通信基站防雷接地方式及要求


通信基站防雷接地方式及要求

摘要：從雷電基本知識(shí)、雷電防護(hù)的基本原則、通信基站的防雷接地方式和基本要求等3個(gè)方面，對(duì)設(shè)備防雷接地作了概述。

關(guān)鍵詞：通信基站；雷電防護(hù)；防雷接地；接地方式

眾所周知，雷電對(duì)通信設(shè)備的危害很大，如果防雷措施不得當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備遭受雷擊，從而引發(fā)重大事故。因此，對(duì)交換設(shè)備而言，防雷接地有著舉足輕重的意義。

一、雷電基本知識(shí)

l、雷電產(chǎn)生的條件

雷電是一種自然現(xiàn)象，它是由雷云產(chǎn)生的，形成雷云必須具備以下3個(gè)條件：即空氣中含有足夠的水蒸氣；大氣中的空氣形成溫度差，以使潮濕的空氣形成強(qiáng)大的上升氣流；沒有破壞或妨礙強(qiáng)烈而持久的上升氣流形成的因素。

2、雷電過(guò)電壓的形成

對(duì)于通信設(shè)備而言，雷電過(guò)電壓的來(lái)源主要有以下幾種：

(1)感應(yīng)過(guò)電壓。感應(yīng)過(guò)電壓是指霄擊建筑物或其近區(qū)時(shí)，瞬態(tài)空間電磁場(chǎng)造成設(shè)備的損壞。感應(yīng)過(guò)電壓包括電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)兩個(gè)分量。對(duì)于建筑物內(nèi)的各種金屬環(huán)路或電子設(shè)備而言，電磁感應(yīng)分量大于靜電感應(yīng)分量。

(2)雷電侵入波。雷電侵入波又稱為線路來(lái)波，是指當(dāng)雷云之間或雷云對(duì)地放電時(shí)，在附近的金屬管線上產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓。該感應(yīng)過(guò)電壓也會(huì)以行波的方式竄入室內(nèi)，造成電子設(shè)備的損壞。

(3)反擊過(guò)電壓。雷電反擊是指雷擊建筑物或其近區(qū)時(shí)，造成其附近設(shè)備的接地點(diǎn)處地電位的升高，使設(shè)備外殼與設(shè)備的導(dǎo)電部分問產(chǎn)生高過(guò)電壓(稱為反擊過(guò)電壓)，而導(dǎo)致設(shè)備損壞的現(xiàn)象。通信設(shè)備防雷需要考慮預(yù)防的是：感應(yīng)雷、雷電侵入波和反擊過(guò)電壓，其中需要重點(diǎn)關(guān)注的是雷電侵入波和反擊過(guò)電壓。

3、雷電防護(hù)的基本原則

(1) 系統(tǒng)防護(hù)原則

應(yīng)將信息系統(tǒng)及其運(yùn)行環(huán)境作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，防護(hù)應(yīng)該針對(duì)整體進(jìn)行，而不應(yīng)該只考慮局部情況。通信設(shè)備的防雷包括外部防雷系統(tǒng)和內(nèi)部防雷系統(tǒng)兩個(gè)部分，它們是一個(gè)有機(jī)的整體。外部防雷主要是防直擊雷，它由接閃器、引下線和接地裝置組成；而內(nèi)部防雷則包括防雷電感應(yīng)、防反擊、防雷電波侵入以及保障人身安全，它是指除了外部防雷系統(tǒng)外的所有附加措施。這些措施可能會(huì)減少雷電流在需要防雷的空間內(nèi)所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，防止雷電損壞機(jī)房?jī)?nèi)的電氣設(shè)備或電子設(shè)備，這是外部防雷系統(tǒng)所無(wú)法保證的。

通信設(shè)備雷電防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。



通信設(shè)備雷電防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

通信設(shè)備的防雷是一個(gè)系統(tǒng)工程，不僅與設(shè)備供應(yīng)商有關(guān)，也和電信運(yùn)營(yíng)商有很大關(guān)系，做好通信設(shè)備的防雷需要方方面面的共同努力。

(2) 概率防護(hù)原則

雷電防護(hù)是概率防護(hù)，一般地說(shuō)，通信設(shè)備的防雷不能保證設(shè)備100％不遭雷擊損壞，只是盡可能地減少遭受雷擊的可能性。其原因有以下幾點(diǎn)：

①雷電放電本身就有一定的隨機(jī)性。雷電參數(shù)具有一定的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，這就決定了建立在這些具有統(tǒng)計(jì)特性的雷電參數(shù)之上的所有防護(hù)措施不能提供100％的保護(hù)。如：直擊雷的繞擊特性、雷電流幅值、波形等具有統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。

