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移动通信基站均压屏蔽接地分流SPD
移动通信基站均压屏蔽接地分流SPD

中国联合网络通信有限公司中山市分公司何正文

广州市顺康防雷科技有限公司黄英杰 黄惠芹

广东移动通信基站始建于80年代,真正成为规模的发展是在90年代,即从模拟手机转换成数字手机的年代。尤其是1995年以后,手机数量的急增,推动了移动基站大规模的发展,平均每年每个县均有几十个甚至上百个基站落成。面对众多基站在大地上形成独立高大建筑,采取什么防雷措施,是随之而来必须解决的问题。下面,是不同时期移动基站防雷特色的回顾。

一、移动通信基站初级防雷设施的建设

移动通信基站建站初期,主要考虑大面积覆盖,往往把基站建在山头上,而且选址越高越好。初期的防雷设施是:户内由电力部门或设备安装部门,安装有40~60KA的SPD,室外由土建工程队做一圈地网或干脆用基础做地网。因简单的防雷设施、基站的环境恶劣,所以基站常常发生重大的雷击事故。特别是90年代中期,甚至有设备、机房受雷击遭到毁灭性破坏的现象。电源模块、开关、电源箱被雷击毁坏更是屡见不鲜的了。在大自然的灾害面前,只有积极加强防雷措施,所以这一时期的主要注意力和指导思想,是搞好地网的建设,因为地网是防雷的基础,对地网的效果而言,地电阻也占有很重要的因素。所以移动公司省公司制定的规范,早期要求基站地网电阻要小于3欧。至98年,推出了中华人民共和国通信行业标准“移动通信基站防雷与接地设计规范”(YD5068-96)并于1998年10月10日实施。规范把地网电阻作为检测的唯一硬指标,并提高到了小于5欧。从1995~2000年这5年中,移动通信基站的防雷施工队,着实努力了的在降低地网电阻方面下功夫,地网的建设有了本质上的改变。并在应用手段上,对高山高电阻地层,除了加大地网面积,还使用了降阻剂,应用深埋钻孔接地极等有效的方法,将地网电阻降至最低。在几年的努力下,高山基站的雷击事故率已经基本降下来了。例如,中山移动公司从2006年以后,高山基站至现在,处于“零”雷击事故率的状态。即使地网电阻降至最低,对于一些高山高电阻地层而言,仍然有许多基站地网电阻仍然大于5欧的,而且,要降至5欧,对于某些高电阻地层(地表电阻率大于1500欧·米地层而言),但不论用平面法还是钻孔深埋接地法,价格都要5万元左右。片面追求地网电阻降至很低,经济上未必合算,所以又开始酝酿着防雷的新方法。

二、等电位连接技术的推广情况

由于YD5068-98规范是针对防直击雷的,对预防感应雷的措施,规范讲述比较少,移动基站是蜂窝状传递信息的,基站从高山往平地发展了,平地站又往往建在租赁房顶,因为基站,村民居住地,平地站的雷击事故率又多起来了,并且还超过了山站。平地基站开始建站时,沿用了山站的防雷体系。其地网,因地处平川,基本都在早期的耕土上,地表电阻率极低,其地网只要一圈或基站基础地网,就很容易达到规范对地网电阻小于5欧的要求。由于雷击环境的改变,平地空旷、特别在水边、田边、山边的基站,其雷击频率就高。因为通信杆或铁塔又是引雷器,增大了雷击频率,基站受感应雷击的机率远比山上的高,雷击事故率就高了。虽然地网电阻低,许多基站受地域限制,地网面积过小,也容易产生地电位反击的事故,这是雷击环境造成的。有的人误认为:地网电阻越低,雷击越严重,而且还得出结论:雷击事故率与地网电阻的高低没有直接的联系。其错误在于把不同的雷击环境中讨论雷击频率的问题。感应雷的破坏,人们又把注意力或指导思想放在预防感应雷的方面来了。国际电联早在60年代就推出了等电位连接的防雷理论:等电位连接是防雷的主要技术措施之一、它的防雷效果应该肯定的,但从操作上看,真正实现等电位连接,其工艺手段和基站环境是难于达到的,但实现设备间电压的相对平衡,增强对雷电流的抵御能力,是无可非议的。等电位所接受的雷电流,形成的高压区,也是要通过地网排泄的,而且越快越好,因此,仍然要求有足够大的低阻抗的地网。地网是防雷的基础,这点仍然是不能动摇的。可惜的是,有一段时间,许多学者、技术人员却片面夸大等电位防雷效果,强调只要把等电位做好,地网电阻多大都没问题。2003年在惠州某公司的CDMA移动基站,有200多个采用了这一新技术,导致雷击事故相当严重,报请省公司后,省公司派了调查组,对雷击原因做了详细的调查,回省后下了一个文件:暂停使用这一新工艺。

但停用也是不科学的,因为片面的夸大与片面的否定都是不对的。只有加强配套,与地网建设连用,才可以有效的防雷。某些人错误地把等电位连接与良好地网的建设对立起来,也是不正确的。其实,二者都是防雷必不可少的手段。等电位脱离了良好地网的支撑,就像空中楼阁一样。

由于等电位连接本身是没有错的,又是从上往下推广的,从2002年起至2005年,许多专家、设计院也从国际电联中得到启示,积极把等电位连接理论推广在基站防雷系统中,并于2004年颁发了中华人民共和国国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》,对等电位施工的技术要求阐述得非常清楚,操作性很强。2006年7月25日发布了中华人民共和国通信行业标准,《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》(YD2098-2005)。对地网的欧数要求,彻底放开了。规范要求“土壤电阻率低于700欧·米时,基站的工频接地电阻宜控制在10欧以内,当基站的土壤电阻率大于700欧·米时,可不对基站的工频电阻予以限制。”

