移动防雷讲座2014528

雷电及雷电的危害雷电对移动基站的危害移动基站雷电防护主要内容一、雷电及雷电的危害

雷电是众多大气现象中的一种，发生在云际（云层—云层）、云地(云层—大地）、云空（云层—晴空）之间迅猛的脉冲放电，它产生强烈的闪光，并伴随巨大的响声，一种既恐怖又壮观的大气物理现象。全世界每年约有十亿次雷暴发生，平均每小时发生2000次雷暴．就整个地球表面而言，每秒钟的落地闪就有30－100次，平均每天发生闪电约800万次。每次闪电在微秒量级的瞬间释放出的能量约55ｋＷ·h1.1雷电一、雷电及雷电的危害

自然界这种强大的放电能够直接击在建筑物或防雷装置上或从建筑物的侧、旁击在建筑物上，危害地面上的建筑物等物体和人、畜生命；雷电产生的强大电磁脉冲（LEMP)，具有极大的破坏性。雷电灾害已成为联合国公布的10种最严重的自然灾害之一，被列为电子时代的一大公害。

雷电灾害，也是目前中国十大自然灾害之一。据统计，我国21个省、区、市雷暴日在50天以上，最多的可达134天（海南）雷暴给人们带来了极大的安全隐患。尤其是近年来，我国社会经济、信息技术，特别是计算机网络技术发展迅猛，高层建筑日益增多，雷电危害造成的损失也越来越大。因雷电灾害伤亡的人员约为3000-5000人，财产损失在70-100亿元左右。给社会带来的间接损失难以估量。

归纳起来，雷电的危害可分为二种，即直接雷击的危害、雷击电磁感应的危害。1.2雷电的危害一、雷电及雷电的危害一、雷电及雷电的危害1.2.1直击雷的危害直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象。它以强大的冲击电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁辐射损坏放电通道上的建筑物、输电线、室外设备，击死击伤人、畜造成局部财产和人、畜伤亡。直击雷的危害主要表现

热效应

电效应

机械效应一、雷电及雷电的危害雷电流的热效应及危害

雷电流几十~几百KA温度6000~10000℃

一、雷电及雷电的危害雷电流的电效应及危害

雷电流过载流导体产生电动力，发生破坏作用。（变形、折断）一、雷电及雷电的危害

雷电的机械效应及其危害雷电流的冲击波效应雷击产生的内压力及其危害一、雷电及雷电的危害1.2.2雷电电磁感应的危害

由于雷雨云之间和雷雨云与大地之间放电时，在放电通道周围产生的电磁感应、雷电电磁脉冲辐射以及雷云电场的静电感应、使建筑物上的金属部件，如管道、钢筋、电源线、信号传输线、天馈线等感应出雷电高电压，通过这些线路进入室内的管道、电缆、走线桥架等引入室内造成放电，损坏电子、微电子设备，甚至造成人员伤亡。一、雷电及雷电的危害1.2.2雷电电磁感应的危害

雷电磁感应及危害雷电电磁脉冲是以无线电波从空中传播方式，感应到进入室内的管道、电缆、走线桥架、电源线、信号传输线、天馈线进入室内放电，损坏电子、微电子设备一、雷电及雷电的危害雷电静电感应及其危害主要是指在雷雨云电荷集累的过程中，由于线路（或设备）的分布电容使线路上集聚的异性电荷在雷云对大地或云内放电后在系统中形成很强的电场。受电场作用处于该空间内的导线、管道、设备系统内产生过电压。雷击选择性空旷区域孤立高耸物迎风坡朝阳面尖端、棱角、边框。屋脊、屋檐、女儿墙边沿。不同土质界面。水陆交界面，地下水丰富区、矿产丰富区。一、雷电及雷电的危害雷电是自然界中强大的脉冲放电过程，雷电对移动通信基站造成灾害是多渠道的。危害形式直击雷感应雷击电磁脉冲辐射雷电过电压侵入反击二、雷电对移动基站的危害热效应：熔化、火灾、熔断电效应：大电流、过压、击穿、熔化、火灾、熔断机械效应：粉碎、折断、暴裂、暴炸2.1直击雷危害二、雷电对移动基站的危害2.2感应雷击二、雷电对移动基站的危害2.3雷电波侵入二、雷电对移动基站的危害2.4反击二、雷电对移动基站的危害高压避雷器被雷击损坏感应过电压造成信号线对机壳放电稳压器被雷击损坏光缆终端盒被雷击打掉二、雷电对移动基站的危害三、基站安全防雷由前述可知，雷电对移动基站的危害是多形式、多渠道的。无论采用哪种单一的方式防护都是无法保障的。基本做法是综合防治。采取系统防治，也就是路+场。系统防护原则、多级防护原则、概率防护原则三、基站安全防雷基站防雷基本方法三、基站安全防雷基站防雷示意图三、基站安全防雷3.1雷电防护区LPZ的划分3.1.1直击雷非防护区（LPZOA）：本区内的各类物体都可能遭到直接雷击，本区内的电磁没有衰减，属完全暴露的不设防区；