②防雷裝置不能阻止雷閃的形成。

③防雷器件不能理想地消除所有干擾電壓，電流。采取保護(hù)措施的根本目的在于保證由干擾引起的大部分能量不擴(kuò)散到裝置的易損部件以及工作人員。

3、多級(jí)防護(hù)原則

多級(jí)防護(hù)的原則是基于防雷區(qū)的劃分原則而定，多用于機(jī)房電源系統(tǒng)的防雷，此處不贅述。

二、通信基站的防雷接地方式

1、接地系統(tǒng)簡(jiǎn)介

通信基站的接地系統(tǒng)包括：接地體、接地總匯集線、接地引入線、接地排等。其中，接地體就是埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，也就是通常所稱的地網(wǎng)；接地總匯集線是建筑物內(nèi)各種接地線匯接的地方，可以理解為建筑物內(nèi)的總接地排；接地引入線是建筑物內(nèi)接地總匯集線與接地體之間的連接線，有了接地引入線連接到地網(wǎng)，接地總匯集線才算是連接到了地網(wǎng)；接地排就是從接地總匯集線上接到建筑物各層或各房間中的接地裝置，各機(jī)房?jī)?nèi)通信設(shè)備的接地，都接到機(jī)房的接地排上。設(shè)備接地的路徑為：設(shè)備的接地線一接地排一接地總匯集線一接地引入線一接地體，這樣就實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與大地的接地連接。對(duì)于相對(duì)比較簡(jiǎn)陋的機(jī)房，機(jī)房?jī)?nèi)的接地排也可以看成是整個(gè)局站的接地總匯集線，這時(shí)從接地排上直接連接接地引入線到接地體就可以了。對(duì)于通信基站而言，很重要的一點(diǎn)是建筑物的防霄接地和建筑物內(nèi)通信設(shè)備的接地應(yīng)共用一組接地體。

2、工作接地與保護(hù)接地

通信基站的接地常常提到兩個(gè)概念：保護(hù)接地和工作接地。保護(hù)接地是指設(shè)備金屬外殼及其他非正常帶電部分的接地；工作接地是指在AC／DC電源內(nèi)(或配電屏內(nèi))，輸出直流48V總接線排的正極接地。對(duì)于24系統(tǒng)。是直流24 V的負(fù)極接地。對(duì)于設(shè)備的保護(hù)接地，一般比較好理解。但是“工作接地”的概念往往不易理解正確，下面先澄清兩個(gè)常容易理解錯(cuò)誤的問題：

(1)工作接地的概念不是針對(duì)直流用電通信設(shè)備的48 V正極(或24v的負(fù)極)的電源線連接，直流用電通信設(shè)備的48 v正極(或24 V的負(fù)極)到電源設(shè)備的連接應(yīng)該屬于電源線連接的概念，不應(yīng)屬于接地線連接范疇。

(2)把通信設(shè)備上的48 V正極稱為“工作地”是不規(guī)范的。

3、通信基站等電位連接的基本要求

(1)通信基站內(nèi)，應(yīng)采用通信設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、建筑物的防雷接地合用一組接地體的聯(lián)合接地方式。

(2)對(duì)于移動(dòng)通信站，要求機(jī)房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)、配電變壓器(如果配電變壓器在移動(dòng)通信站內(nèi)的話)地網(wǎng)連接成一個(gè)統(tǒng)一的地網(wǎng)。這是兩項(xiàng)最基本的通信基站等電位連接要求，對(duì)于通信設(shè)備的防雷至關(guān)重要。最根本的作用是為了防止通信基站內(nèi)霄擊發(fā)生時(shí)，不同的接地體之間產(chǎn)生地電位反擊。由于地電位反擊很可能導(dǎo)致通信設(shè)備的一些接口引入過(guò)大的霄擊過(guò)電壓和過(guò)電流，即使接口部分有合理設(shè)計(jì)的防雷電路，通信設(shè)備也不能有效防止這種情況下的設(shè)備遭受雷擊損壞。上述兩項(xiàng)通信基站的等電位連接要求主要是由用戶完成，因此在安裝、硬件工程質(zhì)量檢查、維護(hù)等相關(guān)工作中，應(yīng)保證上述兩項(xiàng)連接正確無(wú)誤。

4、基站布線

(1)交流電源線：進(jìn)入通信基站的低壓電力電纜宜埋地引入，宜采用具有金屬鎧裝屏蔽層的電纜(或穿金屬管屏蔽)，屏蔽層兩端接地(或金屬管兩端接地)。電纜埋地長(zhǎng)度宜不小于50 m。

