1、 防雷工程防雷工程设计设计 方案方案工程名称：移动基站综合防雷工程建设单位：湖南移动常分公司设计单位：湖南普天科比特防雷技术有限公司设计负责人: 编 号 ：日 期： 一、概述移动通信基站的主要设备一般分为以下几个系统：传输系统，包括 SDH 设备，光缆,电缆 等等；动力系统，蓄电池，市 电 等等； 动环监控系统；天馈系统； 基站收发信台 BTS（包括收 发信机无线接口 TRI、收 发信机子系统 TRS 等设备）；以及其他辅助设备，如空调，防盗门等等。基地站的配 电电压为 264v。通常是由主干电力线路经 ACDC 变换器得到的。当主干线路发生故障时，备用电池将能在一定时间内向基地站供电。 移动
2、通讯基站多位于地势较高的多雷雨地带，气候条件恶劣，夏季通讯机房设备及发射铁塔遭遇雷击的概率较高。基站建设 的基础部分多为岩石结构，基本无土层，接地 电阻很难保证在 1 以下，在此条件下 给雷电的泄放带来很大困难。 电源采用架空线上山，基站交流供电线路较长 ，同线路上用电负载比较复杂，大型用电设备启动或停止瞬间会产生很大的冲击电压 干扰，严重影响通讯组合电源的使用安全。基站的接地系统在设计时也没有得到足 够的重视，极易遭受直击雷、感应雷及 电源操作等多种过电压的侵袭。再者基站重要 设备都是微电子设备，由于微电子设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性， 这就使其对各种诸如雷电过电压、电力系统
3、操作过电压、静电放电 、电磁辐射等电磁干扰非常敏感。如果防护措施不力，随时可能遭受重大损失。二、雷 电引入途径分析移动基站防雷的主要保护对象是在机房中的通信设备，保障这些通信设备的正常运行。雷电损坏设备通常是它在通过带电或非带电的导体对地泄放的过程中，由于电荷运动产生的一些物理效应，比如热效应、磁效应等，改变了在雷电泄放通道中所涉及设备的基本性能，从而使设备不能正常运行或被损坏。因此我们需要对雷电的入侵途径进行仔细分析，发掘出雷电可能的入侵途径，并在雷电流到达设备前改变其对地泄放途径，保障设备的安全运行。雷电传导主要有两种方式：、 直接雷击：即雷云通过地面上某一点直接对地释放。由于我们国家对建
4、筑物的防雷有严格的标准，通常雷电都是通过建筑物的外部防雷系统对地泄放，在旷野中通常通过一些架空电源线或其它一些对地具有良好导电性能的突出媒介进行对地泄放。雷电流直接入侵基站内部设备主要是通过一些与外界相连的媒介传导入侵，如进出局站的电源线、通信线及铁塔地网等。、 感应雷击：带电的雷云层由于静电感应作用，使地面某些范围内带上异种电荷，当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻较大，以致出现局部高压，从而形成雷电流；或者在由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高压以致发生闪击的现象。而磁场感应方式入侵最终也是体现在一些带电的金属导体上。根据物理
5、学尖端放电的原理人类发明了避雷针，它可以将一定场强范围内的闪电引到自己身上，再通过引下线将雷电流泄放入地，从而使在这个范围内的建筑不成为雷电对地泄放的途径，也就避免了被雷击。而在移动基站中，高高的铁塔通过钢筋混凝土与大地紧密相连，由此可以说铁塔就是一个巨大的“引雷针” ，它可以将方圆几公里内的雷电引到自己身上。从而大大增加了移动基站直接被雷击的概率，更增加了在铁塔旁一些缆线、金属构架产生感应雷电流的概率。因此我们必须对移动基站的铁塔及其周边环境进行仔细分析，以确定雷电侵入移动基站内部的主要途径。三、 铁塔引雷分析通常从移动基站的外部环境构造来看，从雷电引入的角度可以粗略分为带铁塔和不带铁塔两种
6、，这两种情况虽然里面内部构造相同，但遭受雷击的概率却大相径庭。不带铁塔的基站：这类基站主要分布在城市市区或市郊，多为租用普通大楼或民宅，基站天线采用抱杆，这类基站遭受雷击的概率通常较小。这些基站机房的特点是整个建筑本身在等电位连接、电磁屏蔽、接地电阻方面都能较好的满足信息产业部的要求，但存在问题是大楼的功能并不是为基站设计，所以比较难找到一个较好的接地参考点来确保机房内电子设备有良好的接地。要保证机房内部有良好的等电位连接系统，通常这类基站的接地系统和大楼的接地网采用的联合接地系统。这类基站雷电入侵的主要途径是雷电浪涌通过一些电源系统、信号系统、接地系统等所有进出机房的线缆和管道引入，采取浪涌
