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1、移动基站防雷与接地,罗志毅,2023年3月,目 录 一 雷电破坏途径 二 雷电防护主要措施三 移动通信基站接地与连接,中国电信电磁防护支撑中心,一、雷电破坏通信息系统的途径包括以下几个方面:,从电源线侵入 从信号线、天馈线侵入 雷击放电时的放电泄流线周围的电磁场感应 通过空中传播的雷电电磁脉冲(LEMP)附近落雷的地电位反击,设备,天馈线,电源线,信号线,输电线,接地体,机房,移动天线,接地体,图1 雷电对通信系统影响示意图,目 录 一 雷电破坏途径二 雷电防护主要措施三 移动通信基站接地与连接,二、雷电防护主要措施 1.防雷的基本原则 系统（综合）防护及分级（区）防护的原则。将绝大部分雷电流
2、尽可能的快速分流到大地，降低雷击过电流过电压产生的影响；合理的连接和接地，减小设备或系统间的电位差；加装合适的浪涌抑制装置，限制被保护设备上浪涌过电压幅值。,中国电信电磁防护支撑中心,2.防雷措施 分流 屏蔽 接地 连接(等电位)保护（SPD）,中国电信电磁防护支撑中心,目 录 一 雷电破坏途径二 雷电防护主要措施三 移动通信基站接地与连接,中国电信电磁防护支撑中心,三、移动通信基站接地与连接1 基站地网；2 基站等电位连接；3 各类接地线技术要求；4 基站系统的防雷。,1.基站地网1.1 基站接地电阻要求 移动通信基站的接地电阻值一般应小于或等于10。当基站的土壤电阻率大于700m时，可不对
3、基站的工频接地电阻予以限制，此时基站地网的等效半径应大于20m，并在地网四角敷设2030m的辐射形接地体。,中国电信电磁防护支撑中心,1.2 基站的类型1.2.1室内型-指天线安装在室内的基站。1.2.2室外型-指天线安装在室外的基站，包含以下类型：铁塔在机房顶部；铁塔四角包围机房；铁塔（简易杆塔）在机房旁；安装在办公楼、居民楼等其它建筑物楼顶的基站。,中国电信电磁防护支撑中心,1.3 基站地网结构 基站地网应充分利用机房建筑基础（含地桩）、铁塔基础内的主钢筋和地下其它金属设施作为接地体的一部分；接地体除利用建筑物自身的基础外，还应在建筑物外设环形地网，并根据需要可在基站地网四角设置水平接地体
4、作为辐射式接地体，以利散流。,中国电信电磁防护支撑中心,1.3.1铁塔建在机房顶部（屋顶塔）当铁塔位于机房屋顶时，利用机房地网作为基站接地网，同时宜在机房地网四角增设20m30m的辐射形接地体。铁塔四脚应与楼顶避雷带就近不少于两处焊接连通。,中国电信电磁防护支撑中心,机房,水平辐射接地体,铁塔基脚,铁塔基脚与避雷带焊接,图1.3.1 铁塔建在机房之上时地网示意图,机房地网,垂直接地体,中国电信电磁防护支撑中心,1.3.2铁塔四角包围机房（塔中站）移动通信机房为框架结构建筑，机房包含在铁塔四角之内，接地网应利用建筑物自身的基础和铁塔四角外设的环形地网为其接地装置，接地网的面积应不小于15m15m
5、。当土壤电阻率大于700m时采取在原地网的基础上增设20m30m的辐射形接地体。,中国电信电磁防护支撑中心,机房,水平辐射接地体,铁塔基脚,图1.3.2 铁塔四角包围机房时地网示意图,机房地网,垂直接地体,中国电信电磁防护支撑中心,1.3.3铁塔（杆塔）建在机房旁边（落地塔）基站地网由机房地网、铁塔地网、变压器地网或者由机房地网、铁塔地网组成。铁塔建在机房旁 将机房、铁塔、变压器（变压器离机房、铁塔的地网边缘30m内）地网相互连通（至少有两处）组成一个联合地网。对于土壤电阻率大于700m的地区，在铁塔地网远离机房一侧的铁塔两角应增设辐射形接地体。,中国电信电磁防护支撑中心,图1.3.3-1 铁
6、塔、机房及变压器地网互连示意图,机房,水平辐射接地体,机房地网,垂直接地体,变压器地网,中国电信电磁防护支撑中心,当天线支撑体使用通信管塔（或杆塔）时，宜围绕管塔3m5m远范围设置封闭环形（矩形）接地体，并与管塔地基钢板四角焊接连通。杆塔地网应与机房地网相互焊接连通（至少有两处）。对于土壤电阻率大于700m的地区，在管塔地网远离机房的一侧应增设辐射形接地体。,中国电信电磁防护支撑中心,图1.3.3-2 杆塔建在机房旁时地网示意图,机房,水平辐射接地体,机房地网,杆塔,垂直接地体,杆塔地网,中国电信电磁防护支撑中心,1.3.4安装在办公楼、居民楼等其它建筑物楼顶的基站 对于机房设在框架结构建筑物
