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淺談移動通信基站的防雷與接地的論文
中級通信工程師論文介紹了移動通信基站防雷接地的重要性，防雷接地系統(tǒng)的構成和基本要求，移動通信基站的防雷與接地。和實際會遇到的幾種情況。
1、移動通信基站防雷接地的重要性
當今移動通信技術發(fā)展迅速，通常，由于移動通信基站BTS天線位于室外且架設的比較高，帶電的云層會在天線上產生感應電荷。如果天線與大地之間有直流通路，則電荷可以通過大地泄放，而不至于積累起來，從而也不會因感應電荷在天線與大地之間產生高電位差而引起放電。
在干燥的氣候條件下，砂土、雪等與天線的摩擦也會產生靜電，接地有助于減少雷擊破壞、靜電破壞和人為噪聲，所以對于每種接地通信設備進行良好的接地是很重要的。由于接地系統(tǒng)的質量往往成為避免雷擊事故發(fā)生的關鍵，所以防雷問題往往成為BTS設備安裝設計中的一個重要問題。對于山區(qū)內孤立山上的BTS，雷擊事件更為頻繁，更應該重視防雷接地系統(tǒng)的設計。
2、防雷接地系統(tǒng)的構成和基本要求
防雷接地系統(tǒng)是由大地、接地電極、接地引入線、地線匯流排、接地配線五部分組成的整體。其中：大地具有導電性和無限大的容電量，是良好的公共地參考電位;接地極是與大地電氣接觸的金屬帶等，用于使電流擴散入地;接地引線是在接地電極與室內地線匯流銅排之間起連接作用的部分;地線匯流排為匯集接地配線所用的母線銅排;接地配線是連接設備到地線匯流排的導線接地極有垂直打入地下的棒形接地極組(用扁鋼或角鋼)、鋼板接地極組和水平輻射的帶狀接地極，也有用這幾種形式混合組成的復合式地網的。垂直打入地下，然后用導線連接起來的方式比破土方式好。因為重填的泥土緊密性差，接地電阻大。此外。鐵塔下面的接地電阻應盡量靠近鐵塔底部。
接地引線不能用扁平編織線或絞合線，因為它們容易被腐蝕氧化，并且有較大的電感和互感，對泄放浪涌電流不利，故最好采用鍍鋅扁鐵或￠16～￠18的螺紋鋼。它與避雷針和接地體的連接建議采用燒焊，其燒焊接觸縫長度應大于20cm，以防止大電流通過時因接觸面小而發(fā)熱引起嚴重脫焊。避雷針、引下線和接地體等整個防雷接地系統(tǒng)，最好采用相同的金屬材料，以防止長期的電化學反應使接地線遭受腐蝕而接地不良。尤其要避免銅與鍍鋅鐵制件直接接觸，因為銅鋅會在接觸面上形成銅鋅電池而很快腐蝕。當接地線從樓頂引下時，應防止靠近其他導體或與其作平行布置，即使其他導體接觸、地也應該相隔2m以上。當接地引線必須穿金屬管道時，則必須使引下線在被穿過的導線的兩端與導線相連接，此金屬也稱為地線的連接線。
地線排一般分為室內接地排和室外接地排，室內接地排通常安裝BTS、電源機柜較近且與走線架同高的墻上。室外接地線通常在饋管窗外附近(1m內)。接地排用銅排做成。自接地排至各種設備的連接電纜(稱為接地線)要盡量短。最后，室內接地排通過一根單獨的黑色接地線引至樓底接地極。室外接地排可用一根黑色接地線(95mm2)連接至樓底接地體。防雷接地系統(tǒng)的要求主要體現在以下兩個方面，①接地電阻的要求：接地電阻主要包括：土壤電阻、土壤和地電極之間的接觸電阻、地電極自身電阻、接地引下線電阻等，由于后幾種電阻很小，一般可忽略不計，所以接地電阻主要是指土壤電阻。降低接地電阻是實現雷電流泄流的關鍵，雷電流通過單根引下線的全部電壓降計算公式為其中為電壓降，單位;為雷電流，單位：;為接地裝置電阻，單位;為單位長度的電感，約為1.5 ;為引下線的長度，單位;為雷電流的陡度，單位。從公式可以知道在防雷接地裝置中，接地電阻阻值越小，則瞬間內沖擊接地電壓降就越小，雷電時設施的危險性就越小。不同設施對接地電阻的要求稍有差異，移動通信基站基座≤4Ω、天饋線金屬屏蔽層≤4Ω、信號避雷器≤10Ω、電源避雷器≤4Ω、安全保護地≤4Ω、通信機房≤1Ω。系統(tǒng)設計時要正確規(guī)劃、符合規(guī)范參數。②聯合接地的要求：IEC(國際電工委員會)和ITU-T(國際電信聯盟)的相關防雷接地設計規(guī)范中都不再有單獨接地，而是建立公共地網以防雷，即電源地、工作地、保護地等在公共地線上連成電氣一體化，以建立零電位參考電平平臺。移動通信基站中，防雷接地為針對雷擊防護采用的泄流接地;工作接地為直流電源接地;保護接地為室內設備機殼接地。
3、移動通信基站BTS接地的幾種實際情況
3.1 利用現有的避雷帶
當BTS所在大樓有較可靠的屋頂避雷帶、防雷接地及工作接地時，BTS的接地應利用大樓現有的接地裝置，但必須測試其接地電阻值。如果測試結果不符合要求。應增加接地體，使接地電阻滿足≤5Ω的要求，如果大樓的防雷接地與工作接地分設接地體，而且經實際測試防雷接地裝置的接地電阻大于工作接地電阻時，應增加接地體，使其阻值降到與工作接地的電阻相同或更小一些。天線、天線桿/塔、饋線及屋頂走線架與屋頂避雷帶做可靠的連接，連接點不能少于兩點。如果天線附近沒有避雷帶，則專設下引線沿外墻引至接地體，不要引入機房的接地排上。