7、保护措施。带铁塔的基站：这类基站主要分布在农村、郊区，多为独立机房旁边建铁塔的方式，这类基站多建在地势开阔的平原地带、山坡上。通常铁塔在当地为最高建筑，有非常好的接地，按信息产业部的要求基站接地要求小于 5 欧姆，一旦在该区域内有雷云，地面上的电荷将通过铁塔与雷云中的电荷发生中和，铁塔将成为云中雷电对地泄放的一个主要通道。与铁塔相连的一些线路、桥架、设备就成为雷电入侵的对象，比如天馈线、走线架、与地网相连的设备等。这类基站被雷电击中的概率较不带铁塔的基站要高得多，因此对有铁塔的基站防雷就更加的迫切，有必要对这类基站进行进一步分析。通常按移动基站机房与铁塔的关系可分为：塔边屋、屋顶塔、塔下屋三种
8、。下面就这三种基站类型进行相应的防雷接地、等电位连接，起到良好的雷电防护作用。（一）、屋顶塔铁塔与机房独立型的移动站，如图一所示。雷电对该类型移动通信基站的危害主要途径是直击雷和感应雷两种。图 1 .铁塔与机房一体型结构1 .雷电流直接危害根据我们现场的调查和分析，在移动通信基站的铁塔建在基站机房上面的情况下，当雷电击中铁塔后，雷电流就会沿着铁塔及同轴馈线的外导体往下泻放，由于移动通信同轴馈线的外导体与铁塔是相互连接的，铁塔上的雷电流直接会分流一部分到同轴馈线的外导体上，并沿同轴馈线的外导体和机房内的走线架直接流入到移动设备上，对移动设备造成雷击危害。除此以外，还由于同轴馈线的走线架是与铁塔直
9、接相连，并进入机房，从而将雷电直接引入到机房内，对机房内的通信设备造成危害。2. 雷电感应对移动通信基站内设备造成的危害当雷电流在移动通信基站周围的空中或空中对地放电时，就会在移动通信基站周围的空中产生交变电磁场，从而使移动设备上产生感应电流和电压，严重者也会对移动设备通信造成危害，但这种危害的概率较少，另一方面若雷电击中铁塔并沿着铁塔和机房的立柱中的钢筋在下泻的过程中，也会在周围产生强大的交变电磁场，从而在移动设备上产生感应雷电流和雷电压，同样地感应雷电对通信设备所造成的危害比起直击雷所造成的危害要少得多。（二）、铁塔与机房独立型铁塔与机房独立型的移动站，如图二所示。该移动站遭雷电直击的主要
10、途径是雷电流通过铁塔的走线架和同轴馈线的外导体进入机房，对通信设备造成危害。其次是雷电在空中放电时对机房内的通信设备所造成的感应雷的影响，同样感应雷对通信设备所造成的影响比起直击雷来说，则概率很少。该类型的移动站与上述的第一种铁塔与机房一体型的情况相比，则少得多。（三）、铁塔包围机房型图二铁塔与机房相互独立型结构 铁塔包围机房型的移动基站，如图三所示。该种类型的移动基站遭直击雷的途径与第二类的铁塔与机房独立型的移动站相似，主要是雷电通过同轴馈线的外导体和同 轴馈线的走线架进入机房，对通信设备造成危害。但该种类型的移动站所遭受到的感 应雷则最少，因有四面铁塔的屏蔽作用。（四）不带铁塔型基站这类基
11、站往往建在城区，一般使用公共大楼或民用建筑来作为机房。对于公用建筑上，由于我们国家对这类建筑物有严格的防雷标准要求，因此这类基站具有接地良好，外部防雷完善，且整个建筑形成一个法拉第笼的特点，所以这类基站遭受直接雷击的概率较小，受到雷电电磁干扰的影响也较小。雷电入侵这类基站的方式将主要是供电线路、同轴馈线的外导体和同轴馈线的走线架、接地系统进入机房。 对这类基站的防护级别，对防雷器的通流能力通常不需要很高，因此对这类基站通常只需选择一般的 B 类限压型和 C 类限压型两级防雷就基本能满足这类基站要求。而民用建筑与公用建筑的差别主要在国家对这类建筑的要求不是很高，因此建筑物在屏蔽和接地的效果上可能
12、差一些，但只要将这类基站的接地问题处理好，很多防雷问题也就迎刃而解。我们把雷电入侵移动基站的主要渠道总结如下：雷电对移动通信基站的四个引入渠道第一个入侵渠道由铁塔天馈线、接地系统引入的雷害第二个入侵渠道由交流配电系统引入的雷害第三个入侵渠道由传输线路引入的雷害第四个入侵渠道由雷电电磁脉冲的雷害通过对雷电主要入侵途径的分析，结合移动基站现场综合环境特点，给我们进行防雷方案设计提供了思路和线索。根据防雷分区、综合防雷的思想，综合基站所处的地理环境，在具体位置选择相匹配的浪涌保护器，将可以很好解决移动基站的防雷问题。移动通信基站的雷电过电压保护，各级防护器件是相辅相成的，互相影响的，此时用以局部防护
