2022年动通信基站防雷接地系统的设计方案.docx

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1、精品学习资源动通信基站防雷接地系统的设计举荐 翟玉杰 中国联通辽宁分公司 摘要 本文论述了移动基站防雷接地系统常常显现的问题, 结合多年运维体会，切实地提出依据实际情形设计移动通信基始防雷按地系统的设计思想；由于移动通信基站的天线设置大多安装在建筑物的房顶上，仍有一部分安装在铁塔上，相对四周环境而言，形成特别突出的目标，从而导致雷击概率增多；通信设备损坏，耗费了大量人力财力；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 .几年来的爱护体会告知我们：必需依据每个基站的实际情形设计移动通信基站的防雷接地系统，实施基站针对性防雷；1 认清移动基站雷害的主要缘由移动基站防雷是一个复杂

2、的系统工程；过去我 们依据防雷理论，尽量提高基站防雷系统的泄流才能，选用了80kA 甚至 100kA 的大型防雷器，但是防雷成效却不尽人意，常常显现基站防雷器没有明显动作，基站设备却已经发生损坏；是防雷器不好吗.不，防雷器都是检测合格的入网产品；原先是我们没有依据基站的实际情形设计防雷系统；我们调查统计了全省近两年来的雷击事故，得出一 条重要数据：基站内设备被直击雷和雷电感应破坏的概率为零；这是由于基站设备包括 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 系统的爱护之下，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

3、难遭到直击雷损害；另外我们基站内的设备外壳、天馈 线、走线架等金融物全部安装了爱护接地，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 级防雷器爱护空开动作，部分单相沟通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缘由；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；欢迎下载精品学习资源2 防止地电压反击是基站防雷接地的主要课题当雷电流基站邻近的避雷器对地 泄放时，由于接地电阻的存在必定引起基站工作地的电位上升，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

4、备相对远端地一般都存在寄生电容，这些设备一端接工作接地，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；当超过设备绝缘耐压的容许限度时必定造成设备的损坏；基站的单相沟通负荷如基站空调、照明等设备的零线接在变压器的沟通地上，当雷电流沿基站邻近的避雷器对地泄放时，变压器的沟通地和沟通重复接地电位也会上升，因此基站的单相沟通设备也同样存在地电压反击的问题；我们把基站设备与接地有关的电路简洁等效为线路电阻、线路寄生电感 可忽视不计 、线路负载 如传感器、 BTS、空调、灯具等 、终端对远端地寄生电容组成的串联回路，如图 l ；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

5、为2k A，这时基站的接地排的瞬时电压为U l*r 4kV，可见负载两端的瞬时浪涌电压可达4kv ，如不实行措施，必定造成设备损坏；3 因地制宜消减反击电压那么怎样才能防止地电压反击造成的缺失呢.我们一般很自然会想到使用沟通过压爱护器和直流浪涌抑制器，即在沟通变压器的低压侧、基站沟通配电箱的地零间加装沟通过压爱护器；在直流负载的电源输入端加装浪涌抑制 器；全部沟通过压爱护器和直流浪涌抑制器必需靠近被爱护的设备安装，防止被爱护设备由于接地或电源引线过长引起脉冲反射；除此之外一个特别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

6、涌幅值；众所周知，雷电电流沿地网泄放时，在避雷器引下线与地网连接点邻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，条件答应时宜间距l0-l5m ；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常常受到地电压反击的损害，假如铁塔地网边缘距离基站大于5m，应在基站邻近另建环形工作接地网；条件差的基站可以沿铁塔地网与基站工作接地引接线，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

7、工作接地欢迎下载精品学习资源的引接点分别在对角塔基上安装；对于山项基站特别应留意将基站的工作接地与铁塔避雷接地及站基室外接地分开，由于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峻；降低基站接地电阻也有利于防止地电压反击事故；接地电阻较大的山上基站，可利用塔基钢筋、蓄水池、无爆炸和电击危急的金属管路等自然接地体，埋设地桩有困难的山上基站也可从塔基沿山体的自然沟堑，最好挑选阴暗潮湿的地方，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也有利于雷电散流；4 适当地选用电源线路爱护空开防止雷电波侵入避雷器的响应特性有远近软硬之分：气体放

8、电管和火花间隙防雷器是基于斩弧技术的角形火花隙和同轴放电火花隙，当线路电压超过防雷器的击穿电压后，防雷器的绝缘电阻马上急剧下降，放电才能较 强，残压相对较高，复原电压低于原先的击穿电压，属于硬响应特性；属于软响应特性的压敏电阻和浪涌抑制二极管，其特点是响应时间短，放电电流小，残压低，而且复原电压基本不变；硬响应特性的防雷器工频后续电流和防雷器绝缘劣化可能造成线路短 路，所以防雷器前面应当配置过流爱护空气开关或熔丝；其额定电流应小于防雷器的最大短路答应强度；假如主电路爱护空开大于防雷器的最大保险丝强度，应设避雷器分路爱护空开；众所周知，雷电波的脉冲宽度为纳秒级，所以一般防雷器均以响应时间达到纳秒

9、为标准；有人就把基站的防雷系统依据纳秒级防雷时间进行设计，比如在C级防雷器上加装了很小的爱护空开如：20A 或 32A，认为这样既防雷又安全；实际上在全部基站设备发生过压损坏的雷击事故中，防雷器爱护空开动作占l00 、防雷器正常占 90以上，显而易见，由于防雷器爱护空开的断路作用，防雷器并没有完全起到泄放雷电、限制电压的作用；这种事例却从反面证明了应当选用较小的设备的爱护空 开，并且把防雷器紧靠被爱护设备安装，使被爱护设备与防雷器具有相同的安全级别；纳秒级的雷电波在对地泄放中产生的地电压反击和雷电波侵入作用时间可能被延长至毫秒级甚至更长；我们把受地电压反击和雷电波侵入影响的基站设备简洁等效为寄

