3G通信基站防护及电源引入线选择

1、3G移动通信基站防护和电源线选择,福建电信3G基站模式(3) 福建省邮电规划设计院,目录,1.雷电的形成 2.雷电活动规律 3.雷击危害的类型 4.移动通信基站雷电的防护 5.移动通信基站电源线选择 6.接地系统的组成及连接,雷电的形成,1.雷电的形成: 人们都知道地球有磁场，人们生活无处不在的地球磁场中。这就叫大气电场。大气电场是地面带着负电，而大气中含有净的正电荷，所以大气中始终存在着大气电场。电场的强度就地球平均而言，陆地120伏/米，海洋130伏/米。在某些特殊地区(工厂)因空气中高溶度气溶胶电场强度会增至数百伏。,雷电的形成,雷电形成的五种起电理论(雷雨云起电过程) 1.云滴或冰晶由

2、降水粒子上碰撞弹回荷电过程。 2.离子选择俘获的荷电过程。 3.冰的热电效应。 4.雨滴破碎起电。 5.对流起电。,雷电的形成,由于五种情况作用；高空传导电流使大量的负离子来到云的上表面并附在云滴或冰晶上，然后由云周围强烈下沉气流带下来。到达云下的负电荷增强了地面电场，使地面感应，产生尖端放电。也就是我们常说的雷击。雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异电荷的云层之间放电，或带电云层对大地之间的迅猛放电。,雷电活动规律,2.雷电活动规律; 一、雷电活动分布的一般规律 1.温湿热地区比气候寒冷而干噪的地区雷击活动多。 2.雷电活动与地理纬度有关，赤道最高，由赤道分别向北、向南递减。 3.从地域来

3、看，雷电活动是山区多于平原，陆地多于湖泊、海洋。 4.从时间上看，雷电活动多在于六、七、八月。,雷电活动规律,二、雷电活动的选择性 d)土山或土壤电阻率较小的山坡，雷击点多发生在山顶，山腰次之； e)地下埋有导电矿藏(金属、煤、盐等矿)的地区易遭雷击。 f)地下水位高、矿泉、小河沟、地下水出口处容易遭受雷击。,雷电活动规律,二、雷电活动的选择性 2.从地形上看：要利于雷雨云的形成与相遇。 a)雷击机会的分布是：在我国山的东坡和南坡多于山的北坡和西北坡(这是因为海洋潮湿空气从东南进入大陆后，经曝晒遇高山抬升而出现的雷雨云) b)山中的局部平地受雷击机会大于峡谷(这是因为狭谷窄不易曝晒和对流，缺乏

4、形成雷击的条件)；,雷电活动规律,二、雷电活动的选择性 c)湖边、海边遭受雷击机会较小，但海边如有山岳，则靠海一侧山坡遭受雷击机会较多； d)雷击的地带与风向一致，风口或顺风的河谷容易遭受雷击。,雷电活动规律,3.从地物上看：要利用雷雨云与大地建立良好的放电通道。 a)空旷地区中间的孤立建筑物，建筑群中的高耸建筑物易遭雷击。 b)排出导体的废气管道容易遭受雷击。 c)层顶为金属结构，地下埋有大量金属管道，室内装有大量金属槽道、走线架及金属设备场所易受雷击。,雷电活动规律,d) 建筑群中个别潮湿的建筑物(如冷冻库等)易遭雷击。 e)尖屋顶及高耸建筑物、构筑物(如水塔、烟囱天线、旗杆等)易遭雷击。

5、 设计时要根据雷击活动请况和雷击的可能性进行综合研究，并对周围环境全面分折，进行设计。,雷击危害的类型(雷击的入侵防护),1)直接雷击：是人们最早认识的一种雷灾害，它是雷云与雷云之间、雷云与大地之间的主放电通道产生极大的热能对大自然的破坏。而破坏的主要形式；人畜伤亡、森林火灾、房屋倒塌、爆炸危险场所发生爆炸燃烧等。 常见的防御方法有：避雷针、防雷器、截获器,雷击危害的类型(雷击的入侵防护),1.1 避雷针方法：将雷电定向引导至接闪器上，以接闪器代替被保护物受雷击。 1.2 防雷器方法： 以防雷元件的特定阻抗来对雷电流幅度进行衰减，对雷电流脉冲前沿进行展宽。 1.3 截获器方法：将雷电流从用保护