13、的过电压器件不能有效的发挥其防护性能，将影响移动通信基站的整体防护。另外 还有一个重要的原则，移动通信基站的雷电过电压保护设计必须是建立在联合接地基础上。因此移动通信基站雷电保护并非是简单的接地或者单一的雷电过电压保护器件应用，而是根据移动通信基站所处的具体位置、环境因素、所在地区的雷暴强度及雷暴日的大小、来确定基站的雷电保护措施和方法。因此，移动通信基站的雷击电磁脉冲防护必须综合考虑，应从整体防雷的角度来进行防雷方案的设计二、依据的 规 范1GB50057-94建筑物防雷设计规范2YDJ26-89移动基站 (站)接地设计暂行技术规范（综合楼部分）3 YD/T 1235.1、2-2002 移动
14、基站站低压配电系统用电涌保护器技术要求及测试方法4YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范5YD5078-98通信工程电源系统防雷技术规定6YD5098-2001移动基站(站)雷电过电压保护设计规范三、方案设计原则一、综合防雷的思想移动基站的防雷是一个系统工程，它包括直击雷防护、等电位连接措施、屏蔽措施、规 范的综合布线、安装电涌保护器（电源、信号）、完善合理的接地系统六个部分组成。 这六部分在一个完善的移动基站防雷系统工程中缺一不可。对移动基站的防雷设计应进行全面规划、综合治理、多重保护，将外部防雷措施和内部防雷措施应整体统一考虑，做到安全可靠、技术先进、经济合理、施工维护方便。综合
15、防雷的思想在 YD5098 总则中就有明确 规定，如 YD5098-1.0.3 通 信 局（站 ）雷 电 过 电 压 保 护 工 程 应 建 立 在 联 合 接 地 、均 压 等 电 位 分 区 保 护 的基 础 上 。综合防雷的思想在移动基站中的主要体现到具体的防雷手段，就是分流、接地、 屏蔽、等电位连接 和过电压保护五个方面。其中：（A）、分流利用避雷针将雷电流沿引下线或铁塔安全地流入大地，防止雷电直接击在基站建筑物和设备上。 （B）、屏蔽移动基站内应采取屏蔽措施的对象主要有两种：一是所有的带电金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线，应采用屏蔽线或穿金属管屏蔽。二是基站内部电子设备，通常
16、采取的措施是在机房建设中利用建筑物钢筋网和其他金属材料，使机房形成一个屏蔽笼。以及通信设备的机柜因具有一定的屏蔽效果，用以防止外来电磁波（含雷电的电磁波和静电感应）干扰基站设备。（C）、非带电金属等电位连接通常等电位连接分带电与不带电金属导体，这里主要指将基站机房内所有非带电金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、走线架、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接，以均衡电位。（D）、带电设备的过电压保护对于与基站设备相连的馈线、信号线、电源线路安装防雷器进行过电压保护。（E）、接地在移动基站中的接地包含两个方面，一是地网，建立一个接地通畅的地网是移动基站防雷基础，具体要求是根据 YD5078 中要
17、求基站接地电阻小于 5 欧姆；二是、基站内的接地系统，为保护基站通信设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。一个好的接地系统的关键在于建立统一的接地参考点，采用“S 型”接地。二、 “防雷分区、逐 级泄放”的思想为了定义雷电电磁脉冲（LEMP ）影响程度不同的空 间，和选择带电导体等电位连接点的适当位置，被保护空间必须首先被分成不同的防雷保护区。 （见下图）这点在移动基站的防雷工程中非常重要，等电位连接点的位置选择将直接影响到防雷设备在基站防雷效果。根据 IEC61312 中对雷电保护区的划分思想，我们通常可以将移动基站防雷进行如下图分区根据 IEC1312 以及
18、YD5098 中的相关规定，其中 YD5098 中 1.0.4 通 信局 （站 ）雷 电 过 电 压 保 护 设 计 应 根 据 电 磁 兼 容 原 理 按 防 雷 区 划 分 ，对 电涌 保 护 的 安 装 位 置 进 行 合 理 规 划 ，如见图 DJZFL01：图：YDJZFL01 移动 基站的防雷分区根据 IEC1312 以及 YD5098 中的防雷分区规定，可以将移动基站内空间及设备的防雷分区进行如下划分：LPZ0B 区：移动基站机房外部都有外部防雷措施，如果存在铁塔则铁塔为一个巨大的避雷针，通常我们认为在被铁塔保护的区域为 LPZ0B 区，因此进入基站的电源线和通讯线及其它线路应从
