移动通信基站防雷接地典型案例浅析.docx

移动通信基站防雷接地典型案例浅析□ 张 旺 陈川勇（四川公众监理咨询有限公司，成都610041）摘 要：移动通信基站的防雷接地直接影响基站安全稳定运行及基站维护费用，应该严格遵守国家强制性 标准，本应受到各级基站建设参与者的高度重视，然而，根据笔者的经验，基站防雷接地不规范的做法随处可 见，作者对其中一些典型的做法进行浅析交流配电箱没有 加装B级防雷器一、前言移动通信基站由于覆盖需要，通常站址地理位置较 高，同时光缆、交流引入等外线引入机房，增加了基站遭 受雷击的概率，防雷的重要性和必要性勿容置疑，已成为 业界共识然而，基站防雷的具体措施和做法却千差万 别，尽管有国家标准《GB 50689-2011通信局（站）防雷 与接地工程设计规范》和行业标准《YD/T5175-2009通信 局(站)防雷与接地工程验收规范》，怎奈大家对规范本身 的理解和认识并不统一，故基站出现各种各样随意性的防 雷接地方式，也就不足为奇了笔者根据多年的基站工程 施工和监理工作经验，结合自己对规范的理解，浅析运行 实际中所见的典型错误的基站防雷做法，以抛砖引玉，更 加重视基站防雷，强化防范整改，确保移动通信网络安全 可靠运行。

二、基站防雷接地典型案例1、交流配电箱位置未安装B级防雷器发生这种错误的主要原因：认为交流输电线路在引 入局（站）前的变压器处已经做了防雷接地，交流配电箱 不需要再安装SPD，如图1所示但是，由于引入基站的 输电线路上方未架设防雷线，如果线路上遭受雷电侵袭， 雷电流经过变压器处的A级接地装置引入大地后，引入交 流配电箱的线对上还会有很高的残压因此，正确做法应当是：根据《GB 50689-2011通信 局（站）防雷与接地工程设计规范》，C.0.2 TN-C-S供电图1 交流配电箱系统中的防雷器保护模式应按图C.0.2设计, 变压器侧三相 线与地之间应使用限压型SPD,电源线进入局站后三相线、 N线与地之间应使用限压型SPD同时该规范9.3.5条款再 次强调，移动通信基站电源供电系统应在交流配电箱旁边 或者交流配电箱内安装防雷器按照本规范9.2.1条款， 通信局（站）交流电源系统 的雷电过电压保护应采用多级保护、逐级限压的方式由此可见，根据规范要求，在交流配电箱位置，应加 装过电压保护装置2、接地体未按照要求埋设在丘陵、山区，有不少基站建在石质地段，水平接地 体的埋设十分困难，如图2所示的案例时有发生。

正确做法：根据《GB 50689-2011通信局（站）防雷与接地工程设计规范》3.3.1 条款，接地体上端距地面宜不 小于0.7m在寒冷地区接地体应埋设在冻土层以下在土 壤较薄的石山或碎石多岩地区应根据具体情况确定接地体2014 / 07 解 决 方 案 Communication & Information Technology水平接地体露出地面，一 旦遭受雷电袭击，该地网 的地网阻值和雷流泄放能 力大打折扣，同时跨步电 压的存在容易导致人员及 动物伤亡图2 基站机房地网埋深在石质地段，由于地阻率很大，应当扩大水平接地 体（地网）的面积；如果扩大地网面积还达不到设计要 求，应当做延伸接地装置，但延伸接地装置到基站地网的 接地线长度不宜大于30m3、移动通信机房各种缆线采用架空方式引入将输电线直接与铁塔连接！光缆、钢绞线与铁塔连接！大量的野外基站采用了图3、图4的错误做法正确做法：根据《GB 50689-2011通信局（站）防雷 与接地工程设计规范》3.13.1条款， 高压输电线路与变压 器的设置应符合下列要求：从架空高压电力线终端杆引入通信局（站）的高压电 力线宜采用铠装电缆，在进入通信局（站）配电变压器时 高压侧的铠装电缆宜全程埋地引入，另外，该规范3.11.2 规定，“通信局(站)范围内，室外严禁采用架空走线。