6、区域引开，其主要机理是在雷电场作用下，截获器本身产生比避雷针大的多数量级(迎面先导电流)起前拦截雷电流到被保护区域外。,雷击危害的类型(雷击的入侵防护),2)感应雷击(雷击电磁脉冲)： 2.1产生感应雷击的机理： 流过避雷针及其引下线的雷电流在它们的四周所产生的强大感应磁场，该磁场又在金属导线导体上感应出极大的感应过电压。 雷电现象处于先导放电阶段时在金属导线导体表面感应出的异性电荷，在主放电阶段结束这部分异性电荷在入地途中产生感应过电压。 其他落雷的雷爆和其他操作点的电磁爆在金属导线导体上感应出的过电压。,雷击危害的类型(雷击的入侵防护),2.2 感应雷击的破坏对象： 主要是电子电气设备，特

7、别是弱电电子设备中计算机、交换机、有线无线转换器、干线放大器等。 2.3 防止感应雷击的办法： 主要采用等电位、隔离、疏导等办法,雷击危害的类型(雷击的入侵防护),3)雷电入侵波： 3.1 产生雷电入侵波的机理： 来自落雷点建筑物雷电高电位冲击。 来自落雷点建筑物雷电反冲击电流。 3.2 引入雷电入侵波的主要路由是； 信号线路、传输线路、电源线路、接地线路 3.3 主要采用等电位、隔离、疏导等办法,雷击危害的类型(雷击的入侵防护),4)随机雷击： 是一种随机性突发性破坏性都非常大的雷击现象(滚地球雷、侧击雷)。至今无有效防治方法。 雷击对某一特定对象进行破坏时，其渠道是多种多样的。有直接雷击进

8、雷通道、有感应雷击进雷通道、有雷电入侵波进雷通道、有地电位反击通道,雷电击中没有外部防雷装置的建筑物,效应 (直击雷)雷电击中没有外部避雷系统的建筑物,效应:火灾原因:雷电流携带的电量和能量。,雷电直接对建筑物放电，使大电流流过建筑物，雷电流的能量将发生转换。建筑物某些部分的温度将急剧升高，产生火灾现象。 另外，雷电流通过时，材料可能被熔化或产生爆炸。,雷电击中高压架空线,雷电击中高压架空线(效应),效应: 过电压 （电压浪涌） 原因: 雷击脉冲电流峰值,当雷击架空线时，瞬时的阻抗是由导线本身的浪涌阻抗决定的。 对于单一导线，该阻抗(ZW)通常在400-500 之间。,雷电击中低压架空线,雷电

9、击中低压架空线,效应: 在低压供电系统产生过电压（浪涌） 和传导部分雷击电流。 原因: 雷电电流脉冲峰值。,低压架空线上的雷击的效应与高压架空线上的雷击的效应是不同的。 基本的区别是：低压架空线上的雷击非常接近建筑物，导线上可传导部分的雷击电流进入邻近建筑物内。,雷电击中有外部防雷装置的建筑物,雷电击中有外部防雷装置的建筑物,有外部防雷系统的建筑物遭受雷击， 该建筑物并没有做防雷等电位连接。,效应: 电压浪涌 （过电压） 绝缘崩溃 原因: 雷电脉冲电流峰值,当雷电流沿着引下线分流到地时，导致接地体的电位升高，高电压将通过接地等电位连接系统进入到建筑物内部。 在电源线上的雷电保护的等电位连接（防