19、 LPZ0B 区进入机房。LPZ1 区：整个机房的外墙对雷电电磁脉冲有一定屏蔽作用，可看作是屏蔽层 1；按照 IEC1312 防雷分区的概念，整个机房内部空间应划为 LPZ1 区。LPZ2 区：通常移动基站设备都有机柜，机柜外壳为可看作屏蔽层 2，机柜内部空间可划分为 LPZ2 区，通常对基站防雷而言我们所保护的对象就是这些机柜内部的通信设备，因此也就没有必要在往下划分了；故通常对移动基站内部可以分为LPZ1、LPZ2 区。四、移动基站综 合防雷设计1、供电线路防雷保 护：雷电即可以通过对输电线路直接放电，也可以在几公里之外通过雷电电磁脉冲在输电线路上感应出雷电流入侵移动基站。因此供电线路成为
20、雷电泄放的主要途径之一。目前我们国内的供电线路以架空线为主且线路较长，据不完全统计国内移动基站中的雷害近 80%与电力线路有关。而且在国 际、国内的相关防雷标准中对供电系统的雷电防护描述也是占绝大部分篇幅，因此对供电线路的防雷是整个基站防雷的重心，而对移动基站的电力供电系统进行雷电防护是解决整个移动基站防雷问题的核心。目前国内移动基站的市电引入情况基本上是先从 架 空 高 压 电 力 线 终 端 引入 通 信 局 （站 ）的 10KV 或 6.6KV 高 压 电 力 线 ，经 过 配 电 变 压 器 输 送 到基 站 。移 动 基 站 的 防 雷 也 就 从 配 电 变 压 器 开 始 考 虑
21、 ，这 类 基 站 的 供 电构 成 按 YD5078-98 要 求 ：对于从高压到配电变压器这一段供电系统的防雷在 YD50982001 中3.7.13.7.4 有明确规定，主要的要求是配电变压器不能与通信设备同在一建筑内，高压铠装线路到配电变压器应两端接地，在架空高压电力线终端杆与铠装电缆的接头处，应 采用标称放电电流大于 20KV 的交流无间隙氧化锌避雷器（强雷电避雷器）。配电变压器高、低压侧避雷器的接地端子、变压器的外壳、中性线、经及电力电缆的铠装层应就近接地。移动基站内供电系统（YD5078-98）规定如图二、移动基站内低压配电系统防雷器选型如图中所示在移动基站中主要的供电设备有交流
22、稳压器、交流配电屏、整流设备、直流控制屏。从 YD5078-98 无人值守移 动基站供电系统图中可以比较清晰的体现“防雷分区、逐级泄放”的思想，首先市电从 LPZ0B 区入户进入 LPZ1 区交流配电设备前安装第一级防雷器，在开关电源的整流设备前安装第二级防雷器,在直流输出端安装第三级防雷器。很多事实也证明，移动基站防雷只安装一级防雷器是不够的，必须进行分级保护、分级泄流的防护方案，才能比较好的解决移动基站的防雷问题。第一级防雷器选用模块化三相电源防雷箱，安装在电源的总进线配电屏处，该产品是我公司的专利产品，型号为 KBT-BJX40/380/100，标称通流容量100KA，接 线方式为 3+
23、1，保护模式为 L-PE，N-PE，L-N，并具有 专长防水防爆、阻燃、雷电 通流量大、漏电流小的特点，同 时 具有产品劣劣化指示、声光告警、雷电计数、远 程告警干点输出等功能，专用于通信基站的电源线路雷电过电压保护。第二级防雷器选用模块化三相电源防雷箱，安装在开关电源的整流设备配电屏处，型号 为 KBT-BJX40/380/50 标称通流容量 50KA，接 线方式为 3+1，保护模式为 L-PE，N-PE，L-N，并具有防水防爆、阻燃、雷电通流量大、漏电流小的特点，同时具有产品劣劣化指示、声光告警、雷电计数、远程告警干点输出等功能，专用于通信基站的电源线路雷电过电压保护。第三级防雷器选用模块
24、化三相电源防雷箱，安装在各设备机柜的电源总进线处，型号为 KBT-BJX40/220/20，标称通流容量 20KA，保护模式为 L-PE，N-PE，L-N，并具有专长防水防爆、阻燃、雷电通流量大、漏电流小的特点，同时具有产品劣劣化指示、声光告警、雷电计数、 远 程告警干点输出等功能，专用于通信基站的电源线路雷电过电压保护2移动基站信号及天 馈线防雷雷电除了通过供电系统侵袭移动基站内的设备外，还通过接地系统、天馈线、通信线路来影响移动基站的工作。从这些途径上切断雷电入侵就非常显得必要，因为与这些线路相连设备的通信端口以及 IC 电路板的耐压水平水平非常的低，而且这些设备对信号的要求都非常的敏感，
