移动通信基站 防雷设计的考虑

1. 移动通信基站防雷设计的考虑 四川通信科研规划设计有限责任公司 李燚 2014年4月

2. 汇报提纲 1 通信和防雷技术发展 2 3 4 移动通信基站防雷问题 移动通信基站防雷设计的考虑 对通信基站防雷工作体会

3. 通信运营环境变化 • 近年来，通信运营环境正在发生深刻的变化： • 运营商重组已完成，三大运营商均成为全业务运营商； • 三大运营商均经营着两张移动通信网； • 移动通信网是国家现代化通信网的重要组成部分，随着移动通信事业的迅速发展，基站越建越多，它们承担着繁忙的通信信息传输任务。 • 共建共享政策的强力推进，移动通信基站的基础配套设施共建共享已成为强制性要求。

4. 通信防雷产品的发展 • 在国家经济市场化程度日益提高、运营商上市、重组等因素的推动下，通信防雷市场正在发生深刻的变化： • 防雷产品日益丰富； • 市场竞争日趋激烈； • 产品质量良莠不齐； • 集团公司、省公司集中采购的强力推进。

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6. 移动通信基站防雷问题—机房及环境 • 移动通信基站的天线通常安装在铁塔等较高位置，相对周围环境，形成突出的目标，以至雷击概率增大。 • 基站的许多机房不是专门建设的通信机房，包括商业楼宇、单位办公楼、民房、活动板房、室外机柜等形态，仅商业楼宇和单位办公楼建筑防雷做得较为规范，其他机房防雷性能较差。 • 大量机房不具有良好的电磁屏蔽性能，防直击雷能力很差。

7. 移动通信基站防雷问题—接地 • 机房附近难以找到新建接地体的位置，尤其是城区内基站，难以进行地网建设施工。 • 部分地区土壤地阻率很高，接地电阻难以降低。 • 地网电气安全距离不足，极易造成地电位反击。 • 通信接地引入位置不当，接地引接线过长。 • 接地网工程中隐蔽部分较多，隐蔽工程的现场监理应加强。

8. 移动通信基站防雷问题—电源防雷 • 电源线架空引入，甚至跨越女儿墙引入。 • 电源防雷器选型不当。 • 防雷器前无保护器件。 • 两级防雷器之间难以保持足够的距离。 • 防雷器连线过长、过细。

9. 移动通信基站防雷问题—天馈及信号防雷 • 天馈系统接地不规范。 • 光缆加强芯接地不规范。 • 信号线未采用屏蔽电缆或屏蔽层接地欠佳。 • 防雷器（保安单元）接地不规范。

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11. 总体考虑 • 移动通信系统基站防雷与接地，应根据具体站址的情况，进行具体处理。 • 移动通信基站天线铁塔和基站机房应有防直击雷的防护措施，机房顶上所有金属突出物都应该就近与避雷带焊接连通。 • 移动通信基站供电方式主要采用K2.7建议推荐的TNS三相五线制，采用三相五线制主要解决交流零线上的不平衡电流通过联合接地接地体对移动通信干扰问题。 • 架空电力线和其他架空线路的防护措施需处理好，其防护措施有地埋、架空地线等措施 • 移动通信基站接地系统应按照均压等电位的原理进行设计或改造，即通信设备工作地、保护地、建筑物防雷地共同合用一组接地体的联合接地方式。 • 移动通信基站电源设备应采用防雷措施，采用分级防雷。

12. 基站机房的等电位连接 • 基站空间一般都比较小，满足安全距离的要求很难达到。当发生雷击时，基站内各设备之间存在电位差。在直击雷与接闪装置发生闪络的刹那，电位差会达到相当高的数值，巨大的电位差会使设备损坏。 • 基站设备损坏主要原因之一就是由于机房内的不带电金属导体没有处于同等电位。 • 规范明确指出，基站的防雷安全是建立在联合接地基础上的等电位连接，并给出了等电位连接的基本原则。 • 基站接地参考点以配电箱旁交流电源B级保护器附近新设接地排为参考点，所有室内设备的保护接地和工作地均以此电位为基准参考点进行等电位连接。 • 将基站机房内所有机架、走线架、机壳接地线汇集到室内接地排。