3.2 大樓沒有避雷帶
當所在大樓沒有現成的屋頂避雷帶時，應架設一定數量的避雷針，使天線頂端處于避雷針的保護角之下，并同時將避雷針接地線直接引至樓下接地體。
3.3 BTS設有天線鐵塔
當BTS設有鐵塔時常采用三合一(即聯合接地)系統(tǒng)。這種情況，一般都把整個機房設計在鐵塔的避雷保護范圍內，機房頂可以不設避雷帶，但機房四周可以仍需埋設一閉合接地環(huán)，使機房的地電位均衡分布和縮短接地引線。這個閉合接地環(huán)與鐵塔的均壓接地環(huán)在地下連接在一起。鐵塔的塔腳也應該互相連接起來，然后再多點與均壓環(huán)相連。天線的同軸電纜必須安裝在鐵塔體內，以防止大電流貫穿同軸線。接地時需用大截面導體，才能達到電阻低，熱量高、引線電感小、趨膚效應也小的要求。
4、移動通信基站的防雷與接地
4.1 供電系統(tǒng)的防雷與接地
(1)移動通信基站的交流供電應采用三相五線制供電方式。
(2)移動通信基站宜設置專用電力變壓器，電力線宜采用具有金屬護套或絕緣護套電纜，穿鋼管埋地，并引入移動通信基站，電力電纜金屬護套或鋼管兩端應就近可靠接地。
(3)當電力變壓器設在站外時，對于低處年雷暴日大于20天、大地電阻率大于100Ω/m的暴露地區(qū)的架空高壓電力線路，宜在其上方架設避雷線，其長度不宜小于500m。電力線應在避雷線地25°角保護范圍內，避雷線(除終端桿外)應每桿做一次接地。為確保安全，宜在避雷線終端桿的前一桿上，增裝一組氧化鋅避雷器。
(4)當電力變壓器設在站內時，其高壓電力線應采用電力電纜從地下進站，電纜長度不宜小于200m，電力電纜與架空電力電纜連接處三根相線應加裝氧化鋅避雷器，電纜兩端金屬外護層應就近接地。，
(5)移動通信基站交流電力變壓器高壓側三根線，應分別就近對地加裝氧化鋅避雷器，電力變壓器低壓側三根相線應分別對地加裝無間隙氧化鋅避雷器，變壓器的機殼、低壓側的交流零線，以及變壓器相連的電力電纜的金屬外護層，應就近接地。出入基站的所有電力線均應在出口處加裝避雷器。
(6)進入移動通信基站的低壓電力電纜，宜從地下引入機房，其長度不宜小于50m。電力電纜在進入機房交流屏處，應加裝避雷器，從屏內引出的零線不做重復接地。
(7)移動通信基站供電設備的正常不帶電的金屬部分、避雷器的接地端，均應做保護接地，嚴禁作接零保護。
(8)移動通信基站的直流工作地，應叢室內接地匯集線上就近引接，接地線截面積應滿足最大負荷的要求，一般為35～95mm2,材料為多股銅線。
(9)移動通信基站電源設備應滿足相關標準、規(guī)范中關于耐雷電沖擊指標的要求，交流屏、整流器應設有分級防護裝置。
(10)電源避雷器和天饋線避雷器的耐雷電沖擊指標等參數應符合相關標準、規(guī)范的要求。
4.2 鐵塔的防雷與接地
(1)移動通信基站鐵塔應有完善的防直雷擊及二次感應雷的防雷裝置。
(2)移動通信基站鐵塔采用太陽能燈塔。對于使用交流電饋電的航空標志燈，其電源線應采用具有金屬外護層的電纜，電纜的金屬護外套應在塔頂幾進機房入口處的外側就近接地。燈塔控制線及電源線的每根相線，均應在機房入口處分別對地加裝避雷器，零線應直接接地。
4.3 天饋線系統(tǒng)的防雷與接地
(1)移動通信基站天線應在接閃器的保護范圍內，接閃器應設置專門雷電流引下線，材料宜采用40×40mm的鍍鋅扁鋼。
(2)基站同軸電纜饋線的金屬外護套，應在上部、下部和走線架進機方入口處就近接地，在機房入口處的接地，應就近與地網引出的接地線妥善連通。當鐵塔高度大于或等于60m，同軸電纜饋線的金屬外護套層還應在鐵塔中部增加一處接地。
(3)同軸電纜饋線進入機房后，與通信設備連接處應安裝饋線避雷器，以防止自天饋線引入的感應雷。饋線避雷器接地端子應就近引接到室外饋線入口處接地線上，選擇饋線避雷器時，應考慮阻抗、衰耗、工作頻段等指標與通信設備相適應。
4.4其他設備的防雷與接地
(1)移動通信基站的建筑物應有完善的防直擊雷及抑制而次感應雷的防雷裝置(避雷網、避雷網和連接器等)
(2)機房頂部的各種金屬設施，均應分別與屋頂避雷帶就近連通。機房頂部的彩燈應安裝在避雷帶下方。
(3)機房內走線架、吊掛鐵架、機架或機殼、金屬通風管道、金屬門窗等均應做保護接地。保護接地引線一般宜采用截面積不小于35mm2的多股銅導線。
5、結束語
隨著信息產業(yè)的不斷發(fā)展，移動通信基站設備和防雷措施不斷創(chuàng)新，只要在工程測量不斷優(yōu)化研究，充分了解雷電可能的方式采取全面入侵，多層次、全方位的保護，可以實現有效的防雷效果。
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