25、信号稍微有点衰耗就会影响通信，因此对这类设备通常不能采用多级防雷设备防护，而只能通过在一个防雷设备内采用多级电路进行精细级保护。一、PCM 2M 线的防雷移动基站的 2M 端口设备发生损坏主要有如光端机、BTS 的传输板、DDF 架、及一些传输设备。通常雷电通过信号线来入侵移动基站设备的主要有两种情况：1、不同设备间发生雷电高电位的耦合和转移：移动基站遭受雷击时，如雷电电流通过：1）基站铁塔直接引下到地；2）通过室外感应的馈线的外部屏蔽层引至地线系统；3）电源线上的直击或感应雷电流经 SPD 引下到接地系统，其 50%的雷击电流以电阻方式对 地耦合，这时会使基站的地网电位瞬时抬高，此时即使是
26、0.5 欧的接地电阻的基站在雷击电流通过瞬间也会使接地电位瞬间呈现几十千伏的电压。使得设备接地与信号芯线之间存在高电压，信号线上就带上感应雷电流，与通信线相连的另一端处于正常电位的情况下，如果设备未加装性能良好的 SPD，就会出现了雷电通过通信线将两端设备的通信端口损坏，严重的将导致一些传输通信设备被损坏。2、室外通讯线感应雷电流传导入户：一些基站的通信线如 2M 线存在从室外引入的情况，雷电往往通过电磁感应的方式在户外通信线中感应出雷电流。3、基站内的电磁干扰：由于基站走线的情况是地线和电源及信号线全部为平行布放，地线回路上的雷电电流势必会在相应的电源或信号线上耦合现象。对于 2M 线而言，
27、直接的后果是在信号线上感应出过电压，将设备打坏。在 YD5098-2001 3.4 中对 2M 线路的雷电防护措施有明确规定：3 .4.1 出入 通 信 局 （站 ）光 缆 或 电 缆 ，应 在 进 线 室 将 金 属 铠 装 外 护 层 做 接 地 处 理 ，另 外 光 缆 应 将 缆 内 的 金 属 构 件 ，在 终 端 处 接 地 ；3.4.2 进 入 通 信 局 （站 ）的 PCM 电 缆 芯 线 应 在 终 端 处 加 装 SPD，空 线 对 必 须 就 近 接 地 。通信系统由于受到工作电平、接口速率、和传输性能（插入损耗）、线路阻抗等指标的约束，不能象供电系统一样分几级防雷，因此
28、 PCM 2M 线防雷应在通信线路与设备的接口即 LPZ1-LPZ2 区处使用一级与之通信接口、工作 电平、速率相匹配、线路阻抗匹配的精细级防雷器，同时通信线应就近接地。在中国移动的基站的传输线的速率小于 2Mb/S，线 路阻抗有 75 和 120 欧姆两种，工作 电平通常小于 12V。其中阻抗为 75 欧姆的 2M 线的接口类型主要有 BNC，L9，C4 等类型，如在 NOKIA的基站中的传输接口就大量使用 BNC 接口；阻抗为 120 欧姆的 2M 线接口类型主要有 RJ45、9 针或 15 针的通信串口等，如爱立信的 RBS2000 型基站就大量使用 15 针的串口。移动基站天馈系统防雷
29、措施通常移动基站中天馈线的布放是沿着铁塔爬梯布放，然后通过走线架进入机房内部，存在与铁塔防雷引下线平行布放的问题，因此非常容易受到在雷电流同通过铁塔引下线泄放的过程中产生的雷电电磁场的干扰。根据 YD5098-2001.3 中对天馈线的防雷措施主要有：1、对 天 馈 线 的 防 雷 从 工 程 上 讲 就 是 三 点 接 地 ，铁 塔 上 架 设 的 波 导 馈线 、同 轴 电 缆 金 属 外 护 层 应 分 别 在 上 、下 端 、及 进 入 机 房 入 口 处 就近 接 地 ，当 馈 线 及 同 轴 电 缆 长 度 大 于 60m 时 ，其 屏 蔽 层 宜 在 塔 的 中间 部 位 增 加
30、 一 个 接 地 连 接 点 ，室 外 走 线 架 始 末 两 端 均 应 作 接 地 连 接 。2、城 市 内 孤 立 的 高 大 建 筑 物 或 建 在 郊 区 及 山 区 ，地 处 中 雷 区 以 上 的无 线 通 信 局 （站 ），当 馈 线 采 用 同 轴 电 缆 时 ，应 在 同 轴 电 缆 引 进 机 房入 口 处 安 装 标 称 放 电 电 流 不 小 于 5KA 的 同 轴 SPD，同 轴 SPD 接 地端 子 的 接 地 引 线 应 从 天 馈 线 入 口 处 外 侧 的 接 地 线 、避 雷 带 或 地 网 引接 。因此要对天馈线防雷器进行选型。3、天馈线防雷器的选择问题
31、：移动基站通常使用带馈电和不带馈电的两种系统， 馈线传 送速率为 850M-960M，传输速率非常的高。因此 选用天馈线防雷器时主要考虑的防雷器的插入损坏、回波损耗 VSWR 等。YD5098 5.4.1 要求 ：同 轴 型 SPD 插 入 损 耗 应 小 于 等 于 0.2dB，驻 波 比 小 于 等 于 1.2，同 轴 型 SPD 最 大 输 入 功 率 能 满 足 发 射 机 最 输 出 功 率 的 要 求 ，安 装与 接 地 方 便 ，具 有 不 同 的 接 头 ，同 轴 型 SPD 与 同 轴 电 缆 接 口 应 具 备防 水 功 能 。同 轴 型 SPD 的 标 称 放 电 电 流
