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6，移動通信基站的防雷與接地6,2，地，網(wǎng)、6.2,5 對于利用商品房作機(jī)房的移動通信基站 應(yīng)盡量找出建筑防雷地網(wǎng)或其他專用地網(wǎng).并就近再設(shè)一組地網(wǎng).三者相互在地下焊接連通、找不到原地網(wǎng)時 應(yīng)因地制宜就近設(shè)一組地網(wǎng) 并與建筑物基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋焊接連通、鐵塔應(yīng)在兩個方向與建筑物避雷帶就近連接.6,2.6,根據(jù)某地區(qū)數(shù)百個遭受雷擊損壞設(shè)備的基站接地電阻的統(tǒng)計.5Ω以下的占74 5Ω,10Ω的占19，10Ω以上的占7、在2004年某基站地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計及綜合防雷方案科研組對51個現(xiàn)場勘察的雷害基站中.山區(qū)型23個.郊區(qū)型25個.市區(qū)型3個，接地電阻在5Ω以下的31個。5Ω、10Ω的4個，10Ω以上的16個，可見接地電阻符合規(guī)范要求5Ω以下 但屢次遭雷害的基站卻占60.左右 比例依然很高。這說明雷害同接地電阻值并不是必然對應(yīng)的關(guān)系，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看.并不是接地電阻越小，遭雷的概率越小.防雷效果也越好.實(shí)踐證明 防雷效果和接地電阻并無直接關(guān)系 設(shè)備的損壞是由于設(shè)備間存在電位差造成的，1 移動基站。包括微波站、的接地 隨著移動通信服務(wù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)不斷向郊區(qū)。山區(qū)、交通主干線的延伸、基站所處地理環(huán)境越加惡劣。特別是石頭較多的山上。接地問題更難解決，其實(shí)移動通信基站的接地問題、直困擾著移動通信基站的建設(shè)和設(shè)計單位，另外、對于建在山區(qū)的基站實(shí)際所處的地理位置與雷電的活動區(qū)域有著一定的聯(lián)系、建在山區(qū)的基站 由于土質(zhì)很差。多為碎石土壤 風(fēng)化巖或花崗巖石、表面土壤僅十幾至幾十厘米厚.甚至只有光禿禿的巖石。土壤電阻率極高。要使基站的地網(wǎng)接觸電阻做的很小是極為困難的,基站根據(jù)設(shè)計的不同分為機(jī)房與鐵塔分別設(shè)立 機(jī)房在鐵塔四腳之內(nèi)，鐵塔四腳建在機(jī)房之上幾類情況,因此.各類移動通信基站接地系統(tǒng)的合理設(shè)計是當(dāng)前移動通信基站接地工程中的重要課題,根據(jù)，移動通信基站防雷與接地設(shè)計規(guī)范,YD.5068,98的要求,基站接地電阻應(yīng)小于5Ω,由于基站所處地理環(huán)境千差萬別 實(shí)現(xiàn)規(guī)范的要求可能有眾多問題 許多工程技術(shù)人員都反映按照規(guī)范設(shè)計接地系統(tǒng)不好處理。也做不到條文所要求的接地電阻值 當(dāng)然由于基站的地網(wǎng)類型很多、不可能用一種模式去解決所有的問題,2.移動基站接地的目的,目前建在郊區(qū)或山區(qū)的移動通信基站有各種各樣的地網(wǎng)。接地電阻值從幾歐姆至幾十歐姆不等。這主要是由基站所處的地理環(huán)境和土質(zhì)以及站址所在地區(qū)的土壤電阻率決定的，對于正在運(yùn)行的基站設(shè)備、實(shí)踐證明.接地電阻的大小對基站設(shè)備技術(shù)參數(shù)以及信號傳輸沒有任何影響.