3.1.2直击雷防护区（LPZOB）：本区内的各类物体很少遭到直接雷击，但本区内电磁场没有衰减，属充分暴露的直击雷防护区；

3.1.3跨步电压危险区（LPZ0C）：对人或动物在接触有或跨步电压的危险区。其范围是：具地面高度限定在3m范围以内，具建筑物外部距离在2m以内范围的区域。（IEC62305—4）。

3.1.4第一屏蔽防护区（LPZ1）：本区别内的各类物体不可能遭受直接雷击，流经各类导体的电流比LPZ0B进一步减小，由于建筑物的屏蔽措施，本区内的电磁场得到了初步的衰减；

3.1.5第二屏蔽区（LPZ2+n）（n=0，1，2，3，…）：为进一步减小雷电电磁脉冲强度引入的后续防护区；三、基站安全防雷3.1雷电防护区LPZ的划分三、基站安全防雷3.1雷电防护区LPZ的划分三、基站安全防雷直击雷防护建筑物防雷设计应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等基础上，详细研究防雷装置的形式及其布置。防直击雷装置，在设计时应严格执行国标《建筑物防雷设计规范》的要求，避雷针必须按滚球法计算避雷针高度和保护范围。一类防雷建筑滚球半径30m、二类45m、三类60m。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直击雷防护击雷的防护以避雷针、避雷带、避雷网、避雷线作为主要的防护方法。避雷带应用≥φ12镀锌园钢沿女儿墙面明敷，高度≥150mm，每隔开500mm至1000mm支撑一次。天线机房三、基站安全防雷3.2外部防雷—直击雷防护①接闪器大部分天线的防雷措施，主要是在通信铁塔上安装避雷针，这种方法经济、简单，但应严格按照以下要求进行设计。基站天线通常放在铁塔上，天线安装位置应在避雷针的防护范围内。避雷针应架设在铁塔顶部，与铁塔焊接，并做好焊点防腐处理。

避雷针的架设高度按滚球法计算，滚球半径应符合所选择的防雷体系的保护等级，避雷针宜采用圆钢或钢管组成，当针长为1～2m时，可采用直径为16㎜的圆钢或直径为25㎜的钢管。