10、雷器/B类）保护电气安装不被损坏。,3G移动通信基站防护,1.通信基站防雷总述 移动基站是由电源系统、接收发射系统、天馈线系统、中继传输系统等构成的一个综合系统，防雷的目的是保证各系统都能正常工作，不受雷电的干扰和破坏。 因基站所处环境的不同，雷击的季节和强度都不一样，所以将需要保护的基站作为一个整体，堵塞所有的雷击入侵渠道，实行分区和等电位连接的原则，在工程实施中按科学的规范执行，才能起到全面的保护效果。 整体防雷总结为：分流、均压、接地、屏蔽四项技术的综合。只要综合考虑四项措施，严格符合基站防雷接地规范，就能起到理想的防护效果,3G移动通信基站防护,2.通信基站防雷措施 2.1 控制雷击点

11、 根据滚球法设计，正确选用和安装避雷针，由它控制雷击点，使微波塔、天线等设施免遭直接雷击。 2.2 安全引导雷电入地 使电子设备远离雷电流下行通道，或是选用多层屏蔽引下线，避免雷电流在下地时引起的侧向跳火，减小对周围设备，电源和信号电缆的磁场感应。 2.3 完善的低电阻地网 对于大地电阻率较高地区采用物理降阻剂、化学地极、非金属接地极等的相互配合使用，可获得更低的冲击接地电阻，使雷电能量能迅速泄放至大地。,3G移动通信基站防护,2.4 作好等电位连接，避免地电位反击，按规范实施联合接地和等电位连接，以避免地电位反击造成的设备损坏。 2.5 在电源进线处加装合格的电源避雷器，有效抑制雷击浪涌的冲

12、击。 2.6 数据、通讯及信号线浪涌冲击的防护做好接地，加装有效的信号避雷器，防止雷击浪涌自信号线引入损坏设备。,3G移动通信基站防护,直击雷防护装置：由接闪部分、引下线和接地装置组戍，有避雷针、避雷带、避雷网和避雷线等类型。高出屋面竖立的金属棒以及金属屋面和金属构件等，统称接闪装置或接闪器。连接接闪装置与接地装置金属导体称为防雷引下线。为将接闪器雷电流扩散到大地中而埋设在土壤中的金属导体(接地极)和连接总线总称为接地装置。,3G移动通信基站防护,4.为什么要采用共用接地系统？ 4.1 当防雷装置与各种金属物之间的安全距离不可能得到保证时，为防止防雷装置与邻近的金属导体之间出现高电位反击，应减

13、小其间的电位差，因此，除了将屋内的金属导体做好等电位连接外，还应将各种接地（交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等）共用一组接地装置。,3G移动通信基站防护,4.3 什么叫采取联合接地？ 联合接地：就是移动通信基站的主地网由变压器、铁塔和机房地网构成，或由铁塔和机房地网构成。,3G移动通信基站防护,3G移动通信基站防护,4.4什么叫等电位连接？ 将不同的电气装置、导电物体等，用接地导体或浪涌保护器，以某种方式连接起来，以减少雷电流在它们之间产生的电位差。 机房外的等电位连接：应由机房建筑基础(含地桩)和外围环形接地体组成。并与建筑物基础横竖粱内两根以上主钢筋焊接连通。环形地网应与

14、地桩主钢筋焊接连通。 机房内的等电位连接：应在机房内设置环形接地汇集线，环形接地汇集线应多点就近与地网连通，站内设备由环形汇集线就近接地。,采用环形等电位连接时(室外形式),3G移动通信基站防护,1.为什么要采取闭合环形地网？ 以减小接触电压和跨步电压。 2.为什么地网延长接地线不宜超过20m？ 雷电流对大地有效冲击半径是20m。 3.为什么室内要采用环形等电位连接？ 以减小接触电压和跨步电压。规范了室内各设备的接地引入线走向。以减小雷电流在它们之间产生的电位差。,采用环形等电位连接时(室内形式),3G移动通信基站防护,4.5 等电位连接的作用 由于雷闪时会发生电磁感应及静电感应，若进入建筑物