從理論上講、防雷接地用的接地電阻越小越好、這是因?yàn)榻拥匮b置上流過的雷電流會使接地點(diǎn)的地電位升高。產(chǎn)生過高的接觸電壓和跨步電壓、因此地網(wǎng)的設(shè)計主要從防雷保護(hù)的角度考慮 盡可能降低接地電阻的數(shù)值。1、按照。信息技術(shù)設(shè)備的安全、IEC。60950采用通信開關(guān)電源供電的通信設(shè)備屬于基本絕緣類設(shè)備。所以這類設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分一定要可靠接地 其目的是為了防止設(shè)備故障時的危險電壓對人身構(gòu)成電擊危險、2.對于以分離器件為主的模擬通信設(shè)備。由于考慮干擾信號的地環(huán)流影響,所以設(shè)備需要獨(dú)立的工作接地、但對于以大規(guī)模集成電路器件為主的數(shù)字通信設(shè)備。由于設(shè)備本身的抗干擾能力較強(qiáng)但內(nèi)部器件的抗電涌能力極差.所以工作地必須直接和保護(hù)地合一。3、對于直流系統(tǒng)、48V系統(tǒng)為直流正接地.24V系統(tǒng)為直流負(fù)接地，其接地目的至少應(yīng)包括以下兩個方面,固定.均衡,電位,防止在供電系統(tǒng)故障后,危險電壓對人身構(gòu)成電擊危險 固定，均衡.電位.防止在供電系統(tǒng)故障后 危險電壓對設(shè)備本身造成的損壞，4、為防止靜電對設(shè)備本身的危害的接地 5、為給竄入系統(tǒng)的雷電能量提供一個泄放渠道的接地。分析以上基站接地的目的、可以清楚地看到。基站接地電阻的大小是以危險電壓不能對人身和設(shè)備的安全構(gòu)成危險為原則的、即在設(shè)備供電系統(tǒng)發(fā)生對地短路故障時,故障電流在接地電阻上的電壓降不能對接觸設(shè)備的人和設(shè)備本身構(gòu)成安全隱患,3.基站地網(wǎng)的組成形式 移動通信基站地網(wǎng)設(shè)計的主要目的在于，在流往地中的雷電流路徑上得到最低的接地電阻 在保護(hù)范圍內(nèi)把雷電流產(chǎn)生的電勢保持在安全范圍內(nèi)、一個由多接地體組成的地網(wǎng)可以近似地當(dāng)作一塊孤立的平板,它的電容主要是由它的面積尺寸來決定的，附加于這個平板上的有限長度,2m,3m。的垂直接地體、不足以改變決定電容大小的幾何尺寸 因而是電容增加不大,亦即接地電阻減小不多、這里接地電阻R為.這個極為重要的物理概念表明。增大接地網(wǎng)的面積是減少接地電阻的主要因素。只有當(dāng)附加的垂直接地體的長度與地網(wǎng)的等效半徑可以比較時、平板趨近于一個半球時。電容才會有較大的增加 從而才可能降低接地電阻、但是即使在這種情況下.接地電阻減小僅36，3、這個結(jié)果可由下式推出。如果將地網(wǎng)等效為埋深為0.半徑為r的圓盤時。R1 ρ,4r 半徑為r的半圓球時 R2 ρ、2πr.R1、R2。0。637,由此可見。接地網(wǎng)的接地電阻主要和接地網(wǎng)面積有關(guān) 附加于接地網(wǎng)上的2m，3m的垂直接地體對減少接地電阻的作用不大，對于地網(wǎng)的設(shè)計.那種認(rèn)為加密垂直接地體可減小接地電阻的觀念是不可取的。從宏觀分析。應(yīng)把地網(wǎng)看作一個二維的平板.采用不長的垂直接地體.垂直接地體的長度與地網(wǎng)等值半徑相比,至少小一個數(shù)量級。不論打入多少根 即使密集成厚度為2m.3m的實(shí)體鋼板地網(wǎng).也不會使接地電阻有多大變化.4。地網(wǎng)大小及網(wǎng)格數(shù)與接地電阻的關(guān)系。1,地網(wǎng)大小與接地電阻的關(guān)系.基站的地網(wǎng)作為復(fù)合接地體.以水平接地體為主、且邊緣閉合。