性。天馈系列产品特点；工作频率范畴宽；防雷响应时间短；产品品种规格多；承受信号功率强；雷电通流容量大；应用范畴广；驻波损耗小；输出保护电压低；性能稳定寿命长；安装以便。若基站是用爱立信、诺基亚产品，其天馈线避雷器可用中光ZGB040E1或ZGB040E2，该避雷器工作频率范畴850-960MHz、接头L29、阻抗50、平均功率300W、驻波系数1.12、插入损耗0.2，与设备串接。若是摩托罗拉产品，其天馈线避雷器可用中光ZGB040B5，该避雷器工作频率范畴850-960MHz、接头N型、阻抗50、平均功率150W、驻波系数1.12、插入损耗0.2，与设备天馈线串接。（3） 电源避雷器中光220/380V系列电源避雷器选用性能优良质量可靠压敏电阻。当线路正常时，压敏电阻处在高阻状态，不影响供电线路正常工作。当线路中由于雷击或操作过电压而引起最大峰值电流或高能量脉冲时，压敏电阻以纳秒级响应速度呈现低阻状态，迅速将过电压限制在很低防护水平。当高能量脉冲过后，压敏电阻恢复高阻态，系统续流值为零。中光电源避雷器特点；标称放电电流（8/20s）100kA；限制电压低；响应速度快（2D，夹角 =2930。电流极和电压极应可靠接地，如果接地不良，甚至晃动而致与土壤形成空气间隙，则也许导致较大误差。两种测试办法详细如图1、图2所示。电流极电压极 d12D d13电流极电压极d12图1 接地地阻值直线测量法(2930) Dd13 图2 接地地阻值三角测量法9 移动基站防雷接地存在问题及也许导致影响1) 由于基站通信电波传播为直线传播，因而规定基站建在较高地方，相对周边环境而言，形成一种十分突出目的，从而导致基站易遭受雷击，因而损坏通信设备，中断通信事故时有发生，特别雷暴日高地区更为严重，有基站直接经济损失几十甚至上百万元。依照实地调查，各地防雷接地普通存在如下问题：（1） 强、弱地线串用a. 铁塔避雷针接地线与机房接地汇集线共用一根接地引入线与地网相连（见图3）。当铁塔避雷针遭受雷击时，大量瞬间雷电流就会沿着铁塔接地线进入到机房设备中，导致设备因雷击过电压而损坏。b. 铁塔避雷针接地线与机房接地汇集线虽然经各自接地引入线与地网连通。但两根接地引入线在地网上入地点相似，没有拉开5米以上距离（见图4）。也许产生影响是当铁塔避雷针遭受雷击时，大量瞬间雷电流沿着接地引入线泄放到地网时，入地点电位骤然上升，机房通信设备因地电压高位反击而损坏。c. 天馈线第一或第三外屏蔽接地线接到了机房内接地汇集线上（见图5）。此时天馈线上感应过电压也会损坏机房内设备。避雷针接地线针刺避雷带 机房设备汇集线接地引入线 与地网机房 焊接处 图3 避雷针接地线针刺避雷带 接地引入线 机房设备汇集线、 机房 与地网 焊接处 图4 天馈线第一或第三屏蔽接地线针刺避雷带 接地引入线机房设备汇集线 机房 与地网 焊接处 图5 d. 有基站机房内通信设备保护接地不规范，直接与屋顶女儿墙上避e. 有基站机房内通信设备保护接地不规范，直接与屋顶女儿墙上避雷带相连，其后果与a相似，并且接地电阻太大。（2） 接地不完善a. 天馈线进入机房前其外屏蔽层没有接地；b. 天线铁塔接地和机房接地没有形成联合接地，两者之间存在地电位差，易导致地电位反击损坏机房设备；c. 有基站铁塔接地不规范，只用一根扁铁从铁塔一种角与机房建筑搭在一起，并且与地网之间电气也没连通；d. 有基站机房屋顶上所有金属突出物没有和女儿墙上避雷带电气连通；e. 有基站铁塔高为70米，天馈线中段屏蔽层和在机房入口处外屏蔽层都没有接地。（3） 有接地引线和螺丝拧在一起，并且螺丝已生锈，导致接地不可靠没有达到接地规定；（4） 有基站铁塔上避雷针尺寸不符合规范规定，应严格按照滚球法计算其尺寸。2) 上述状况均不符合防雷规定，会在雷击中引起损失。当基站遭受雷击时，也许对基站导致危害重要部位有：（1） 基站收发信机馈线入口；（2） 基站收发信机电源入口；（3） 基站所有电源设备将会受到危害；（4） 中继传播设备和通信电缆接口；（5） 有线中继线路。10 充分理解规范，因地制宜实行防雷接地工程 由于各基站环境和建设方式不同，因此对基站防雷接地不能一概而论，应依照详细状况采用防雷与接地办法，将基站接地系统按照均压等电位原理进行设计和改造，即通信设备工作地、保护地、防雷地、建筑地合用一组接地体联合接地方式，将接地线和接地引入线按照“共地不共线，一点接地法”原则进行合理布线。