32、 应 大 于 等 于 5KA。具体配置如下：1在天馈线路上安装 KBT-T2000A 天馈线路防雷器，数量共 20 只，通流容量 10KA，插 入 损 耗 应 小 于 等 于 0.2dB，驻 波 比 小 于 等 于 1.2，3、 移动基站的监控系统防雷措施近年来，中国移动基站普遍采用了智能监控系统，据统计监控系统设备目前已经成为移动基站中设备被雷电损坏频度最多的设备，也是被损坏最严重的系统。统计被雷电损坏与监控系统有关设备中比较多的有：空调的控制板(通常通过RS232 端口与监控相连 )、一些数据采集器的 RS422 或 485 端口、协议转换器、监控设备的传输板等。为什么很多基站在供电系统防
33、雷比较完善的情况下其监控系统还是被损坏呢？雷电对基站的监控系统的入侵途径与入侵 PCM 2M 线的方式一样也就不再说明，损坏的主要原因在于监控系统自身的特点，从对众多监控系统被雷电损坏的基站情况来看，可以总结出以下几个因素：1、设备电源没有防雷措施，且耐压水平低，根据 IEC6100045 直流-48V 的通信设备的耐压水平不会高于 500V；2、控设备的 RS485、RS422 或 RS232 通信端口都没有相应的防雷措施，且通信端口本身的耐压水平非常低，通常 RS485、RS422 或 RS232通信端口的耐压水平不超过 100V；3、监控系统被雷击的基站的开关电源普遍没有安装直流防雷器；
34、4、监控系统存在大量的数据采集线路，这些线路的布放不规范，往往是捆在一起，且很多数据采集线不是屏蔽线缆；5、监控设备接地参考点不统一，且接地线不规范。可以说监控系统纷繁复杂的布线为雷电流入侵提供了更多的渠道，与本身羸弱的防护能力形成巨大的反差，因此、监控系统更需要全面的防雷。因此、对移动基站监控系统的主要雷电防护措施有：1、对监控数据采集线的布放进行合理规划，所有数据采集线路应使用屏蔽线，且其屏蔽层应接地，尽可能的降低雷电电磁脉冲在数据采集线路上感应出的雷电流；2、接地方面：在监控主设备下设一个小的监控设备接地参考点作为所有监控设备的接地，并用超过 16mm2 的接地线与基站总等电位排进行连接
35、。目的用来降低各监控设备间因接地产生的电位差，3、在监控设备端安装-48V 的电源防雷器，释放从地线或电源线引入的雷电流；4、在开关电源直流输出端安装相应的直流防雷器，如电源防雷图中所示，5、在一些损坏频度较高的设备与监控设备间的通信端口安装相适用的信号线防雷器，6、对于监控系统的数据采集线路以及控制线都是信号线，因此在选择防雷器时要考虑信号线防雷器的接口类型、工作电压、传输速率、线路阻抗与系统设备相匹配。下面我们主要推荐一些已经在中国移动省市基站主流监控设备及开关电源中使用过的防雷器如：艾默生、中兴、亚信、亚奥等监控设备厂家；以及在开关电源的监控系统中使用过的信号线防雷器，如艾默生、中恒、动
36、力环等；在这些设备中主要使用到的信号线防雷器被实践和时间证明是非常有效的，而且不会有任何主设备产生任何影响。具体配置如下：1、 在摄像机前安装 KBT-V/3 监控多功能防雷器，通流容量 10KA，对摄像机的电源线路、信号线路及控制线路进行防雷保护，共 3 只。2、 在监控主机前端的信号线路前端安装 KBT-V40A 视频信号防雷器，共 3 只3、 在在监控主机前端的控制线路前端安装 KBT-C485 控制信号防雷器，共 1 只4、 在数据采集线路上安装 KBT-C10A 控制信号防雷器，共 2 只4等电位处理在机房四周设置一均压环，作为各防雷器及通信设备的接地线汇聚排，并与室外接地装置可靠连
37、接。均 压环材料为 30*3 紫铜排，长度为 40 米。4移动基站的外部防雷接地工程移动基站的接地应采用联合接地，对有铁塔的基站应将铁塔地网与机房地网相焊接，机房总接地排的接地线与地网连接时应避开铁塔及避雷针的专用引下线，两者间距离要求大于 5 米，以免 铁塔和避雷针上的雷电流沿总地线引入线流入机房内， 。对一些租用大楼或民用建筑的基站，根据国家标准 GB50057-94建筑物防雷设计规范的相关要求，对于建筑物的接地一般都采用其钢筋混凝土基础作为地网，建筑物其钢筋混凝土基础埋地较深，大楼的接地电阻基本上能满足要求，因此可以使用大楼的主钢筋作为防雷接地系统。1、根据 YD5068-98移动通信基
