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、雷電防護的基本原則、通信基站的防雷接地方式和基本要求等3個(gè)方面，對設備防雷接地作了概述。

關(guān)鍵詞：通信基站；雷電防護；防雷接地；接地方式

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

一、雷電基本知識

l、雷電產(chǎn)生的條件

雷電是一種自然現象，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大的上升氣流；沒(méi)有破壞或妨礙強烈而持久的上升氣流形成的因素。

2、雷電過(guò)電壓的形成

對于通信設備而言，雷電過(guò)電壓的來(lái)源主要有以下幾種：

(1)感應過(guò)電壓。感應過(guò)電壓是指霄擊建筑物或其近區時(shí)，瞬態(tài)空間電磁場(chǎng)造成設備的損壞。感應過(guò)電壓包括電磁感應和靜電感應兩個(gè)分量。對于建筑物內的各種金屬環(huán)路或電子設備而言，電磁感應分量大于靜電感應分量。

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

(3)反擊過(guò)電壓。雷電反擊是指雷擊建筑物或其近區時(shí)，造成其附近設備的接地點(diǎn)處地電位的升高，使設備外殼與設備的導電部分問(wèn)產(chǎn)生高過(guò)電壓(稱(chēng)為反擊過(guò)電壓)，而導致設備損壞的現象。通信設備防雷需要考慮預防的是：感應雷、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、雷電防護的基本原則

(1) 系統防護原則

應將信息系統及其運行環(huán)境作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，防護應該針對整體進(jìn)行，而不應該只考慮局部情況。通信設備的防雷包括外部防雷系統和內部防雷系統兩個(gè)部分，它們是一個(gè)有機的整體。外部防雷主要是防直擊雷，它由接閃器、引下線(xiàn)和接地裝置組成；而內部防雷則包括防雷電感應、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所產(chǎn)生的電磁效應，防止雷電損壞機房?jì)鹊碾姎庠O備或電子設備，這是外部防雷系統所無(wú)法保證的。

通信設備雷電防護系統結構示意圖。



通信設備雷電防護系統結構示意圖

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

(2) 概率防護原則

雷電防護是概率防護，一般地說(shuō)，通信設備的防雷不能保證設備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性。雷電參數具有一定的統計性質(zhì)，這就決定了建立在這些具有統計特性的雷電參數之上的所有防護措施不能提供100％的保護。如：直擊雷的繞擊特性、雷電流幅值、波形等具有統計性質(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。采取保護措施的根本目的在于保證由干擾引起的大部分能量不擴散到裝置的易損部件以及工作人員。

3、多級防護原則

多級防護的原則是基于防雷區的劃分原則而定，多用于機房電源系統的防雷，此處不贅述。

二、通信基站的防雷接地方式

1、接地系統簡(jiǎn)介

通信基站的接地系統包括：接地體、接地總匯集線(xiàn)、接地引入線(xiàn)、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體，也就是通常所稱(chēng)的地網(wǎng)；接地總匯集線(xiàn)是建筑物內各種接地線(xiàn)匯接的地方，可以理解為建筑物內的總接地排；接地引入線(xiàn)是建筑物內接地總匯集線(xiàn)與接地體之間的連接線(xiàn)，有了接地引入線(xiàn)連接到地網(wǎng)，接地總匯集線(xiàn)才算是連接到了地網(wǎng)；接地排就是從接地總匯集線(xiàn)上接到建筑物各層或各房間中的接地裝置，各機房?jì)韧ㄐ旁O備的接地，都接到機房的接地排上。設備接地的路徑為：設備的接地線(xiàn)一接地排一接地總匯集線(xiàn)一接地引入線(xiàn)一接地體，這樣就實(shí)現了設備與大地的接地連接。對于相對比較簡(jiǎn)陋的機房，機房?jì)鹊慕拥嘏乓部梢钥闯墒钦麄€(gè)局站的接地總匯集線(xiàn)，這時(shí)從接地排上直接連接接地引入線(xiàn)到接地體就可以了。對于通信基站而言，很重要的一點(diǎn)是建筑物的防霄接地和建筑物內通信設備的接地應共用一組接地體。

2、工作接地與保護接地

通信基站的接地常常提到兩個(gè)概念：保護接地和工作接地。保護接地是指設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A(yíng)C／DC電源內(或配電屏內)，輸出直流48V總接線(xiàn)排的正極接地。對于24系統。是直流24 V的負極接地。對于設備的保護接地，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)常容易理解錯誤的問(wèn)題：