15、的管线及室内设备未进行接地，则各设备、导体、管线等之间会产生不同的电位差. 在设计时将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地系统等与防雷装置组成一个共有接地系统，并应在一些合适的地方预埋等电位连接板或接地汇流排，各类设备就近从接地板、排引入以减小雷电流在它们之间产生的电位差。,3G移动通信基站防护,4.6 不同情况下防雷接地的做法 租用新建公用建筑物、办公大楼宜直接利用建筑地网接地，(建筑地网合格)可利用建筑物柱、梁的主钢筋作引接地点，或将避雷带与钢筋相连后做接地点。对设计完整、规范的避雷带，可直接做接地引入点，引入处不少于两点。,不同情况下防雷接地

16、的做法租用新建公用建筑物,不同情况下防雷接地的做法公用建筑物上新建(自建房),不同情况下防雷接地的做法租用新建公用建筑物(自建房),不同情况下防雷接地的做法,4.7 租用较差的民用建筑物，没有合格的避雷带或砖混结构建筑物时，必须在楼下设置地网，新设置地网应与建筑物基础钢筋相连，并引至楼上接地汇集排。应在机房内采用环形等电位连接。,不同情况下防雷接地的做法,租用较差的民用建筑物,不同情况下防雷接地的做法,机房内等电位连接,不同情况下防雷接地的做法,4.8 H杆等电位连接 H杆等电位连接：由于H杆平台上通信设备放置在2平方米的平台上，要保持防雷装置与各种金属物体之间的安全距离已不可能实现。此时，只

17、能将平台上各种金属物体及进出平台上的各种金属管线，进行严格的接地，而且所有接地装置都必须共用，并进行多处连接，使防雷装置和邻近的金属物体电位相等或降低其间的电位差，以防反击危险。,不同情况下防雷接地的做法,4.9 H杆、等径杆(2、3根杆)基站地网应按均压、等电位的原理，将工作地、保护地、防雷地组成一个联合地网。杆上各类接地线均从接地汇接线或接地网上分别引入。 H杆、等径杆(2、3根杆)接地引入线可采用40mm4mm的扁钢，分别从两根杆引至地网。引入线应与U型抱箍、平台、雨棚、抱杆、避雷针等所有铁件作有效连接。(图7),不同情况下防雷接地的做法,H杆等电位连接,18米等径杆等电位连接,18米等

18、径杆等电位连接,H杆地网应作封闭式等电位连接,根据地形情况可分别作如下形式地网布置,房顶避雷针的作法,等径杆(2根杆)基站等电位连接,等径杆支架平台、天线抱杆、设备平台、防水雨棚、固定抱箍、馈线铜铁过渡条均应与防雷引下扁钢可靠焊接；设备接地扁钢与设备平台也应可靠焊接。,等径杆(3根杆)基站等电位连接,等径杆支架平台、天线抱杆、固定抱箍、馈线走道(钢绞线)均应与防雷引下扁钢可靠焊接；设备接地扁钢、设备平台、防水雨棚及馈线走道(钢绞线)之间应可靠焊接,等径杆(3根杆)基站等电位连接,接地体选用材料及埋设要求,接地体材料应采用热镀锌钢材，垂直接地体可采用50mm50mm5mm的角钢；水平接地体和接地

19、引入线可采用40mm4mm的扁钢。 垂直接地体长度为1.52.5m，垂直接地体间隔为其自身长度的1.52倍。接地体上端距地面不小于0.7m，且应在冻土层之下。接地体埋设在农田等经常开挖施工的地面下时，应埋设在2m以下，并在适当位置作明显的标识。 接地体之间的连接，应采用电焊或气焊连接，无法实施时建议采用热熔焊接。,接地体选用材料及埋设要求,接地体选用材料及埋设要求,各种土壤的电阻率 1.陶粘土、泥炭、泥灰岩、沼泽地、黑土、园田土、白垩土电阻率近似值1050m 2.砂质粘土、黄土、含沙粘土电阻率近似值100300m 3.多石土壤、红色风化粘土、下层红色质岩、表层土类、石下层砾石电阻率近似值400