的接地電阻 從式，2,可以看出接地電阻主要取決于接地網(wǎng)的面積。而后一項(xiàng)說明接地網(wǎng)的埋深。接地體的直徑以及網(wǎng)內(nèi)的水平和垂直接地體的總長度對減少接地電阻的作用很小、通常僅占R總數(shù)的8。左右.根據(jù) 工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計規(guī)范，GBJ,65,83，對于上述復(fù)合式接地網(wǎng)的工頻接地電阻的計算。上式R約為，2，接地電阻與基站地網(wǎng)面積的大小,從R,0.5ρ、A可以看出 在相同土壤電阻率的條件下,要使地網(wǎng)接地電阻減少、就要增加地網(wǎng)的面積,表1列出了在不同土壤電阻率時保持R為5Ω時的地網(wǎng)面積，由此可見，在高電阻率的山區(qū)，基站地網(wǎng)的接地電阻要控制在5Ω是難以實(shí)現(xiàn)的，3。地網(wǎng)網(wǎng)孔個數(shù)和接地電阻的關(guān)系、地網(wǎng)中相距較近的接地體不能充分利用.這種接地體間的相互屏蔽引起的屏蔽效應(yīng)是由電流流入大地時電場重疊而產(chǎn)生的.接地體的電阻主要是靠位于接地體附近土壤區(qū)域土壤電阻率所決定的，由于上述電場是疊加的,所以每一個接地體附近的電流密度變得不均勻,使得接地體附近的土壤有效面積減少,或者使流散電阻增加。當(dāng)接地體按照同心圓的方式。即一環(huán)套一環(huán),或者地網(wǎng)以直角小方格配置時，由于接地體的相互屏蔽作用。其利用率特別低,此時設(shè)置在網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)上的垂直接地體的利用系數(shù)僅僅達(dá)到0。15、0、20，因?yàn)檫@時對接地電阻數(shù)值起主要作用的是接地體的外環(huán)部分。而不是網(wǎng)格內(nèi)部接地體的數(shù)量。所以增加地網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)格數(shù)目以減少地網(wǎng)接地電阻值既不經(jīng)濟(jì)又非優(yōu)化設(shè)計考慮、據(jù)有關(guān)資料介紹 如果一般復(fù)合式地網(wǎng)的接地電阻R為100 則實(shí)心鋼板地網(wǎng)接地電阻約為90.R,而中空的環(huán)形地網(wǎng),只有周邊有接地體，的接地電阻約為110、R.房屋建筑物基礎(chǔ) 一般有鋼筋的地基較深 而建筑物中間有空隙 的接地電阻約為80，R、可見加密水平接地體，增設(shè)垂直接地體對基站地網(wǎng)的接地電阻無顯著作用。接地電阻與接地網(wǎng)孔的關(guān)系、美國.電磁兼容性設(shè)計手冊、AFSC，DH1。4，認(rèn)為,從設(shè)計的經(jīng)濟(jì)效益方面考慮 地網(wǎng)應(yīng)盡可能覆蓋大的面積以降低其接地電阻,而且網(wǎng)孔數(shù)目不宜多于16個。這與我國水利電力部門的試驗(yàn)結(jié)果是相符的，當(dāng)接地網(wǎng)孔大于16個時 接地電阻減小很慢 如16個網(wǎng)孔的正方形接地網(wǎng)與2個網(wǎng)孔的正方形接地網(wǎng)相比 接地電阻減少23。與4個網(wǎng)孔的正方形接地網(wǎng)相比 僅減小10,網(wǎng)孔個數(shù)和接地電阻的關(guān)系用圖2表示。圖中R為平板的接地電阻、由此可見。加大地網(wǎng)網(wǎng)格的密度以降低接地電阻的方式并非優(yōu)化設(shè)計所推薦的、如將多于16個網(wǎng)孔的接地體用來增大接地網(wǎng)的面積,對于減小接地電阻的效果要好得多.5。地網(wǎng)與沖擊半徑及移動通信基站地網(wǎng)最佳面積大小.對于建在山上的移動通信基站。