38、站防雷与接地设计规范的要求，通常移动基站的接地电阻要求小于 5 欧姆。如果山区基站接地电阻难以满足要求，可以通过使用降阻材料来降阻，如果还是不能满足要求则应将整个基站通过防雷器做好等电位连接。2、在移动基站外部进线孔处设立接地排，并与基站地网相连。将所有进入基站的缆线的接地与之相连，如天馈线接地、铁塔走线架的接地、光缆加强芯的接地、供电线屏蔽管道的接地等。3、YD5098-2001 中 规 定 出 入 通 信 局 （站 的 电 力 电 缆 （线 ）、通 信 缆 线 应采 用 金 属 护 套 电 缆 或 敷 设 在 金 属 管 内 ，且 应 埋 地 引 入 ，缆 线 埋 地 深度 应 不 小 于
39、 0.7m。特 别 对 于 进 入 通 信 局 （站 ）的 低 压 电 力 电 缆 宜 全 程埋 地 引 入 ，其 电 缆 埋 地 长 度 不 宜 小 于 15m 等 。这 些 工 程 措 施 都 具 有一 定 的 雷 电 防 护 作 用 。4、接地引线材料选择金属接地体应采用热镀锌材料，在各个焊接点由于已破坏了原来的热镀锌层，因此一定要做防腐蚀处理。垂直接地体长度为1.52.5m，垂直接地体间隔为其自身长度的 1.52 倍。接地体上端距地面不小于 0.7m，且应在冻土层之下。具体要求如下：垂直接地体：可采用直径为 50mm 壁厚 3.5mm 的钢管或 50mm*50mm*5mm 的角钢水平接
40、地体和接地引入线：可采用 40mm*4mm或 50mm*5mm 的扁钢 。附地网设计过程：基站周围的土质较差，土壤以风化石为主，土壤电阻在 1000m。原地的接地电阻为 15 欧姆，要求将整个接地接地的接地电阻降到 4 欧姆以下，现在其进行设计。在基站下侧的山坡上新建一个地网，长 42 米，宽 28 米，面积为 1176 平方米。地网布置成网格状，网络大小为 7 米*7 米，水平接体采用 50*5 热镀锌扁钢，共 450 米，垂直接地体采用 50*50*5*热镀锌角钢，共 35 根，该接地网的接地电阻值计算如下：地网长 42 米，宽 28 米，土壤电阻率为 1000，按以下公式计算其电阻值。
41、SR58.14.01新地网与老地网并联后的接地电阻计算如下： 4.71YR经计算：R1=7.4 欧姆.,不能满足 4 欧姆的要求,需使作其它材料使地网接地电阻值降低，2由于土壤电阻率很高，仅用角钢和扁钢难以使地网电阻满足不小于 4 欧姆的要求，因此使用降阻剂，使地网的电阻值达到设计要求。在水平接地体上包裹降阻剂，用量为 15kg/m，总长度 450 米，共需降阻 剂6750kg1）使用降阻剂后的新建地网的接地电阻计算如下： SR2.107.584.012）新地网与老地网并联后的接地电阻计算如下： 07.61YR经计算：R1=7.4 欧姆.,不能满足 4 欧姆的要求,需使作其它材料使地网接地电阻
42、值降低，3）继续使高效用接地模块来降低整个地网的接地电阻，型号为 KBT-DF，数量 为26 块，间距为 7 米。单块接地模块的接地电阻计算如下： 152068.baR10 块高效接地模块的联合接地电阻计算如下：9.1785.022nR使用 10 块高效接地模块、6750 公斤降阻剂、450 米扁钢、角钢与原地的联合接地电阻计算如下： 5.49172.051321R还是不能满足不大于 4 欧姆的设计要求。需继续采用其它的方法进一步降低地网的接地电阻。4为使地网的接地电阻降低到设计要求，本方案采取增设电解离子接地极的方法进一步降低接地电阻，电解离子接地极的型号为 KBT-LJD，数量 6 支单根
43、离子接地极的接地电阻计算如下: 2.40.)12.038(ln14.32)8(ln24kdLR经计算.R2=40.2 欧姆6 根离子接地极并联后的接地电阻计算如下; 9.785.0244nR5.新地网与原有地网联接地的接地电阻计算如下 9.271.2.10514321RR合格经计算，新建地网需使用 450 米热镀锌扁钢，35 根 1.5 米根的热镀锌角钢，6750 公斤降阻剂，10 块接地模块，6 根电解离子接地极，接地电阻可达到 2.9 欧姆，能满足不大于 4 欧姆的要求。如由于运输困难，降阻剂难以施工，可不使用降阻剂，在其它材料用量相同的情况下，新建地网的接地电阻值为 3.1 欧姆，也可满
