1、2019/4/9,1,移动通信基站的防雷与接地 陈 强,信息产业部通信产品防雷性能质量监督检验中心 2010.09,2019/4/9,2,中讯邮电咨询设计院防护中心简介 地网 等电位连接 天馈线的接地保护 过电压保护 移动基站专用变压器的防雷问题,2019/4/9,3,中讯邮电咨询设计院防护中心简介,中讯邮电咨询设计院有限公司（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，YD50982005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/T 14292006通信局（站）在用防
2、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。 我中心是国内唯一一家专业从事的通信局（站）防雷接地设计单位。 我中心是工信部指定的通信行业防雷器件检测单位。 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。,2019/4/9,4,地网,1、新旧标准关于地网要求的区别（YD5068-98和YD5098-2005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7
3、00m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
4、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。,2019/4/9,5,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，而且不再有工作地排、 保护地排的区分，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
5、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。,2019/4/9,6,2、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
6、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3m5 m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。,地网,2019/4/9,7,（5）专用电力变压器设置在机房外
7、，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。,地网,2019/4/9,8,3 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
8、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。,地网,2019/4/9,9,4 建在普通民用建筑物上基站的地网要求,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
9、利用周围较好的接地体或者自己建设较好的 专用地网。,地网,2019/4/9,10,5 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
10、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。,地网,2019/4/9,11,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。,2019/4/9,12,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
11、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：,等电位连接,2019/4/9,13,等电位连接,2019/4/9,14,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
12、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：,等电位连接,2019/4/9,15,2 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 装在防雷器和交流配电箱的旁边,而且
13、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。机房内主地排距离配电箱和第一级电源过电压保护器较远，导致保护器接地线过长。根据相关试验，如引线长1m，入侵的雷电流为20kA（8/20s），则每米导线上的电压降为3.6kV，即使入侵的雷电流为5k（8/20s），则每米导线上的电压降也能达到1.2kV。因此如果接地线过长，雷击时接地线上残压就会很大，使第一级保护器无法起到保护作用。下面是几种改造实例:,等电位连接,2019/4/9,16,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
14、地排，防雷器安装在配电箱和新设地 排的旁边。,等电位连接,2019/4/9,17,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。,等电位连接,2019/4/9,18,光缆加强芯及其金属外护层未做好接地处理，相当部分基站的光缆金属加强芯及其金属外护层未按标准要求在ODF光配线箱内进行有效的接地，致使部分基站遭受雷击而使ODF架内发生拉弧跳火，可能损害尾纤，严重时还可能造
15、成机房火灾。要求光缆加强芯连接板或者连接端子单独用16mm2多股铜线连接到主地排。,光缆加强芯打火,等电位连接,3光缆金属加强芯及外护层接地的问题,2019/4/9,19,2019/4/9,20,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。具体要求：传输机架、DDF、2M线外皮连接板要可靠接地。,4 2M线外皮要做好两端接地,等电位连接,2019/4/9,21,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
16、）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。 保护空开应使用质量可靠、符合防雷要求的产品。 严禁将C级40kA模块型SPD进行并联组合作为80kA或120kA的SPD使用。 间隙型或间隙组合型保护器不得在通信局（站）使用。,1 基站SPD的使用要求,2019/4/9,22,过电压保护,2019/4/9,23,必须
17、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。,过电压保护,2019/4/9,24,2 SPD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。,过电压
18、保护,2019/4/9,25,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
19、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。,2019/4/9,26,解决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。,天馈线的接地,2019/4/9,27,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。,天馈线的接地,2019/4/9,28,近年来，基站专用变压器遭受雷击
20、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 2
21、0kA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。,基站专用变压器的防雷,2019/4/9,29,（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。在变压器低压侧应安装 一组户外低压配电避雷器。 （6）避雷器的接地线除了连接到地网外，还应与变压器外壳短接 ，以减小相线对外壳间的电位差。,基站专用变压器的防雷,2019/4/9,30,2019/4/9,31,谢谢大家！ 0371-67975111-2784 18637129858 陈强,
