?一、引言
通信基站作为移动通信网络的核心基础设施,广泛分布于城市和乡村的各个角落。然而,基站设备长期暴露在户外环境中,面临着雷击、静电等多种雷电灾害的威胁。一旦遭受雷击,可能导致基站设备损坏、通信中断,给社会经济和人们的生活带来严重影响。因此,为保障通信基站的安全稳定运行,设计一套完善的防雷接地系统至关重要。
二、通信基站雷电危害分析
(一)直击雷危害
直击雷是指雷电直接击中通信基站的建筑物、天线、铁塔等物体。强大的雷电流会瞬间产生高温、高压,可能直接摧毁被击中的物体,造成基站设备的物理损坏,如天线烧毁、馈线短路、设备电路板击穿等。
(二)感应雷危害
1.电磁感应
雷电发生时,在其周围空间会产生迅速变化的电磁场。基站内的金属导体,如电源线、信号线、铁塔等,在这个电磁场中会感应出电动势。当这些电动势积累到一定程度时,可能会击穿设备的绝缘,损坏电子元件,或者通过线路传导到设备内部,引发故障。
2.静电感应
雷云接近地面时,会在地面物体上感应出与雷云极性相反的电荷。当雷云对其他物体放电后,地面物体上的感应电荷会迅速泄放,形成较强的瞬间电流,对基站内的电子设备产生干扰和破坏。
(三)雷电波侵入危害
雷电击中附近的物体或电力线路后,雷电流会沿线路向基站传播,形成雷电波侵入。雷电波可能通过电源线、信号线等进入基站设备,损坏设备的电源模块、通信接口等,导致设备无法正常工作。
三、防雷接地设计原则
(一)综合防护原则
采用多种防雷措施相结合的方式,对直击雷、感应雷和雷电波侵入进行全面防护,确保通信基站的整体防雷性能。
(二)安全可靠原则
防雷接地系统的设计应保证在各种恶劣的雷电环境下,能够可靠地保护基站设备,避免因防雷措施不当而引发新的安全隐患。
(三)经济合理原则
在满足防雷要求的前提下,尽量选用经济实用的防雷设备和材料,降低防雷接地系统的建设成本和运行维护成本。
(四)便于施工与维护原则
设计方案应充分考虑施工的可行性和便利性,同时便于日后的维护和检修工作,确保防雷接地系统能够长期稳定运行。
四、防雷接地设计方案
(一)直击雷防护
1.接闪器
-在通信基站的铁塔顶部安装避雷针作为接闪器。避雷针应采用热镀锌钢管或圆钢制作,其高度应根据基站周围环境和建筑物高度等因素进行合理设计,确保能够有效保护基站内的设备。
-避雷针的针尖应采用直径不小于16mm的圆钢制作,针长1-2m时,圆钢直径不应小于16mm;针长在1-2m以上时,每增高1m,圆钢直径宜增大2mm。
-避雷针应通过引下线与接地装置可靠连接,引下线应采用扁钢或圆钢,其规格应根据雷电流大小进行计算确定,但不得小于-40×4mm扁钢或Φ12mm圆钢。
2.避雷带
对于基站的建筑物屋顶,应沿屋顶周边敷设避雷带。避雷带应采用-40×4mm扁钢制作,支持卡子间距不应大于1m。避雷带与避雷针之间应可靠连接,形成一个完整的接闪器系统。
(二)感应雷防护
1.电磁屏蔽
-对基站机房内的通信设备采用金属机柜进行屏蔽。机柜应良好接地,接地电阻不应大于4Ω。通过金属机柜的屏蔽作用,可以有效减少外部电磁场对设备的干扰和感应电流的产生。
-在机房内,电源线、信号线应采用屏蔽电缆。屏蔽层应在两端可靠接地,以防止电磁感应在电缆中产生的干扰信号进入设备。
2.等电位连接
-在基站机房内,将所有金属设备外壳、金属管道、金属桥架等进行等电位连接。采用-40×4mm扁钢或Φ12mm圆钢制作等电位连接带,各金属部件通过连接带与接地装置相连。
-通信设备的工作接地、保护接地、防雷接地应共用一组接地装置,形成一个等电位体,避免不同电位之间产生的电位差对设备造成损坏。
(三)雷电波侵入防护
1.电源系统防雷
-在基站的交流电源进线处安装电源防雷器。电源防雷器应具备多级保护功能,一般采用第一级为大通流量的氧化锌压敏电阻模块,第二级为精细保护的气体放电管或陶瓷放电管等。
-防雷器的标称放电电流应根据基站的供电规模和雷电活动情况进行选择,一般不应小于10kA。防雷器的最大放电电流应不小于50kA。
-电源防雷器应安装在电源配电柜内,其接地端应与配电柜的接地排可靠连接,接地排再通过接地干线与接地装置相连。
-在基站的直流电源输出端,也应安装直流电源防雷器,以防止雷电波通过直流电源线侵入设备。直流电源防雷器的标称工