44、足设计要求。但由于季节的变化，土壤中的水份会发生很大的变化，干旱季节由于土壤中的水分减少，导致土壤电阻率大大升高，从面使整个接地装置的接地电阻增加。而降阻剂能有效保持土壤中的水份，从而使整个接地装置的接地电阻保护稳定，不会随季节的改变而发生大的变化，因此建议本工程使用降阻剂。三、地网施工方案1人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于 0.5m。水平接地体应挖沟埋设，沟的尺寸为上宽上 0.6 米,下宽松 0.4 米,高 0.6 米的梯形。2地网的网格为 7 米*7 米，在水平网格的交叉处放置垂直接地体。3在水平接地体上包裹降阻剂，用量 为 15 公斤/米。4电解离子接地极采用钻孔的方法敷设，用 热熔
45、焊的方法与水平接地体连接。5接地模块与水平接地极采用焊接地方法连接。6新建地网与原地网连接点不少于两处。KBT-LJD 离子接地体施工方法如下：1、钻孔在选好的施工场地钻出 155mm3155mm垂直地面的孔洞。2、配填充剂(1)在容积大小 150 升的容器内放入 50kg 淡水(井口、自来水均可);(2)加入填充剂 A，搅拌至全部溶解；(3)加入填充剂 B，搅拌至全部溶解；(4)加入填充剂 C，搅拌至糊状。 1.397.16.4511432RR3、植入接地棒(1)拆开接地棒两端密封胶带(2)将四分之一配置好的的填充剂填入孔洞底部；(3)将接地棒植入孔洞中，棒顶与地平面平齐；(4)接好引出线
46、;(5)将其余填充剂填在接地棒周围，填至距棒顶端 100mm 时止；(6)盖上防护帽，测量接地电阻；(7)用土填盖防护帽周围，帽顶高出地面 100mm。4、注意事项(1)钻孔直径不宜大于 155mm，以免填充剂填充不足；(2)盖防护帽时 注意棒上的通气孔不得被泥土或填充剂堵塞，帽上通气孔在回填土之上，不得堵塞。(3)当一根接地棒达不到地阻要求时，可用两根或几根并联使用，棒与棒之间的间隔不宜小于5m;(4)引出线采用 50mm 多股铜线，引出线与棒体实行压接，接点防腐处理。(5) 多极离子接地极的母 线采用 BV50mm铜线实行火泥熔接 连接。服务与承诺1、本公司保证所提供的产品符合国家有关防雷
47、产品的法规和标准。2本公司防雷工程中所使用的产品实行一年内免费更换，五年内免费维修，终身维护。3我公司承包的防雷工程中所使用的产品，保修期的起始日期为产品安装之日。4保修期内对符合保修条件的产品，不收取备件费和工时费；对不符合保修条件的产品，收取备件费，免收工时费。5凡本公司施工的防雷工程，保证防雷系统及被保护系统的安全有效运行，如防雷系统出现故障，自接到通知之时起，省外 48 小时派员赶到现场处理，省内 24小时派员赶到现场处理，市内 4 小时派员赶到现场处理。6公司对各用户实行免费提供防雷技术人员培训，免费提供防雷技术咨询。7本公司所使用的产品均由中国人民保险公司质量承保。8本服务与承诺解
48、释权归湖南普天科比特防雷技术有限公司。湖南普天科比特防雷技术有限公司某移动基站综合防雷工程预算表序 号 名 称 型 号 单 位 数 量 单 价 总 价 备 注1 三 相 电 源 防 雷 箱 KBT-BJX40/380/100 台 1 7500 7500 站 用 总 电 源2 三 相 电 源 防 雷 箱 KBT-BJX40/380/50 台 1 4200 4200 开 关 电 源 进 线 处3 单 相 电 源 防 雷 器 KBT-BJX40/220/20 组 3 1650 4950 柜 内 各 设 备 电 源4 控 制 信 号 防 雷 器 KBT-C10A 只 1 540 540 通 信 管 理
49、 器5 天 馈 线 路 防 雷 器 KBT-T2000A 只 20 480 9600 天 馈 线 路6 监 控 多 功 能 防 雷 器 KBT-V/3 台 1 1200 1200 室 外 摄 像 头7 视 频 线 路 防 雷 器 KBT-V40A 只 3 400 1200 网 络 视 频 服 务 器8 小 计 29190 设 备 总 价9 安 装 维 护 费 15% 437810 等 电 位 连 接 处 理 处 1 1000 1000 各 机 柜 接 地 处 理11 热 镀 锌 角 钢 50*50*5*1500 根 35 98 343012 热 镀 锌 扁 钢 50*5 米 450 45 2025013 高 效 接 地 模 块 KBT-DF 块 10 860 860014 降 阻 剂 KBT-JZ 吨 7 2500 1750015 电 解 离 子 接 地 极 KBT-LJD 支 6 11000 6600016 地 网 施 工 米 450 40 1800017 电 解 离 子 接 地 极