7、内时，应充分利用建筑物自身各类与地构成回路的金属构件作为接地引入：机房设在楼顶的，利用大楼顶避雷带或避雷网预留的接地端；对于位于其它楼层的机房，应凿开建筑物立柱，利用柱内的主钢筋。如果上述条件不满足，则应重新敷设地网。对于机房设在砖混结构建筑物内时，应因地制宜就近敷设一组地网。,中国电信电磁防护支撑中心,2 基站的等电位连接2.1 环形等电位连接 采用环形等电位连接时，应在机房内沿走线架或墙壁设置环形接地汇集线，环形接地汇集线应多点就近与地网连通，机房内设备由环形接地汇集线就近接地。环形接地汇集线应采用截面积不小于90mm2的铜材或160mm2的热镀锌扁钢。,中国电信电磁防护支撑中心,电池,防
8、雷箱,配电箱,开关电源 收发信机,综合架 ODF,环形地网,室外接地排,环形接地汇集线,接地端子,光缆加强芯、金属护层接地,图2.1 环形等电位连接示意图,中国电信电磁防护支撑中心,2.2 星形等电位连接 采用星形等电位连接时，基站的总接地汇集排应设在配电箱和第一级电源SPD附近。开关电源及其它设备机架与接地总汇集排距离较远时，可采用接地分汇集排的方式提供接地连接。光缆加强芯及金属护层的接地应与机架绝缘后单独与接地总汇集排相连。接地分汇集排与总汇集排之间的连接线应采用截面积大于等于70mm2的多股铜缆相连。,中国电信电磁防护支撑中心,电池,防雷箱,配电箱,开关电源 收发信机,综合架 ODF,环
9、形地网,室外接地排,光缆加强芯、金属护层接地,接地分汇集排,接地总汇集排,图2.2 星形等电位连接示意图,中国电信电磁防护支撑中心,3 基站各类接地线技术要求3.1接地引入线 接地引入线的长度不宜超过30m，其材料为40mm4mm的热镀锌扁钢。应从地网中心接地体引入至少两根接地引入线与机房的接地汇集线连通。接地引入线与地网的连接点应避开避雷针、避雷带或铁塔接地的引下线连接点，其间距应大于5m。接地引入线埋设时宜避开排污沟（管）、导流渠等，其出土部位应有防机械损伤的措施和绝缘防腐措施，并留出接地电阻测试点。,中国电信电磁防护支撑中心,3.2 接地汇集线 接地汇集线宜在机房沿内墙（或地槽、走线架）
10、各设备上（或下）方敷设成环形，以提供各设备的接地引入。接地汇集线材料为铜材，截面积不小于120mm2，也可采用相同电阻值的热镀锌扁钢。,中国电信电磁防护支撑中心,3.3 接地汇集排室外接地汇集排（馈线接地排）。为了提供馈线及室外走线架等设施的接地，宜在馈线入口的外墙设置一块截面积不小于120mm2的接地汇集排，并直接与机房地网连接。室内接地汇集排。为了设备接地连接方便可在接地汇集线上的基础上设置若干接地汇集排，汇集排的截面积不小于120mm2的铜材，并预留相应的螺孔以便连接接地线。,中国电信电磁防护支撑中心,3.4 设备接地线 设备接地线应采用多股绝缘铜线，其长度尽可能的短、直。一般设备（含机
11、架、柜等）接地连接线要求采用截面积不小于16mm2多股绝缘铜线。数据服务器、环境监控系统、数据采集器等小型设备的接地连接线宜采用截面积不小于4mm2多股绝缘铜线连接到本机架内的接地汇流排，然后采用16mm2的多股绝缘铜线连接到机房接地汇集排；电缆屏蔽层的接地连接线宜采用不小于4mm2多股绝缘铜线；,中国电信电磁防护支撑中心,由LPZ0区引入光缆的金属加强芯与金属护层应在ODF架（柜）内可靠连通，并与机架绝缘后采用16mm2多股绝缘铜线，引到本机房内第一级接地汇集排上。ODF架（柜）的接地连接线可采用截面积不小于16mm2的多股铜线接到机房接地汇集排上；DDF架采用截面积不小于16mm2的多股铜
12、线，与机房接地汇集排连通。,3.5 引入基站各类线缆的接地3.5.1电力线 低压电源线路应采取穿钢管或具有金属护层的电力电缆从地下引入机房，其长度不小于15m（当变压器高压侧已采用电力电缆时，低压电力电缆长度不限），其钢管及金属护层两端应就近接地。对于塔顶安装有用电设备（塔放、航标灯等）的基站，其电源线因采用具有金属屏蔽层电缆，屏蔽层的两端做好接地处理。,中国电信电磁防护支撑中心,3.5.2 天馈线 基站的天线应处于避雷针的保护范围之内。天馈线应在走线架上敷设进入机房。走线架始末两端应良好接地。铁塔上敷设的天馈线金属外护层应分别在两端及进入机房入口处外侧就近接地，接地线截面积应不小于10mm2