依照不同状况，详细分析如下：1) 楼顶建铁塔，机房所在建筑物女儿墙上有避雷带，市电引入机房(1)由于移动基站租用商品房或民房状况较普遍，此种状况占到所有基站60-70%。一方面在楼顶铁塔基脚处南北或东西方向置180两处与楼顶避雷带相连，连接材料为404mm镀锌扁钢，运用建筑主钢筋多处泄放雷电流，并在楼下适当位置建一地网，地网建成后来运用扁钢与建筑主钢筋两处焊接构成联合地网，从地网相距5m以上位置抽两个头引出地面1.5m处做断接点，分别作为避雷针、机房工作保护接地引入线接地点，机房内设立设备工作保护接地汇集线，其接地引入线接机房工作保护接地点；雷电流引下线下端接避雷针接地点，上端在楼顶与楼顶接地汇集线相连。接地引入线采用404mm镀锌扁钢或95mm2多股铜芯线。 铁塔上避雷针接地线，基站同轴电缆馈线金属外屏蔽层上部、下部接地线均与楼顶接地汇集线相连，同轴电缆馈线金属外屏蔽层下部接地也可就近与铁塔中部相连。外屏蔽在机房入口处接地与机房工作保护接地点引出接地线妥善连通，接地线材料可采用35mm2铜芯线。 同轴电缆线进入机房后与通信设备连接处安装馈线避雷器，馈线避雷器接地端子接到室外入口处馈线屏蔽接地线上，接地线为6mm2铜芯线。 机房内交流配电箱处应三相五线或单相三线，其中PE线接配电箱及电源避雷器。 机房内-24V直流避雷器接地线接机房工作保护接地汇集线。 机房内设备工作接地、保护接地及走线架共用一种室内接地汇集线。如图6所示。避雷针接地线楼顶接地汇集线馈线金属外护层上部、下部接地线避雷带 404mm镀锌扁钢接馈线避雷器接地端子及馈线金属外护层在机房入口处接地接地引上线设备工作保护接地引入线避雷针接地点机房工作保护接地点（断接卡）404mm镀锌扁钢与建筑主钢筋焊接 404mm镀锌扁钢此 联合地网ZGD-I-3非金属接地模块50505mm镀锌角钢图6（2）对于运用商品房作机房移动通信基站。 此建筑有防雷接地网或其她专用地网（如广播电视系统接地网或固定接入网接地网），应就近再设一组地网，三者互相在地下焊接连通，有困难时也可在地网上可见某些焊接成一体作为机房地，其他方面与（1）相似，如图7所示。如原专用地网与基站新建地网边沿相距20米以上，并且连接有困难，可以不作连接解决。避雷针接地线楼顶接地汇集线馈线金属外护层上部、下部接地线避雷带 404镀锌扁钢接馈线避雷器接地端子及馈线金属外护层在机房入口处接地接地引上线设备工作保护接地引入线机房工作保护接地点（断接卡）避雷针接地点404mm镀锌扁钢与建筑主钢筋焊接 此 联合地网其她专用地网ZGD-I-3非金属接地模块404mm镀锌扁钢50505mm镀锌角钢图7（3）对于铁塔建在机房所在建筑顶端，楼顶女儿墙上没有避雷带（此种状况只占很少数）。 应在铁塔基脚两处成180引接地线与地网环形接地装置相连，使铁塔多处泄放雷电流，连接材料可采用404mm热镀锌扁钢或12圆钢。 如在楼下设立环形接地装置有困难，可在铁塔接地线入地点分别建简易地网，地网地阻值应10，并使其中一种简易地网与机房地网相连，其她状况与（1）同，详细如图8、图9所示。避雷针接地线楼顶接地汇集线馈线金属外护层上部、下部接地线铁塔接地线 接馈线避雷器接地端子及馈线金属外护层在机房入口处接地接地引上线设备工作保护接地引入线避雷针接地点环型接地装置机房工作保护接地点（断接卡 50505mm镀锌角钢此 联合地网图8避雷针接地线楼顶接地汇集线馈线金属外护层上部、下部接地线铁塔接地引下线 接馈线避雷器接地端子及馈线金属外护层在机房入口处接地接地引上线设备工作保护接地引入线避雷针接地点机房工作保护接地点（断接卡）简易地网404mm镀锌扁钢与建筑主钢筋焊接 此 50505mm镀锌角钢联合地网图92) 独立铁塔（1） 由于租用民房自身只有一层，而其房顶不适当建铁塔，将铁塔建在附近山坡上，而铁塔与机房相距一定距离。 此时，铁塔地网应延伸到塔基四脚1.5m远范畴，网格尺寸不应不不大于3m3m，其周边为封闭式，同步还要运用塔基地桩内两根以上主钢筋作为铁塔地网垂直接地体，铁塔地网与地网之间应每隔35m互相焊接连通一次，连接点不应不少于两点。铁塔避雷针接地，馈线金属外层上部、下部接地就近接入铁塔地网，馈线金属外护层在入机房前处接地线与机房地网相连，而天馈避雷器接地线就近与入机房前馈线金属外护层接地线相连，其她某些与楼顶塔（1）相似，详细见示意图10。