13. 基站信号线、电源线等布放 • 基站机房是一个设备集中、线路密集的场所，交流电源线、直流电源线、接地线、信号线并存。 • 保持隔离是雷电安全的基本原则之一。为了防止相互干扰，各类线在布放时必须保持安全距离。 • 以交流电源线与信号线间隔距离最大（分两侧绑扎）为准，按照规范要求，实施 “四线分离”：交流电源线、直流电源线、接地线、信号线分别绑扎。 • 防雷泄流线以远离弱电、禁忌平行、最短入地为原则布设。

14. 分级防雷手段防止雷电波侵入 • 雷电电磁脉冲的防护应采用滤波、屏蔽和接地等技术措施。 • 虽然接地可以分流掉大部分雷电流，也是防雷电波侵入的主要手段，但是完备的防范措施还包括安装浪涌保护器。 • 防雷器的残压是保护基站设备的最重要参数，一般来讲，泄流能力强的防雷器，响应时间长，残压高。 • 多级防护对于某一级防雷器失效、防雷器的残压不配合设备绝缘强度等也是必须的。 • 实现各级防雷器的能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。 • 根据YD5098-2005要求，两级防雷器之间退耦长度大于5m；或使用专门的退耦器件。

15. 适当选用电源线路保护空开防止雷电波侵入 • 防雷器的响应特性有远近、软硬之分。 • 防雷器前面应该配置过流保护空气开关或熔丝。其额定电流应小于防雷器的最大短路允许强度。 • 如果主电路保护空开关大于防雷器的最大保险丝强度，应设避雷器分路保护空开。 • 防雷器紧靠被保护设备安装，使被保护设备与防雷器具有相同的安全级别。 • 在选用防雷器和设备的保护空开时，应根据防雷器的最大允许熔丝电流和线路的进线容许短路电流以及设备的负荷电流综合考虑。 • 规范规定“保护空开（或保险丝）的标称电流不应大于前级供电线路空开（或保险丝）的1/1.6倍。”

16. 因地制宜消减反击电压 • 过去我们按照防雷理论，尽量提高基站防雷系统的泄流能力，选用了100KA甚至120KA的防雷器，但是防雷效果却不尽人意，经常出现基站防雷器没有明显动作，基站设备却已经发生损坏。 • 地电压反击是造成基站设备损坏的主要原因。 • 当雷电流基站附近的避雷器对地泄放时，由于接地电阻的存在必然引起基站工作地的电位升高；设备一端接工作接地，无流的远端地与基站的工作接地间存在电位差。 • 基站的单相交流负荷等设备的零线接在变压器的交流地上，当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，变压器的交流地和交流重复接地电位也会升高，产生电位差。

17. 因地制宜消减反击电压（续） • 使用交流过压保护器和直流浪涌抑制器。 • 所有交流过压保护器和直流浪涌抑制器必须靠近被保护的设备安装，避免被保护设备由于接地或电源引线过长引起脉冲反射。 • 基站的工作接地与室外防雷接地在基站地网上的分开引接。 • 铁塔地网和机房地网联合接地。 • 山顶基站需将工作接地与铁塔避雷接地及站基室外接地分开。 • 降低基站接地电阻也有利于电压反击事故。

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19. 通信基站防雷工作体会 • 通信基站的防雷是一个系统工程，需要在基站选址、机房建筑、电源、天馈、信号传输等方面进行统筹考虑。 • 防雷工作的统一归口管理也非常必要。 • 基站选址时应当充分评估雷击风险。 • 通信基站防雷需要各专业共同努力。 • 共建共享基站更应注意基站的防雷。

20. 谢谢！