(2)普通的信號(hào)電纜：這里主要指El線、網(wǎng)線等非用戶線類的信號(hào)電纜。此信號(hào)電纜在建筑物外不應(yīng)架空布放。這些在正常情況下建筑物內(nèi)互連的信號(hào)線，如果在建筑物外架空走線，由于外部暴露空間對(duì)雷電電磁場(chǎng)沒有衰減作用，這些信號(hào)線在雷擊發(fā)生時(shí)引入的雷擊過(guò)電壓和過(guò)電流往往超過(guò)設(shè)備接口正常設(shè)計(jì)的防雷保護(hù)級(jí)別，很容易造成設(shè)備遭受雷擊損壞。較容易出現(xiàn)問題的是移動(dòng)基站和傳輸設(shè)備之間連接的E1線和數(shù)據(jù)通信類產(chǎn)品接出的以太網(wǎng)線。由于很多機(jī)房分開建設(shè)，E1線除在外部暴露空間受到雷電電磁場(chǎng)的嚴(yán)重感應(yīng)之外，還可能出現(xiàn)不同機(jī)房之間的地電位反擊問題，所以移動(dòng)基站到傳輸設(shè)備的El線架空對(duì)于設(shè)備防雷而言是極惡劣的一種情況，要盡量避免。

普通信號(hào)電纜出入通信基站的保護(hù)措施。信號(hào)電纜宜穿金屬管從地下入局。金屬管兩端接地，信號(hào)電纜進(jìn)入室內(nèi)后應(yīng)在設(shè)備的對(duì)應(yīng)接口處加裝信號(hào)防雷器保護(hù)，信號(hào)防雷器的保護(hù)接地線應(yīng)盡量短；如果因條件限制，室外電纜無(wú)法從地下走線，信號(hào)電纜宜穿金屬軟管進(jìn)行屏蔽，金屬軟管的兩端應(yīng)可接地。在機(jī)房?jī)?nèi)可連接到機(jī)房保護(hù)接地排。出入基站的信號(hào)電纜。電纜內(nèi)的空線在機(jī)房?jī)?nèi)宜做保護(hù)接地。例如：室外引入的E1總電纜內(nèi)兩對(duì)同軸線只用了一對(duì)，則另一對(duì)E1電纜的芯線和屏蔽層可在室內(nèi)匯接到一塊小金屬板上，再由小金屬板接出一根接地線到機(jī)房的保護(hù)接地排。

(3)光纖的防雷。進(jìn)入通信基站的光纜，若光纜中含有金屬加強(qiáng)筋，則加強(qiáng)筋在機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)可地連接到機(jī)房的保護(hù)接地排。光纖在外部暴露空間架空走線，光纖內(nèi)的金屬加強(qiáng)筋可以感應(yīng)非常高的雷擊過(guò)電壓。如果加強(qiáng)筋沒有做接地處理，臂擊時(shí)加強(qiáng)筋很可能對(duì)接地物體發(fā)生絕緣擊穿，從而產(chǎn)生瞬間高溫，嚴(yán)重時(shí)可以使光纖融化。

5、接地電阻

防雷相關(guān)規(guī)范中規(guī)定：交換機(jī)所在通信局應(yīng)采用聯(lián)合接地方式，接地電阻阻值要求<1 n，交換設(shè)備的接地電阻應(yīng)滿足表1的規(guī)定。



(1)接地電阻和防雷。從防雷方面考慮，無(wú)論是通信基站的接地還是通信設(shè)備內(nèi)部的系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)。最關(guān)鍵的問題是要盡量做好接地的等電位連接。只要通信基站的等電位連接做好了，設(shè)備的端口防雷做好了。即使通信基站的接地電阻值稍微大一些，也可以滿足設(shè)備的防雷要求，對(duì)設(shè)備的防雷不會(huì)產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。當(dāng)然，這并不是說(shuō)接地電阻的大小對(duì)通信基站是無(wú)關(guān)緊要。因?yàn)橥ㄐ呕镜慕拥仉娮柚党诵枰紤]防雷方面，還需要考慮其他因素。由于接地電阻值和通信基站內(nèi)的安全問題有關(guān)。所以。通信基站的接地電阻值應(yīng)盡量小。


(2)接地電阻值和安全。接地電阻值還與通信基站的安全有關(guān)。接地電阻值如果過(guò)大，當(dāng)通信基站內(nèi)出現(xiàn)電壓系統(tǒng)對(duì)大地短路等類型的故障時(shí)。對(duì)通信基站的安全會(huì)構(gòu)成一些負(fù)面影響。所以，通信基站的接地電阻值應(yīng)盡量小。但需要說(shuō)明的是，接地電阻值對(duì)通信基站安全問題的影響。




作者：山西移動(dòng)通信公司晉中分公司 王鵬 來(lái)源：中國(guó)通信運(yùn)維網(wǎng)