13、。当天馈线长度大于60m时，其金属外护层应在塔的中间部位增加一处接地。,中国电信电磁防护支撑中心,3.5.3 信号线 信号电缆宜由地下进出基站，对于架空进出基站的信号电缆，应采用具有金属外护套的屏蔽电缆，屏蔽电缆的两端应良好接地。电缆内的空余线对均应作保护接地，接地线的截面积应不小于2mm2。,中国电信电磁防护支撑中心,3.6 雷电引下线 可使用塔身作雷电引下线。但塔身金属构件电气连续性不可靠时，应使用40mm*4mm的热镀锌扁钢设置专门的雷电引下线。,中国电信电磁防护支撑中心,3.7 其它设施的接地 机房顶部的各种金属设施，均应分别与屋顶避雷带就近连通。机房屋顶的彩灯、电子广告牌等应安装在避
14、雷带下方。机房内走线架、吊挂铁架、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗等均应作保护接地。保护接地引线一般宜采用截面积不小于162的多股铜线。机房内所有的地线及地线排应采用永久性的标签，并注明地线名称及地线两端所连接设备的名称；地线宜采用黄绿双色线，且应绑扎牢固、整齐、平直、美观，尽量避免折弯。,中国电信电磁防护支撑中心,4 基站系统的防雷4.1端口保护,通信设备,机箱端口,室内信号端口,接地端口,交流电源端口,直流电源端口,图4.1 设备端口的描述,天馈线端口,室外信号端口,4.2交流电源端口SPD技术要求,中国电信电磁防护支撑中心,4.3直流端口SPD技术要求可根据机房的等电位连接情况，选择开
15、关电源直流屏或设备端安装SPD。其通流容量应不低于15KA，48V直流SPD的标称工作电压应在6590V之间。,4.4天馈线端口SPD技术要求最大放电电流不应小于15KA（8/20s），插入损耗应小于等于0.5dB，驻波比不大于1.2，输入功率能满足发射机最大输出功率的要求。,4.5 2Mb/S端口SPD技术要求可根据机房等电位连接情况，选择安装SPD。箝位电压应小于150V（8/20s），对雷电响应时间应在纳秒级，最大传输速率应为10Mb/S，插入损耗小于等于0.2dB，标称放电电流应大于等于3KA，最大通流容量应大于等于10KA。,4.6 基站SPD安装要求,开关型及开关组合型电涌保护器不
16、应在通信 局（站）低压配电系统中使用；,第一级大通流容量的防雷箱不得用“C级 防雷模块”并联组装制作；,氧化锌SPD与氧化锌SPD之间退耦距离（电缆长度）应不小于5米，电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m。,保护模式 TN系统：可选用4模式、7模式限压型SPD或者3+1模式的SPD（LN为3个限压型SPD，NPE为1个开关型SPD）；,TT系统：必须选用3+1模式的SPD。,SPD连接线与接地线的选择,电源用SPD的接线端子与相线或零线间的线长应不大于lm，其接地线长度应不大于lm。电源用SPD的接地线线径应符合下表。（使用模块式SPD时，引接线长度应小于1m，SPD接地
17、线的长度小于1.5m；使用箱式SPD时，引接线和接地线长度均应小于1.5m。）,SPD的引接线和接地线，必须通过接线端子或铜鼻子连接牢固，防止雷电流通过时产生的线芯收缩造成连接松动。铜鼻子和缆芯连接时，应使用液压钳紧固或浸锡处理。,SPD的引接线和接地线应布放整齐，在机架应绑扎固定，走线应短直，不得盘绕。用6KV/3KA 对SPD 测试冲击。SPD 的残压为600V，当引线长度为25cm 并进行绑扎，测得残压为630V，当引线长度为25cm 未绑扎，测得残压为810V；当引线长度为2m 并进行绑扎，测得残压为1200V，当引线长为2m，未绑扎时，测得残压为2300V。,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。,模块式电源SPD具备以下功能：（a）热熔保护功能；（b）过流保护功能；（c）劣化指示；（d）遥信。,箱式电源SPD具备以下功能：（a）热熔保护功能；（b）过流保护功能；（c）灯号告警指示；（d）遥信；（e）雷电计数器计录雷电的次数；（f）面板上各项状态显示。,谢谢大家,