架空走线无疑对建设单位而言投资省，对施工单位而言工 程实施方便，但对室内昂贵的通信设备而言可能就是灾 难，希望建设单位在要求设计单位编制工程预算时，将机 房室外缆线埋地引入的相关材料费及施工费一定计列，切 莫违反通信工程建设强制性规范4、室外馈线三点接地不符合要求，错误的将铁塔作 为接地体基站由传输线路系统、供电系统、塔桅系统、天馈 系统、地网系统、室内设备等系统组成参与基站建设 的设计、 施工人员对组成基站的各系统缺乏全面的认 识，对基站工程建设中的接地与防雷缺乏全局性的系统 考虑， 对局（ 站） 防雷接地标准缺乏正确的认识和理 解 因此， 工程中各行其是， 随意接地的现象十分突 出略举实例简要叙述如图5所示，将馈线接地线绕成“U”型、用馈线卡 将多根接地线重叠卡在铁塔上的错误做法普遍存在，这种 做法不符合接地线尽可能“短、直、粗”的基本原则，且 安装不牢固，达不到防雷接地要求馈线接地线用馈线卡将多条接地线叠压连接将接地线作成U形弯图3 野外基站实景变压器未作接地！！！供电线直接绕在塔上图5 错误的馈线接地图4 野外基站实景为便于直观认识和分析，将工程中的实际连接方式模 拟连接如图6所示。

对图6连接的简单描述和分析：由于铁塔顶端的避雷 针是与铁塔直接连接的，用于避雷针专用雷电流引下线（扁钢）也是和铁塔直接连通的，并且将馈线屏蔽层接于避雷针雷电流铁塔塔体避雷针雷电流引下线屏蔽层与铁塔连接点N芯线A端I感I 2I 1雷电流引下线与铁塔连接件机房入口接地排芯线 B端SPD残压电流地网收发信机与铁塔平行布放，而且无间隔距离因此，当避雷针（铁 塔）遭受直击雷时，馈线芯线中产生的感应过电压可达数 千伏至数十千伏具体数据，读者可根据下式计算：由塔体引入屏蔽层的雷电流天 线芯线感应电流e2 =μ0L 2πL+dLddi1dt图6 工程中馈线屏蔽层接地模拟连接图塔体上，因此，避雷针、避雷针专用雷电流引下线、馈线 屏蔽层、铁塔已经组成一个不可分割的高耸于地面的引雷 体当避雷针遭受直击雷、或铁塔遭受侧击雷时，雷电流 至屏蔽层与铁塔连接点N时，将分两支电流I1和I2，其中 电流I1通过铁塔直接流入地网；I2则从馈线A端屏蔽层流 入，经全线流至B端后再经机房入口处的接地排流入地 网当I2流入馈线屏蔽层时，馈线芯线产生强大的感应电 流I感 从A端流至B端进入SPD；当I感将SPD击毁的瞬间， 仍有强大的残压电流进入基站的收发信机，将基站设备损 坏。