20、600m 4.砂、砂砾、砂层深度大于10m、地面粘土深度小于1.5m，底层多岩石电阻率近似值1000m 5.岩石电阻率近似值500020000m 6.混凝土电阻率近似值4018000m,接地体选用材料及埋设要求,依据公式在相同土质情况下：接地体埋设深、垂直接地体长，接地电阻小。 1.土壤电阻率近似值300m以下，可按规范作地网。 2.土壤电阻率近似值300m以上600m以下，按规范作地网，可不要求接地电阻值。但需要作均压等电位连接，并且分功能性接地。 3.土壤电阻率近似值1000m以上，机房外采取屏蔽式，保证屏蔽金属不少于两点接地，机房内作均压等电位连接，并且分功能性接地。,避雷器几种安装接线

21、方式,避雷器几种安装接线方式,避雷器几种安装接线方式,避雷器几种安装接线方式,避雷器几种安装接线方式,3G移动通信基站电源线选择,3G移动通信基站电源线选择,交直流供电压降计算公式,3G移动通信基站电源线选择,移动通信基站直流设备供电压降全程按1.6V计算 每段压降分布选择情况 1)蓄电池组至组合开关电源 0.40.5V 2)组合开关电源熔断器0.4V 3)组合开关电源至基站用电设备0.40.5 4)其余为各段接线端压降损失,3G移动通信基站电源线选择,3G移动通信基站电源线选择,3G移动通信基站电源线选择,3G移动通信基站电源线选择,3G移动通信基站电源线选择,3G移动通信基站电源线选择,3

22、G移动通信基站电源线选择,3G移动通信基站电源线选择,3G移动通信基站电源线选择,3G移动通信基站电源线选择,3G移动通信基站电源线选择,接地系统的组成及连接,一.接地系统的组成: 接地系统由大地、接地体、接地引入线、接地汇集排、接地配线、接地点汇集线组成。电气设备不带电金属部分通过金属导线与接地系统连接称接地。因为大地有导电的特性，并具有无限大的电容量，可作良好的参考电位。,接地系统的组成及连接,二.接地装置:由接地体、接地引入线、接地汇集排、接地配线、接地点汇集线组成。 1.接地体:为使电流入地扩散采用的与土壤成电气接触的金属部件。(接地体一般采用热镀锌钢材，钢管壁厚;应不小于3.5mm;

23、角钢应采用50*50*5mm;扁钢应采用40*4mm;圆钢直径应不小于8mm;焊接处应作防腐处理。,接地系统的组成及连接,2.接地引入线:把接地极连接到室内地线总汇集排(盘、柜、排)去的导线称为接地引入线。接地引入线宜采用40*4或40*5镀锌扁钢。 3.接地总汇集排:汇接地网接地极连接线与接地配线连接总等电位排(工作、保护、防雷合用一组接地体的联合接地方式),接地系统的组成及连接,4.接地配线:把必须接地的各部分连接到地线排或汇集排上去的导线称接地配线。 接地配线应注意的几点 A.直流电源工作接地线载面积，应根据直流供电回路允许压降确定。 B.各类设备保护接地线截面积，应根据最大故障电流确定。 C.严禁利用其他设备作电气连通的组成部分。 D.引出接地线应设标志。严禁在地线中加装开关及熔断器。,接地系统的组成及连接,一.通信设备的保护接地: A.机房内通信设备及其供电设备正常不带电的金属部分、进局电缆的保安装置接地端、电缆金属护套、光缆的加强芯均应作保护接地。 B.模拟通信设备的机架保护接地，可直接与引入机房内的直流电源工作地连通。数字通信设备机架保护接地，应从接地总汇集排或楼层汇集排上引入,接地系统的组成及连接,C.天馈线进入机房入口处应单独设置保护地排并直接从地网或总汇集排连接。 二.通信电源的接地 A.直流电源正极(负极)接地必须从总汇集排引入。 B.在电力变压器高、低