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1、2010-7-6,1,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,中国联通2010年通信电源与节能培训班通信机房及基站的雷电防护中讯邮电咨询设计院有限公司电源与节能研究中心,2010-7-6,3,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,内容提纲1.雷电防护的基本理论 雷电防护目标 雷电防护的基本方法 雷电危害的途径 雷电防
2、护的基本原则2.联合地网建设 自建站地网 租赁机房地网,2010-7-6,4,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,内容提纲3.接地系统和等电位连接 异常电流引起的电位差 接地系统的拓扑结构及选择 汇流排及天馈系统的等电位连接 关键设备的等电位连接（防雷器、电源、发射机、ODF等）4.天馈系统的防雷接地 馈线分流接地保护原理 馈线分流接地的要求,2010-7-6,5,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&
3、CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,内容提纲5.防雷器的使用与选择 分级防护原则 开关型与限压型 防护指标的选择 防雷器安装的基本要求及维护6.在建设中加强通信局站防雷接地的全面规划和设计 全面执行行业规范，提高通信系统的防护及安全等级 降低防雷接地工程的造价,2010-7-6,6,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,1.雷电防护的基本理论,2010-7-6,7,2004,CHINA INFORM
4、ATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,雷电防护的基本理论1.1 雷电防护目标自然界中一次雷击的放电电流分布很大，从几十千安到几百千安，越大的放电概率越小。如果要防护所有可能发生的雷电，代价十分巨大，也没有必要。合理的防护目标是：防止和减少雷电对通信基站造成的危害，确保人员安全和通信系统的正常运行。确保绝大多数情况下系统的安全正常，个别情况下雷电故障能限制在较小的范围内。出现概率(%),放电电流,kA,0,50,100,150,100,雷电流分布示意图,2010-7-6,8,2004,CH
5、INA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,雷电防护的基本理论1.2 雷电防护的基本方法分流：预先给雷电流设计一个入地捷径（如：馈线护层接地）屏蔽：使用金属护层的电缆限压：使用过电压保护器隔离：光纤传输、隔离变压器,2010-7-6,9,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,雷电防护的基本理论1.3 雷电危害的途径,2010-7-6,
6、10,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,雷电防护的基本理论1.4 雷电防护的基本原则 确保人身安全 执行规范综合防护 安全性、可靠性并重 合理投资,2010-7-6,11,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,2.联合地网建设,2010-7-6,12,2004,CHINA INFORMATION TECHNOL
7、OGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,联合地网建设2.1 自建机房的地网建设通信综合楼：1）以建筑物基础地网为主，辅以四周的环形接地体2）将局内所有建筑物地网（包括铁塔）相互连通形成联合地网3）已有辅助地网就近与联合地网可靠联通,2010-7-6,13,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,联合地网建设自建基站地网：基站的地网设计应根据基站构筑物的形式、周边环境、土壤组成、
8、土壤电阻率、地形以及地网的雷电有效冲击半径及可实施性等因素，确定地网的边界和形状。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，并与机房建筑物基础梁柱内主钢筋焊接连通。如专用电力变压器设置在机房外，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。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。铁塔位于机房旁边时，应采用热镀锌扁钢，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间隔3m5m相互焊接连通一次，且连
9、接点不应少于两点。,2010-7-6,14,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,联合地网建设基站所在地区土壤电阻率低于700m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，并根据地形向地网四周敷设20m30m的辐射型水平接地体，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。对于土层很薄、岩石层较浅的地点，允许调整垂直接地体的
10、长度和间距，及水平接地体的埋深。,2010-7-6,15,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,联合地网建设自建接入网机房地网：机房为框架结构建筑时，使用机房建筑基础地网（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，并与机房基础梁柱内主钢筋焊接连通。接地母线可由室内梁柱钢筋或环形接地体引接。机房为砖混结构时，应在机房四周散水点外敷设环形接地体。地网的工频接地电阻一般应控制在10以内。大地电阻率较高时可参照基站地网的措施要求。,20
11、10-7-6,16,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,联合地网建设租赁机房的地网（基站、接入网点）：(1)框架结构完整、建筑质量较高的建筑物如厂房、宾馆、写字楼等。此类公共建筑一般由专业人员设计，建筑地网及防直击雷措施一般比较完善，楼内梁柱的钢筋结构工艺规范可靠，一般均有质量较好的建筑物基础地网。一般情况下不必新建辅助地网，可就近由楼柱或其他可靠接地点引接地母线，特殊情况下必须新建地网时，应就近埋设接地体，并与原建筑地网在地下可靠连通。在此类建筑上选
12、取接地点时，可就近选择避雷带、楼柱钢筋及机房附近的建筑物预留接地点。,2010-7-6,17,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,联合地网建设(2)一般民房，即：当地居民自建的房屋，一般无专业设计，建筑结构和材料不一定符合规范。但通过对多个地区民居建筑情况的考察和了解，目前被选作基站站址的民居（通常是当地较高的民房）绝大部分都是框架结构建筑，楼柱、横梁的钢筋数量不等（通常与楼柱的截面大小相关），楼柱钢筋使用绑扎工艺，利用建筑物地网接地一般能满足机房接地
13、的要求。对梁柱结构不完善或建筑质量无保证的民房，应在机房外敷设辅助地网，并用扁钢分别引到天面和机房，天线抱杆、馈线架与机房室内和室外汇流排可共用一根扁钢接地。,2010-7-6,18,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,联合地网建设多数民房无避雷带等直击雷防护措施。对于部分设置避雷带的建筑，在选用避雷带做基站接地点时也需仔细考察和了解，必须确保避雷带可靠接地。在民居建筑上选取接地点时，主要由就近的楼柱钢筋引接；经考查合格的避雷带也可作为接地点。为了确保
14、室内接地点的可靠，也照顾到施工方便，一般情况下应在机房内选取2根楼柱，分别引接地点，并用扁钢将之焊接连通，作为机房室内接地点。在天面上一般由柱顶钢筋或避雷带取接地点。,2010-7-6,19,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,3.接地系统和等电位连接,2010-7-6,20,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.