由于图6中将馈线屏蔽层直接与铁塔相连，铁塔（避 雷针）引起馈线芯线的雷电感应等效电路如图7所示i1是雷云通过避雷针（铁塔及馈线屏蔽层）的放电电 流，e 2是馈线芯线中感应产生的电动势，i 2是馈线芯线中 产生的感应电流应电压和电流的大小，不仅与雷云通过避雷针（铁塔）的放电电流i1有关，还与馈线的长度、馈 线与铁塔的距离等因素有关馈线越长、与铁塔的距离越 近，产生的感应电压越高在实际工程应用中，馈线的长度多数大于20m，不仅式中：μ ——空气导磁率，μ =4兀×10-7H/m； L ——馈线芯线长度（m）；0 0d ——馈线与避雷针（铁塔）的距离（m）i1 ——雷云通过避雷针（铁塔）的放电电流t ——通道电流波头时间（i1、t可查标准IEC61312——1） 如果基站铁塔遭受直击雷或侧击雷，铁塔上的瞬间雷电电压可达上百万伏，馈线的金属屏蔽层不能直接接在铁 塔上正确做法：塔上安装接地排，接地排的安装应与铁 塔绝缘，用不小于90mm2的多股铜芯电缆将接地排直接 与地网连通 接地排的高度不大于 30m 当铁塔高于 60m时，馈线屏蔽层的上端不接地铁塔由许多组件经过螺栓压接而成，存在一定阻抗，同时铁塔自身又是直接 雷电流的泄放通道，将铁塔作为感应雷电流的泄放通道 就大错特错了。

5、室外防雷接地排没装正确做法：根据《GB 50689-2011通信局（站）防雷 与接地工程设计规范》6.4.2 ，馈线及同轴电缆应在机房馈 线窗处设一个接地排作为馈线的接地点，接地排应直接与 地网相连现在有的建设单位考虑室外铜排容易被盗，取 消了该地排（图8所例），万不可取，可以考虑用镀锌扁 钢钻孔替代接地铜排（如图9所示）地网避雷针馈线屏蔽层铁塔e 2I 2馈线芯线Ld雷电流i1Z图7铁塔对馈线芯线的雷电感应2014 / 07 解 决 方 案 Communication & Information Technology图8 未安装室外防雷接地排室外少块地排，也就 少了一道防护感应雷 流的安全屏障，留下 了安全隐患用镀锌扁钢作成地排，既降 低了被盗的可能性，又起到 很好的防雷电保护作用，何 乐而不为？图11 被雷电侵袭烧毁的设备ODF架光缆加强芯悬空，一旦 光缆感应雷电流侵入机房，轻 则引起电弧放电，重则引起火 灾，烧毁机房图9 室外馈线防雷接地排室内防雷接地与保护接地随 意混接，混淆了防雷接地与 保护接地各自所起作用，错 误的理解了联合接地的概念图12 光缆加强芯未接防雷接地线图10 机房内防雷接地与保护接地混接接地与保护接地，将馈线（屏蔽层）、光缆加强芯、交流 配电的SPD的防雷接地线分别直接引入大地，不得将任何6、防雷接地与保护接地混接 防雷接地线引接在机房保护地排上；纠正图10的错误做法基站机房将设备保护地与防雷地混接的错误普遍存在 和机房只设1块地排的错误“联合接地”。

图10所例），有的机房只有1块地排，将所有接地线都 正确做法：防雷接地所用地排与保护地排所用地排应 接在这唯一的地排上，称之为“联合接地”，这种错误连 严格分开，两类地排在地网上的引接点应相距5米距离 接可能造成如图11所示的严重后果 同时，移动通信机房应合理设置4块地排，室外馈线为了减少雷电对机房设施的损害，应当严格区分防雷 窗位置1块，室内保护地排一块，交流配电箱位置1块，光缆加强芯防雷接地1块 就近接地”，这里的就近接地到底所指何意？有无明确说7、光缆加强芯未接防雷接地线法？通信工程建设相关方只会按照会对自己有利的方向去如图 12所示， 在机房的ODF架（ 或其他光纤配线 理解和执行，规范执行结果的不一而足也是自然 架、光交箱）的高压接地装置上，只将加强芯接于接地柱 2、规范宣传推广力度不够 上，未接防雷地线的严重错误在所有机房普遍发生 规范在宣传、推广上力度还不够，部分工程参与者还架空光缆线路的吊线（钢绞线），是一条长长的引雷 没有完全理解和掌握规范内容，对部分条文也是一知半 线，如果遭受直击雷，其线路上的雷电压可达数万伏，感 解，对移。