由于所處的位置往往比周圍的山地顯得突出，地理位置又與雷電的活動區(qū)域有著一定的聯(lián)系。加之山上一般多為巖石或多石土壤。要使防雷接地電阻在有限的面積做的很小,如5Ω,是不可能的.為此建在山上的基站采用了均衡大地電位.實(shí)施聯(lián)合接地及改進(jìn)地線的敷設(shè)方法,可以在雷擊時使站內(nèi)各處電位同樣上升,以致局內(nèi)設(shè)備相互間的沖擊電壓均衡。增加了雷電泄流能力.1 接地網(wǎng)與沖擊半徑 一個避雷引的接地體接閃時所呈現(xiàn)的電阻。與自流、工頻電流的接地電阻有顯著不同,對于雷電在土壤所發(fā)生的物理過程和工頻有著相當(dāng)大的區(qū)別，它們的最主要區(qū)別是由雷電的形成過程以及土壤對高頻電磁波的傳輸特性決定的、雷電流是個沖擊波、而且具有非常大的電流值，由于雷電流幅度很大 在接地體附近形成的電場強(qiáng)度超過了土壤的沖擊擊穿強(qiáng)度而產(chǎn)生電弧式火花放電、結(jié)果相當(dāng)于增加了接地體的尺寸、因此 在實(shí)際雷電流作用下接地網(wǎng)的接地電阻值小了、雷電流通過接地體向大地散流時有下列特征,第一 當(dāng)雷電流通過接地裝置流入土壤時,由于電流幅值很大，在接地體周圍形成強(qiáng)大的電場.土壤呈現(xiàn)的電阻率也受到電場強(qiáng)度的影響,隨著電場強(qiáng)度增加，也就是隨著電流密度的增加、土壤電阻率隨之減少,第二,雷電流相當(dāng)于高頻電源、除接地體的電阻和電導(dǎo)外.接地體的電感和電容對沖擊阻抗發(fā)生作用 其作用的大小決定于接地體的形狀。沖擊電流的波形和幅值、以及土壤中電的參數(shù)εr和ρ，即地的介電系數(shù)和土壤電阻率 第三 沖擊電流在地中流動時,由于高頻電流的集膚效應(yīng)，不像直流和工頻電流那樣穿透很深的地層。而是在距離地面不太深的范圍流動。第四，雷電流通過接地裝置流入土壤時，當(dāng)接地體周圍電場強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時.電壓和電流不是直線關(guān)系.而呈現(xiàn)非線性、所以.沖擊電流或雷電流通過接地體向大地散流時。不再是用工頻接地電阻。而是用沖擊接地電阻來度量沖擊接地的作用、接地裝置對地沖擊電壓的幅值與沖擊電流幅值之比則稱為沖擊接地電阻.由上述沖擊接地電阻的定義可以看出，沖擊接地電阻是一個人為的概念，并無具體的物理意義 因?yàn)闆_擊電壓幅值和電流幅值往往不是在同一個時間出現(xiàn)的.由于接地體的電感作用，沖擊電壓幅值出現(xiàn)在沖擊電流幅值之前.把兩個在不同時間發(fā)生的量之比定義為沖擊接地電阻并無物理意義，但在工程上利用這個定義,可在已知沖擊電流的幅值和沖擊電阻的條件下,計算出沖擊電流通過接地體散流時的沖擊電壓幅值,一個接地地網(wǎng)的面積不論有多大 在工頻時。是可以把接地體的表面近似地看成等位面的 故接地網(wǎng)全部面積都能得到利用.但是.許多根接地體在地中構(gòu)成的網(wǎng)狀接地體在沖擊電流的作用下.當(dāng)土壤電阻率和介電系數(shù)一定時 接地網(wǎng)的沖擊等效半徑就是一個常數(shù),而沖擊等效半徑要比接地網(wǎng)面積的等值半徑小得多,即在沖擊電流的情況下、僅僅利用接地網(wǎng)很小的一塊面積、在工頻時.接地電阻之所以和接地網(wǎng)面積的平方根成反比，是因?yàn)榻拥鼐W(wǎng)上的電位比較均勻、全部接地體都起著散流作用.接地體得到充分利用的緣故.但在雷電流作用下、情況就不同了 由于接地體的電感作用，接地網(wǎng)的電位呈現(xiàn)不均勻性 離開雷電流引入點(diǎn)愈遠(yuǎn)的地方，接地體上的電位就愈低、甚至電位為零，其變化規(guī)律按指數(shù)曲線衰減。只有雷電流引入點(diǎn)附近一塊接地網(wǎng)才起著散流作用,而且散流的程度與這一塊面積上的電位分布成正比.2。