15、,接地系统和等电位连接3.1 异常电流引起的电位差,2010-7-6,21,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,假设：雷电流为10kA,接地线长度为10米,接地导线感,抗为1微亨/米，接地电缆压降为：V Ldi/dt=1010-610000/810-6=12500（伏）,接地系统和等电位连接上图中：电源线引入的雷电流通过避雷器由开关电源接地线入地，由于开关电源接地线较长，造成开关电源与其它设备间产生较大电位差。,2010-7-6,22,2004,CHI
16、NA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,接地系统和等电位连接3.2 接地系统的拓扑结构及选择1）星型结构,2010-7-6,23,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,接地系统和等电位连接2）环形结构,2010-7-6,24,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING
17、 INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,接地系统和等电位连接3）混合结构,2010-7-6,25,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,室内汇流排,室外汇流排基站机房正确,接地系统和等电位连接3.3 汇流排及天馈系统的等电位连接室外汇流排,室内汇流排,基站机房不正确,2010-7-6,26,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,In
18、c.All rights reserved.,接地系统和等电位连接3.4 关键设备的等电位连接防雷器、开关电源、发射机、ODF、同步机架。等设备，在雷击时会有较强的异常电流通过接地线入地，应注意接地点位置、控制接地线长度。,2010-7-6,27,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,4.天馈系统的防雷接地,2010-7-6,28,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITU
19、TE,Inc.All rights reserved.,天馈系统的防雷接地4.1馈线分流接地保护原理由于雷击时位于塔顶（或建筑物楼顶）的天线电位会远高于机房内的汇流排，因此，天馈线很容易将雷电引入机房。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。,2010-7-6,29,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,天馈系统的防
20、雷接地有铁塔的馈线接地：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。（A、B、C 三点接地）使用楼顶抱杆的馈线接地：一般要在抱杆顶部和机房入口做分流接地。,2010-7-6,30,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,5.防雷器的使用与选择,2010-7-6,31,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY D
21、ESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,防雷器的使用与选择5.1 分级防护原则1）使用过电压保护器的目的：第一类是用于拦截由外线引入的雷电流；第二类是用于平衡雷电引起的设备间电位差。2）基本原则：分级保护，逐级限压，将雷电过电压限制在设备的承受水平上。,2010-7-6,32,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,防雷器的使用与选择5.2 防雷器的分类开关型：结构特征是使用金属或石墨等
22、材料制作的间隙放电器，通流容量较大，但响应速度慢、放电时有火花及续流问题，一般不用作机房内防护。限压型：一般为氧化锌压敏电阻（MOV）或 半导体雪崩二极管（SAD），特点是响应速度快，无火花；其中MOV通流容量较大，而SAD的残压低但容量较小。,2010-7-6,33,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,防雷器的使用与选择5.3 防雷器指标选择主要指标：最大通流容量、残压值、动作电压、响应速度和安全性能通流容量的选择：地理气候地形地貌及周围环境局站的类
23、型容易遭受雷击的特殊条件,2010-7-6,34,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,防雷器的使用与选择,2010-7-6,35,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,防雷器的使用与选择5.4 防雷器安装的基本要求及维护1）接地导线要短直2）连接点要规范可靠3）分级保护要注意退偶4）保护模式要和供电方式匹配5）美
24、观及施工便利6）定期检查防雷器和接地设施7）雷雨后检查防雷器的保护开关状态8)定期检查接地电阻变化,2010-7-6,36,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,6.加强通信局站防雷接地的全面规划和设计,2010-7-6,37,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,加强通信局站防雷接地的全面规划和设计1）目前通信局
25、站的防雷接地，在建设阶段缺乏统一合理的控制，地网及接地系统均无专业技术人员的统一规划和设计，基站或接入网机房很多都是按照建筑专业（或无线专业）提供的通用地网图施工；为了安全起见，通用图中一般都是将地网设计的很大，但受地形限制施工队很难按图纸施工，最后地网和接地完全是施工队自行决定。因此，各地都出现了大量安全问题，而且施工队按设计图纸收费，造成造价很高。,2010-7-6,38,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,加强通信局站防雷接地的全面规划和设计2）
26、正确的做法应该是每个站都应由防护专业的技术人员，现场查勘后根据每个站的具体情况，按照规范依据可靠、合理及简便的原则确定地网和接地设计方案。3）由防护专业的技术人员现场查勘设计，可以准确的引入新标准设计理念，按实际情况设计地网和接地方式，防止过度保护造成不必要的浪费，可以使得在站点防雷接地系统的投资大幅降低。,2010-7-6,39,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,加强通信局站防雷接地的全面规划和设计如：某南方地区省份在基站建设中由防护专业人员进行全面的防雷接地设计，在大大降低了基站雷击故障率的同时，土建基站的地网及接地工程费用大部分从平均3万左右，降到1.5万元以内（含设计费用）。而租赁基站由原来每站平均1.5万元降低到现在的0.8万元。,2010-7-6,40,2004,CHINA INFORMATION TECHNOLOGY DESIGNING&CONSULTING INSTITUTE,Inc.All rights reserved.,