10、生电感、回路电阻、对地电容组成的串联的电路，如图2；由于电感、电容的储能作用，即使不发生震荡，高压脉冲在衰减过程中其存在时间也会被大大延滞，另外雷击经常造成电网操作过电压的连续时间更长，所以我们在选用防雷器和设备的爱护空开时， 应依据防雷器的最大答应熔丝电流和线路的进线容许短路电流以及设备的负荷电流综合考虑；欢迎下载精品学习资源5 实现分级防雷防雷器的残压是爱护基站设备的最重要参数，一般来讲，泄流才能强的防雷器，响应时间长，残压高；世界上没有任何一种防雷器能满意全部混合雷电冲击波、残压以及响应时间指标要求，所以应依据表l 中基站电源设备的绝缘等级划分防雷层次，实现多级防护，对雷电能量逐级减弱，

11、使各级防雷器残压相互协作，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内；另外多级防护对于某一级防雷器失效、防雷器的残压不协作设备绝缘强度等也是必需的；我们认为应当结合YD5078-98通信工程电源系统防雷技术规定和基站的实际情形，从沟通电力网高压线路开头，依据基站主要电源配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求，实行分级和谐的防护措施，进行基站的防雷系统设计；避雷器的直流1mAA参考电压是我们挑选避雷器的绝缘要求，选用时 应考虑电网的电压波动上限值和操作过电压远小于直流lmA 参考电压，详细基站主要配置设备的耐雷电冲指标和防雷器残压要求如表1：实现各级防雷器的能量安排与电压协作的要点在于利用两级防雷器

12、之间线缆本身的感 抗；电缆本身的感抗有肯定的阻碍电流及分压作用，使雷电流更多地被安排到前级泄 放；当爱护地线与其它线缆紧贴敷设或处于同一条电缆之内时，要求两级防雷器之间线缆长度在 15m左右，当防雷器接地线与被爱护电缆有肯定距离 1m，这时要求线缆长度大于 5m 即可；在一些不适合采纳线缆本身作退耦措施的，如两级防雷器靠近或线缆长度较短时，可利用特地的退耦器件，这时无距离要求；当电力变压器设在站内时，在变压器的高压侧和低压侧三相线应分别对地加装无间隙氧化锌避雷器，作为供电线路的 A 级和 B 级过电压爱护；当 220380V 低压供电线路直接进入基站时，应第一进入一楼进行 B 级过电压爱护；在

13、一楼设置 B 级过电压爱护有困难时，应在机房所在楼层配电箱处设置 B 级过电压爱护，此时须保证 B 级与 C级电源避雷器之间的供电线路有 l5M以上距离，以确保 B级避雷器的正常响应；假如距离太近，势必造成C级防雷器响应超前于 B 级防雷器， B 级防雷器没动作， C级防雷器可能被烧毁；基站的沟通稳压器应当安装在 B 级防雷器的后面， C级防雷器的前面；市电进入基站机房后，应在机房内配电箱的输出端加装相应的c 级电源避雷器， C级电源避雷器技术参数如下：雷电通流量 2kA响应时间 25ns残压峰值 1 3kV 标称放电电流为 15kA 等级为了进一步防止雷电过电压的危害及当供电线路发生故障时造

14、成的危害过电压，尚需在开关电源等沟通负荷电源进线端的空开后加装 D级防雷器，在直流配电屏的输出端上安装浪涌吸取装置 直流避雷器 ，作为电源线路的 E 级过电压爱护，并在直流负荷设备的电源入口处安装浪涌吸取装置；对于雷害严峻的地区或有雷害史的移动通信基站可考虑加装一级沟通电源避雷器，确保供电线路的防雷安全；沟通配电箱、开关电源等全部符合设备的内部防雷器接地端子应与机壳就近连接；假如负荷设备的内部防雷欢迎下载精品学习资源器与上一级避雷器之间的距离太近，无法达到15m，就负荷设备的内部防雷器就可采纳串联型避雷器；6 3 1十 1，防雷器更适合于基站电源系统防雷器连接形式与基站低压供电系统爱护相符合，

15、也是基站防雷不容忽视的问题；目前基站的沟通电源无论是自建变压器仍是转供电都属于TT 系统，过去我们通常使用 4l 防雷器，即四只相同的防雷器分别接在相线和中性线上，如图3；尽管这种防雷器具有较强的放电才能，但是超载并不能完全排除，其后果是产生 L-PE 间的漏电流，另外设备或线路的绝缘故障也同样产生L-PE 间的漏电流；由于 T T 系统的接地电阻较大，漏电流不能很快使线路保险熔丝或空开断开，共用基站接地排的设备外壳可能带电，危及人身和设备安全；排除这个隐患的正确方法就是使用3 十 l方案；第一在相线和中性线分别接入三个与前面相同的防雷器，在地和中性线防雷器 之间接入一个总和电流防雷器，如图4；当相零间防雷器显现漏电时，漏电流通过中性线回到变压器，由于中性线电阻较小，所以经过一个短暂的时间防雷器的热敏开关断开这个漏电流；另外当显现地电压反击时，地和中性线防雷器之问的防雷器很快动作，可以更有效的爱护单相电源设备；基站防雷系统工程是保证通信网络畅通、人员和设备安全的重要环节，涉及基站铁塔、天馈线、土建、供电、设备安装以及四周建筑等很多方面，需要我们树立长远的战略目标，不断总结体会，从现实入手，不断提高防雷技术水平和基站的防雷盲目力；欢迎下载精品学习资源from: 移动通信国家工程讨论中心欢迎下载