地網(wǎng)的最佳面積大小。沖擊等值半徑與接地網(wǎng)面積的等值半徑之比 在不同的土壤電阻率和地網(wǎng)的面積條件下。兩者之比可為基站地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計提供一個考慮方案，表2列出了土壤電阻率ρ 250Ω。m,2000Ω。m。地網(wǎng)面積A.100m2,6400m2時沖擊等值半徑與接地網(wǎng)面積的等值半徑的變化規(guī)律,從沖擊等值半徑與接地網(wǎng)面積的等值半徑變化規(guī)律得出一個結(jié)論,在移動通信基站地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計時、根據(jù)移動通信基站所處的具體地理環(huán)境。其接地網(wǎng)的大小應(yīng)控制在20m,20m 400m2 內(nèi)、這時地網(wǎng)在雷擊時沖擊等值半徑利用率在高電阻率土質(zhì)的情況是較高的 在土壤電阻率為1000Ω,m時為71,63、當(dāng)接地網(wǎng)的大小在40m、40m，1600m2、時。此時地網(wǎng)在雷擊時沖擊等值半徑利用率在電阻率為1000Ω.m的土質(zhì)情況是53。44 沖擊等值半徑利用率較低、在土壤電阻率低于500Ω，m時,地網(wǎng)可小于400m2。這樣加之外引水平接地體.地網(wǎng)的利用率可更高,另外、考慮到垂直接地體能起到集中接地擴(kuò)大散泄雷電流之用?？稍跊_擊等值半徑處打入一圈垂直接地體 其等效半徑應(yīng)以鐵塔為中心。此時垂直接地體是為了加速散泄雷電流，而不是以減小地網(wǎng)接地電阻為目的，6。網(wǎng)格與均衡電壓接觸系數(shù)的關(guān)系,實(shí)施基站聯(lián)合接地均衡電位的目的、除了減小設(shè)備上的反擊電壓外 另一個目的是減小地網(wǎng)內(nèi)的最大接觸電位差。當(dāng)電流流過接地裝置時。大地表面形成分布電位。在地面上離設(shè)備水平距離為0.8m處與設(shè)備外殼或墻體離地面的垂直距離1，8m處兩點(diǎn)間的電位差，稱為接觸電位差，人體接觸該兩點(diǎn)時所承受的電壓.稱為最大接觸電壓。接地網(wǎng)地面的最大接觸電壓可近似按下式計算。由此可見,最大接觸系數(shù)隨網(wǎng)孔個數(shù)增加而下降的梯度和接地電阻隨網(wǎng)孔個數(shù)增加而下降的梯度是相似的，這說明了用增加網(wǎng)孔個數(shù)而減小接觸系數(shù)和減小接地電阻一樣,不能作為主要方法,一般地網(wǎng)網(wǎng)孔可采用3m,3m或者5m.5m,當(dāng)然，最好能利用沖擊電流進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際測量和校核、另外.由于現(xiàn)在站內(nèi)地面一般都采用高電阻率的地面結(jié)構(gòu),其平均擊穿強(qiáng)度遠(yuǎn)高于土壤、并且限制了通過人體的能量,其效果十分顯著,為了提高地面擊穿強(qiáng)度，在方案實(shí)施時可以考慮在地面上鋪設(shè)3mm.5mm厚的絕緣橡膠板 7.基站地網(wǎng)是否合格的判定依據(jù).在移動通信基站采用聯(lián)合接地.土壤電阻率較低的情況下、可以規(guī)定一個接地電阻的要求.以減小建設(shè)地網(wǎng)投資,但在大地電阻較高的地區(qū).評價基站地網(wǎng)接地電阻是否合格應(yīng)采取優(yōu)化設(shè)計的方式.換一種方式來評價 即以地網(wǎng)面積的大小為判定依據(jù)。看看是否能滿足雷擊時基站接地的需要.另外，地網(wǎng)四角還應(yīng)輔以20m。30m的熱鍍鋅扁鋼做輻射型接地,以提供更好的雷電流散流通道，