(1)工作接地的概念不是針對直流用電通信設備的48 V正極(或24v的負極)的電源線(xiàn)連接，直流用電通信設備的48 v正極(或24 V的負極)到電源設備的連接應該屬于電源線(xiàn)連接的概念，不應屬于接地線(xiàn)連接范疇。

(2)把通信設備上的48 V正極稱(chēng)為“工作地”是不規范的。

3、通信基站等電位連接的基本要求

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

(2)對于移動(dòng)通信站，要求機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)、配電變壓器(如果配電變壓器在移動(dòng)通信站內的話(huà))地網(wǎng)連接成一個(gè)統一的地網(wǎng)。這是兩項最基本的通信基站等電位連接要求，對于通信設備的防雷至關(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致通信設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計的防雷電路，通信設備也不能有效防止這種情況下的設備遭受雷擊損壞。上述兩項通信基站的等電位連接要求主要是由用戶(hù)完成，因此在安裝、硬件工程質(zhì)量檢查、維護等相關(guān)工作中，應保證上述兩項連接正確無(wú)誤。

4、基站布線(xiàn)

(1)交流電源線(xiàn)：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(cháng)度宜不小于50 m。

(2)普通的信號電纜：這里主要指El線(xiàn)、網(wǎng)線(xiàn)等非用戶(hù)線(xiàn)類(lèi)的信號電纜。此信號電纜在建筑物外不應架空布放。這些在正常情況下建筑物內互連的信號線(xiàn)，如果在建筑物外架空走線(xiàn)，由于外部暴露空間對雷電電磁場(chǎng)沒(méi)有衰減作用，這些信號線(xiàn)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)設備接口正常設計的防雷保護級別，很容易造成設備遭受雷擊損壞。較容易出現問(wèn)題的是移動(dòng)基站和傳輸設備之間連接的E1線(xiàn)和數據通信類(lèi)產(chǎn)品接出的以太網(wǎng)線(xiàn)。由于很多機房分開(kāi)建設，E1線(xiàn)除在外部暴露空間受到雷電電磁場(chǎng)的嚴重感應之外，還可能出現不同機房之間的地電位反擊問(wèn)題，所以移動(dòng)基站到傳輸設備的El線(xiàn)架空對于設備防雷而言是極惡劣的一種情況，要盡量避免。

普通信號電纜出入通信基站的保護措施。信號電纜宜穿金屬管從地下入局。金屬管兩端接地，信號電纜進(jìn)入室內后應在設備的對應接口處加裝信號防雷器保護，信號防雷器的保護接地線(xiàn)應盡量短；如果因條件限制，室外電纜無(wú)法從地下走線(xiàn)，信號電纜宜穿金屬軟管進(jìn)行屏蔽，金屬軟管的兩端應可接地。在機房?jì)瓤蛇B接到機房保護接地排。出入基站的信號電纜。電纜內的空線(xiàn)在機房?jì)纫俗霰Ｗo接地。例如：室外引入的E1總電纜內兩對同軸線(xiàn)只用了一對，則另一對E1電纜的芯線(xiàn)和屏蔽層可在室內匯接到一塊小金屬板上，再由小金屬板接出一根接地線(xiàn)到機房的保護接地排。

(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筋，則加強筋在機房?jì)葢傻剡B接到機房的保護接地排。光纖在外部暴露空間架空走線(xiàn)，光纖內的金屬加強筋可以感應非常高的雷擊過(guò)電壓。如果加強筋沒(méi)有做接地處理，臂擊時(shí)加強筋很可能對接地物體發(fā)生絕緣擊穿，從而產(chǎn)生瞬間高溫，嚴重時(shí)可以使光纖融化。

5、接地電阻

防雷相關(guān)規范中規定：交換機所在通信局應采用聯(lián)合接地方式，接地電阻阻值要求<1 n，交換設備的接地電阻應滿(mǎn)足表1的規定。



(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備內部的系統接地設計。最關(guān)鍵的問(wèn)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(mǎn)足設備的防雷要求，對設備的防雷不會(huì )產(chǎn)生明顯的負面影響。當然，這并不是說(shuō)接地電阻的大小對通信基站是無(wú)關(guān)緊要。因為通信基站的接地電阻值除了需要考慮防雷方面，還需要考慮其他因素。由于接地電阻值和通信基站內的安全問(wèn)題有關(guān)。所以。通信基站的接地電阻值應盡量小。


(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，當通信基站內出現電壓系統對大地短路等類(lèi)型的故障時(shí)。對通信基站的安全會(huì )構成一些負面影響。所以，通信基站的接地電阻值應盡量小。但需要說(shuō)明的是，接地電阻值對通信基站安全問(wèn)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：中國通信運維網(wǎng)