接天馈线金属外护层进机房前接地线和天馈避雷器接地线避雷带优化避雷针接地线天馈线金属外护层上部、下部接地线设备工作保护接地引入线 联合地网避雷针接地点机房ZGD-I-3非金属接地模块铁塔地网网机房地网机房地网与建筑主钢筋相连 图10（2） 通信铁塔位于机房建筑旁。 铁塔尚应与建筑物避雷带就近两处以上连接，其她某些与上同，详细见示意图。3) 没有设铁塔移动基站 由于机房所在建筑物自身具备相称高度，周边没有其她高大建筑物，并且所需覆盖范畴有限或建此基站初衷是为增长信道，因此将天线面包板架设在建筑物四周女儿墙上。 运用安放在楼顶平台中央位置优化避雷针防止直接雷击，避雷针基座应与楼顶避雷带就近不少于两处焊接连通，避雷针接地线、馈线金属外护层上部、下部接地线与楼顶接地汇集线相连。其他某些与楼顶塔（1）相似，如图11。避雷针接地线楼顶接地汇集线天馈线金属外护层上部接地线避雷带404镀锌扁钢 接馈线避雷器接地端子及馈线金属外护层在机房入口处接地接地引上线设备工作保护接地引入线机房工作保护接地点（断接卡）避雷针接地点 404mm镀锌扁钢此 联合地网ZGD-I-3非金属接地模块50505mm镀锌角钢图1111 困难地网改造为了增大移动基站覆盖范畴，往往将基站建在高山上，而有些山区土质很差，土壤电阻率极高，要想将地网地电阻控制在5以内，相称困难，本地网接地电阻值达不到规定期，可采用如下办法进行地网改造。1) 在地网外围增设1圈或2圈环形接地装置，以增大接地网面积。对于复合式接地网工频接地电阻计算式R约为R0.5（/S），其中为土壤电阻率（.m），S为接地网面积，从此公式中可以看出，在相似大地电阻率条件下，要使地网接地电阻减小，就要增长地网面积，表1列出了在不同土壤电阻率时保持R为5时地网面积。表1R0.5（/S）=5时(.m)10020040080010001600S(m2)1004001600640010000256002) 由表1可知，在土壤电阻率很高山区，仅仅依托扩大接地网面积很难达到所规定电阻（增长垂直接地体长度对地网电阻率影响很小）状况下，应采用引外接地办法。即移动基站设在高电阻率地山上，如附近有可资运用导电良好土壤及低电阻率地层（河流及其他）时，采用延伸接地体作为移动基站自身地网辅助接地网；引外接地极限长度应不大于2（为土壤电阻率），依照此公式计算不同土壤电阻率引外接地极限长度见表2。土壤电阻率(.m)1002004008001600引外接地长度(m)2028.34056.780表2 土壤电阻率不同步，此外接地极限长度3) 在电阻率较高地区，可在移动基站边沿大胆使用非金属接地体，以扩大地网等效半径及面积，最后达到降阻目。12 接地体布置由于雷电流相称于高频电流，除接地体电阻和电导外，接地体电感和电容对冲击阻抗发生作用。而在冲击电流作用下，冲击等效半径要比接地网面积等值半径小得多，即在冲击电流状况下，仅仅运用接地网很小一块面积。在有限冲击半径内如何有效地运用所埋设接地体，使雷电流几乎同步地到达各个接地体，成为接地体布置核心问题，如下给出几种布置接地体办法以供参照。（1） 条形接地引入线接地体符合IEC1024A型地网（2） 弧形（辐射状）：接地体接地引入线水平接地体（4）环形垂直接地体水平环形接地体（2）、（3）、（4），符合IEC1024B型地网四 移动通信基站电源防雷系统通信局（站）电源是整个设备正常工作能源保证，因而，电源系统防雷保护办法是相称核心和必要环节。一方面，通信局（站）供电体制应采用TN-S（三相五线）制。由于局（站）内供电大多采用交流市电主供电、油机及电瓶作辅助供电方式，因而，电源防雷一方面要从外部输电线路开始。参照YD5078-98通信工程电源系统防雷技术规定条款5通信电源系统防雷办法中条款5.1电力线路防雷办法，一方面需在电力线路上方架设避雷线，并在避雷线（除终端杆处）每杆作一次接地，或在电力线路终端杆及其前第一、第三或第二、第四杆增设避雷器，同步在第三杆或第四杆增设高压保险丝，然后电力电缆或工频低压配电线应选用带金属铠装层或其她护套电缆穿钢管埋地引入局（站），其中电力变压器高，低压侧均应各装一组避雷器。依照条款3.0.1，综合通信局（站）电源系统如图1所示：市电油机转换屏低压配电屏交流配电屏通信设备)直流配电屏整流器 D E E 变电站器) B C