避雷针应与天线之间保持一定的间隔，以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形，影响通信效果。减少雷流磁场感应。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直击雷防护②引下线有铁塔的基站，铁塔本身就是良好的引下线，因铁塔已良好接地，塔身截面足以安全通过雷电流。所以，只需接闪器与铁塔有良好的电气连接，并做防腐处理，即可保证雷电流及时流入大地，这样既减少投资，又达到保护的目的。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直击雷防护接地共用接地防雷直击接地与其它接地共用接地系统地网接地电阻值应满足规范要求≤5Ω。对于移动通信站，要求机房地网、铁塔地网、配电变压器地网连接成一个统一的地网。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直击雷防护接地接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体。接地总汇集线：建筑物内各种接地线由此引出。接地引入线：建筑物内接地总汇集线与接地体之间的连接线。接地排：从接地总汇集线上接出到建筑物各层或各房间中的接地装置。各种通信设备的接地线一般接到各房间的接地排上。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直击雷防护接地人工垂直接地体的长度宜为2m—2.5m。人工垂直接地体间的距离应大于长度的2倍人工水平接地体间的距离宜≥5m。当受条件限制时可适当减小。人工接地体的埋设深度不应小0.8m。在冻土区人工接地体应埋设在冻土层以下接地体应远离由于砖窑、烟道等高温影响土壤电阻率升高的地方。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直击雷防护接地接地装置材料的选择，要充分考虑其导电性、热稳定性、耐腐性和承受雷电流的能力。宜选用热镀锌钢材、铜材及其它新型接地材料。在高土壤电阻率地区，降低接地装置接地电阻，可采用多支线外延增加接地装置，外延长度不应大于60m；选择潮湿肥沃的土壤；为了保持接地电阻长年稳定，地网应浇灌降阻剂采用换土法。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直击雷防护接地接地线严禁从户外架空引入，必须全程埋地或室内走线。接地线不宜与信号线平行走线或相互缠绕。接地线应选用铜芯导线，不得使用铝材。保护地线应选用黄绿双色相间的塑料绝缘铜芯导线。保护地线上严禁接头，严禁加装熔断器或开关。接地端子必须经过防腐、防锈处理，其连接应牢固可靠。移动通信基站设备到用户接地排的距离不应超过30米，且越短越好。当超过30米时，应要求用户重新就近设置接地排。三、基站安全防雷建筑物的接地系统示意图三、基站安全防雷3.3内部防雷——雷电感应防护用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来，使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施；或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来，使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。防止外来电磁波对要保护的相关设备的干扰！设备、输电线、电缆、信号线、天馈线、金属管道等用金属材料封闭并接地屏蔽屏蔽层笼网、线路、设备三、基站安全防雷合理布线低压电力电缆进入通信局站的低压电力电缆宜埋地引入，宜采用具有金属铠装屏蔽层的电缆（或穿金属管屏蔽）。屏蔽层两端接地（或金属管两端接地）。电缆埋地长度宜不小于50m。站内强电线、弱电线、信号线、控制数据线、监控数据线、防雷接地线，工作地、保护地、安全地等按规范布设，并保持安全距离。三、基站安全防雷综合布线—信号电缆信号电缆应屏蔽从天线塔中间垂直引下，上下端与塔体作等电位连接，屏蔽埋地进入通信局站，屏蔽层在出塔基和入户外墙处分别作等电位接地。进入通信局站的信号电缆应采用屏蔽电缆（或穿金属管）。信号电缆的屏蔽层（或金属管）建议两端接地。信号电缆进入室内后应在设备的对应接口处加装信号避雷器保护，信号避雷器的保护接地线应尽量短。三、基站安全防雷合理布线--信号电缆

正常情况下建筑物内互连的信号线，如果在建筑物外架空走线，由于外部暴露空间对雷电电磁场没有衰减作用，这些信号线在雷击发生时引入的雷击过电压和过电流往往超过设备接口正常设计的防雷保护级别，很容易造成设备遭受雷击损坏。特别是移动基站到传输设备的E1线。由于不同用户很多情况机房分开建设，E1线在外部暴露空间受到雷电电磁场的严重感应之外，还可能出现不同机房之间的地电位反击问题，所以移动基站到传输设备的E1线架空对于设备防雷而言是极恶劣的一种情况。要尽量加以避免。三、基站安全防雷综合布线—光缆入户进入通信局站的光缆，若光缆中含有金属加强筋，则加强筋在机房内应可靠的连接到机房的保护接地排。这是由于光纤在外部暴露空间架空走线，光纤加强筋是金属的，可以感应非常高的雷击过电压。如果加强筋没有做接地处理，雷击时加强筋很可能对接地物体发生绝缘击穿，从而产生瞬间高温，严重时可以使光纤融化。三、基站安全防雷合理布线—各类线缆、管线间距要求

表1：综合布线电缆、光缆与其它管线的间距其它管线最小平行净距（mm）最小交叉净距（mm）电缆、光缆或管线电缆、光缆或管线避雷引下线1000300保护地线5020给水管15020压缩空气管15020热力管（不包封）500500热力管（包封）300300煤气管30020三、基站安全防雷合理布线—各类线缆、管线间距要求