三、对移动基站防雷系统发展的展望

实践是检验真理的唯一标准。

有人说:“等电位连接做好了,地网有没有都行(指不要求地网的大小与欧数)。”更有甚者说:“等电位连接是不要地网的防雷技术。”

2002~2005,广东移动、联通公司都在大面积的范围、用大量的基站做了等电位连接的防雷试验,并有“零“雷击事故率之说。笔者专访了中山、江门、云浮、清远等许多公司,都一致认为:等电位与良好的地网,是防雷的有效的手段,缺一不行。基站做了等电位连接,防雷效果确实明显,但从来就没有“零”雷击事故率。对于新规范对地网电阻不作要求的看法,大部分单位持保留意见。他们的施工合同都要求施工方,地网电阻必须小于5欧(地表电阻率高的地区,可放宽至 10欧)。本公司从 2008年至今所定500万合同(200多个新建基站),没有一个合同,甲方是不对地网欧数做要求的。

基层工作的同志是从实际出发的。因为雷击事故经常干扰着基站的正常运行,如何达到最佳的防雷效果,是基层公司最关心的。

笔者认为,过分强调地网或过分强调等电位的单独防雷效果,是导致防雷的误区,损失的都是大量的财力、物力,影响的是通信的畅通。二者本身是一个统一体,没有理由是对立的。所以没有必要人为把其对立起来呢?雷击的原因也是多样的,防御措施也应有不同的手段。但综合防雷是客观需要的。

四、移动基站防雷方法的浅析

移动通信基站的防雷方法,在长时间的运用过程中不断规范修改的,是被众多公司所借用其综合防雷的宗旨,如:什么是综合防雷,就是既要防直击雷,又要预防感应雷。其具体的手段为分流-均压-接地-屏蔽-SPD。

〈一〉分流是指铁塔(作为接闪器)要有二根以上接地线与地网直接连接,机房等电位环或等电位排也至少要有二根引出线直接接地网,严禁把铁塔引下线与机房引下线并联或串联在一起后再接地网。一定要分别接地,才能起到分流的作用。分流就是多点直接接地,将雷电流分散、每股变小。

〈二〉均压就是指设备间用等电位环并联在一起,减少设备间的电位差,其设备包含监控设备、空调等。通过等电位消除设备间的电位差之后,设备的雷击破坏现象,几乎接近于“零”了。均压环最好安装在防雷界面(即LPZ0 LPZ1区的界面

A

上),通过引下线,与地网外圈形成法拉第笼,将有利于预防感应雷入侵机房。

〈三〉接地。对于雷电流,要有排泄的通道,接地就是泄流畅通。

要泄流畅通,首先就要有良好的地网。什么是良好的移动基站地网呢?首先,应有较低的阻抗。从实践中得出的数据来年看(见“移动基站防雷地网的安全性分析”一文,中国电子商情09年6月刊),地网的最大面积是有效长度范围内,(但至少要绕机房一圈),过大的面积是无效面积。从防雷安全或系统的稳定性考虑,地网电阻越小越好,地网电阻越小,接地体就越大,成本也越高,如何处理好这一关系,既要保证移动基站的安全,又要经济合理,是争论的焦点。移动基站有些受地盘面限制的基站,还实现不了扩大接地体加大地网来降低电阻的办法了。根据多年基站施工经验,当地表电阻大1000欧 ·米时,地网电阻放宽到10欧是安全的。

钻孔深埋接地极,可以把地网电阻降至最低,又保证了地网的排泄面积,应该说,对移动通信基站而言,是一个比较好的防雷地网。广州市顺康防雷科技有限公司施工了将近800个基站,防雷效果都是较好的。

〈四〉屏蔽。

许多雷击事故,都是由于电源线上受雷击或感应雷电流侵入后进入机房引起的雷击事故。电源防雷是基站防雷的重点。屏蔽是防止雷电流侵入机房最有效的手段。我们曾在中山联通公司做了城桂路、凯茵新城、南朗下沙等基站的屏蔽试验,把电缆装在2寸直径的水管里面,进行屏蔽处理,经二个雷雨季节考验,未发生雷击事故,效果是明显的。许多移动通信基站的电缆线都改装成铠装电缆了,只要变压器至机房电源箱二头利用电缆的屏蔽层,做好接地工作,就有良好的防雷效果。但许多基站是架空进入机房的,很难重新屏蔽,只好在进入机房的电源箱旁加装100KA的SPD。把雷电流阻隔在机房外面了。

〈五〉加装SPD。

笔者调查了许多联通、移动公司的基站,基本上都没有装一级SPD,机房电源箱大部分装有40-60KA的二级SPD。建议在机房外面电源箱旁安装一级SPD(100KA),能最大限度把雷电流阻隔在机房外面。三级SPD大部分机房都未装,是否要加装。供同行讨论,笔者认为,只要做好了综合防雷,没有必要加装三级SPD了。

五、结束语

移动通信基站随着移动通信事业的发展,数量猛增,广东的基站数已不少于十万个,对基站的防雷,应有足够的重视了。

但由于雷击原因是复杂的,任何片面夸大某一防雷手段的做法都将导致雷击事故的增加,只有采取综合防雷的方针,才能做到安全可靠,经济合理的防止雷击事故。

摘 要 随着城市现代化建设迅速发展和电子信息时代的到来,乡镇和农村的高层建筑物的不断增

多,雷电构成的威胁日趋严重。昌江县近年来发生的雷击伤亡事故,特别是海尾镇三加村和大安村的雷击伤亡事故,造成 1人死亡,9人受伤,说明农村防雷尤为重要。

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