表2：综合布线电缆与电力电缆的间距类别与综合布线接近状况最小净距（mm）380V电力电缆<2KVA与线缆平行敷设130有一方在接地的金属线槽或钢管中70双方都在接地的金属线槽或钢管中10380V电力电缆2—5KVA与线缆平行敷设300有一方在接地的金属线槽或钢管中150双方都在接地的金属线槽或钢管中80380V电力电缆>5KVA与线缆平行敷设600有一方在接地的金属线槽或钢管中300双方都在接地的金属线槽或钢管中150三、基站安全防雷合理布线—各类线缆、管线间距要求

表3综合布线系统与其它干扰源的间距其它干扰源与综合布线接近情况最小间距（m）配电箱与配线设备接近1变电室尽量远离2电梯室尽量远离2空调室尽量远离2三、基站安全防雷等电位连接保证设备和操作人员的安全，所有各类电气、电子信息设备必须采取等电位连接与接地措施。配置有信息系统设备的机房内应设等电位连接网络，电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、计算机直流地、防静电接地、屏蔽线外层、安全保护地及各种SPD接地端，均应以最短的距离就近与等电位连接网络连接。连接网络的基本结构型式有：S型星形结构和M型网形结构。对于复杂的信息系统，宜采用S型和M型两种型式的组合。三、基站安全防雷等电位连接SSMMS星型结构M网型结构ERPS星型结构M网型结构ERP至共用接地系统的等电位连接基本的等电位连接网至共用接地系统的等电位连接

图2A信息系统等电位连接方法：建筑物的共用接地系统；：设备的分项；图2B信息系统等电位连接方法：等电位连接网络EPR：接地基准点三、基站安全防雷等电位连接建筑物LPZ0与LPZ1区交界处应设置总等电位接地端子板；每层或若干层宜设置楼层辅助等电位接地端子板；各设备机房宜设置局部等电位接地端子板。各接地端子板应设置在便于安装和检查以及接近各种引入线的位置，避免装设在潮湿或有腐蚀性气体及易受机械损伤的地方，等电位接地端子板的连接点应具有牢固的机械强度和良好的电气连续性。三、基站安全防雷等电位连接共用接地系统是将交流工作地、直流工作地、安全保护地、防静电接地、防雷接地等共用一组接地装置。共用接地系统是自然接地体与人工接地体的组合。自然接地体利用建筑物的基础钢筋做接地装置，如建筑物没有基础钢筋地网宜在建筑物四周散水坡外，埋设人工垂直接地体和水平环形接地体。水平环形接地体可作为等电位连接带使用。如果接地电阻达不到要求时，应外延增加人工接地装置，外延长度不应大于60m。三、基站安全防雷过电压保护—电源基站的低压供电线路宜埋地引入，埋地长度不宜小于50米。总配电柜处应安装第一级电源SPD；在机房进线处安装第二级电源SPD；在设备进线处安装第三级电源SPD。特殊需要保护的信息设备可增加第四级电源SPD.对于建立在高山、独立的通信基站，应安装两级串联型（B+C级）电源SPD。为了预防侧击雷入侵，宜采用防侧击雷措施。三、基站安全防雷过电压保护——电源

Ⅳ6KV总配电柜L3L2L1NPE耐冲击过电压类别耐冲击电压额定值SPD安装位置Ⅰ1.5KV特殊需要保护的信息设备

Ⅱ2.5KV信息机房配电箱Ⅲ4KV分配电柜L1N1234空气断路器隔离开关

熔断器；浪涌保护器退藕器

辅助（楼层）等电位接地端子板；3、4：局部等电位接地端子板

三、基站安全防雷过电压保护——天馈凡带有室外架空天线的电子设备都应采取防雷保护措施。架空天线必须置于接闪器的保护范围LPZ0B区域内。室外安装的天馈线SPD的接地端应接到室外馈线入口处的接地线上。同轴电缆的金属外护层，应在其上部、下部及经走线架进入机房入口处就近接地。

每付天馈线路上选用的SPD最大传输功