摘 要:本文介绍了移动通信基站防雷接地的重要性,防雷接地系统的构成和基本要求,移动通信基站的防雷与接地。
关键词:移动通信基站;防雷; 接地
一、移动通信基站防雷接地的重要性
当今移动通信技术发展迅速,通常,由于移动通信基站BTS天线位于室外且架设的比较高,带电的云层会在天线上产生感应电荷。如果天线与大地之间有直流通路,则电荷可以通过大地泄放,而不至于积累起来,从而也不会因感应电荷在天线与大地之间产生高电位差而引起放电。
由于接地系统的质量往往成为避免雷击事故发生的关键,所以防雷问题往往成为BTS设备安装设计中的一个重要问题。对于山区内孤立山上的BTS,雷击事件更为频繁,更应该重视防雷接地系统的设计。
二、防雷接地系统的构成和基本要求
防雷接地系统是由大地、接地电极、接地引入线、地线汇流排、接地配线五部分组成的整体。
接地极有垂直打入地下的棒形接地极组(用扁钢或角钢)、钢板接地极组和水平辐射的带状接地极,也有用这几种形式混合组成的复合式地网的。垂直打入地下,然后用导线连接起来的方式比破土方式好。因为重填的泥土紧密性差,接地电阻大。此外。铁塔下面的接地电阻应尽量靠近铁塔底部。
接地引线不能用扁平编织线或绞合线,因为它们容易被腐蚀氧化,并且有较大的电感和互感,对泄放浪涌电流不利,故最好采用镀锌扁铁或¢16~¢18的螺纹钢。它与避雷针和接地体的连接建议采用烧焊,其烧焊接触缝长度应大于20cm,以防止大电流通过时因接触面小而发热引起严重脱焊。避雷针、引下线和接地体等整个防雷接地系统,最好采用相同的金属材料,以防止长期的电化学反应使接地线遭受腐蚀而接地不良。尤其要避免铜与镀锌铁制件直接接触,因为铜锌会在接触面上形成铜锌电池而很快腐蚀。当接地线从楼顶引下时,应防止靠近其他导体或与其作平行布置,即使其他导体接触、地也应该相隔2m以上。当接地引线必须穿金属管道时,则必须使引下线在被穿过的导线的两端与导线相连接,此金属也称为地线的连接线。
地线排一般分为室内接地排和室外接地排,室内接地排通常安装BTS、电源机柜较近且与走线架同高的墙上。室外接地线通常在馈管窗外附近(1m内)。接地排用铜排做成。自接地排至各种设备的连接电缆(称为接地线)要尽量短。最后,室内接地排通过一根单独的黑色接地线引至楼底接地极。室外接地排可用一根黑色接地线(95mm2)连接至楼底接地体。
防雷接地系统的要求主要体现在以下两个方面,①接地电阻的要求:接地电阻主要包括:土壤电阻、土壤和地电极之间的接触电阻、地电极自身电阻、接地引下线电阻等,由于后几种电阻很小,一般可忽略不计,所以接地电阻主要是指土壤电阻。降低接地电阻是实现雷电流泄流的关键, 系统设计时要正确规划、符合规范参数。②联合接地的要求:IEC(国际电工委员会)和ITU-T(国际电信联盟)的相关防雷接地设计规范中都不再有单独接地,而是建立公共地网以防雷,即电源地、工作地、保护地等在公共地线上连成电气一体化,以建立零电位参考电平平台。移动通信基站中,防雷接地为针对雷击防护采用的泄流接地;工作接地为直流电源接地;保护接地为室内设备机壳接地。
三、移动通信基站BTS接地的几种实际情况
1.利用现有的避雷带
当BTS所在大楼有较可靠的屋顶避雷带、防雷接地及工作接地时,BTS的接地应利用大楼现有的接地装置,但必须测试其接地电阻值。如果测试结果不符合要求。应增加接地体,使接地电阻满足≤5Ω的要求,如果大楼的防雷接地与工作接地分设接地体,而且经实际测试防雷接地装置的接地电阻大于工作接地电阻时,应增加接地体,使其阻值降到与工作接地的电阻相同或更小一些。天线、天线杆/塔、馈线及屋顶走线架与屋顶避雷带做可靠的连接,连接点不能少于两点。如果天线附近没有避雷带,则专设下引线沿外墙引至接地体,不要引入机房的接地排上。
2.大楼没有避雷带
当所在大楼没有现成的屋顶避雷带时,应架设一定数量的避雷针,使天线顶端处于避雷针的保护角之下,并同时将避雷针接地线直接引至楼下接地体。
3.BTS设有天线铁塔
当BTS设有铁塔时常采用三合一(即联合接地)系统。这种情况,一般都把整个机房设计在铁塔的避雷保护范围内,机房顶可以不设避雷带,但机房四周可以仍需埋设一闭合接地环,使机房的地电位均衡分布和缩短接地引线。这个闭合接地环与铁塔的均压接地环在地下连接在一起。铁塔的塔脚也应该互相连接起来,然后再多点与均压环相连。天线的同轴电缆必须安装在铁塔体内,以防止大电流贯穿同轴线。接地时需用大截面导体,才能达到电阻低,热量高、引线电感小、趋肤效应也小的要求。
四、移动通信基站的防雷与接地
1.供电系统的防雷与接地
(1)移动通信基站的交流供电应采用三相五线制供电方式。
(2)移动通信基站宜设置专用电力变压器,电力线宜采用具有金属护套或绝缘护套电缆,穿钢管埋地,并引入移动通信基站,电力电缆金属护套或钢管两端应就近可靠接地。
(3)当电力变压器设在站外时,对于低处年雷暴日大于20天、大地电阻率大于100Ω/m的暴露地区的架空高压电力线路,宜在其上方架设避雷线,其长度不宜小于500m。电力线应在避雷线地25°角保护范围内,避雷线(除终端杆外)应每杆做一次接地。为确保安全,宜在避雷线终端杆的前一杆上,增装一组氧化锌避雷器。
(4)当电力变压器设在站内时,其高压电力线应采用电力电缆从地下进站,电缆长度不宜小于200m,电力电缆与架空电力电缆连接处三根相线应加装氧化锌避雷器,电缆两端金属外护层应就近接地。
(5)移动通信基站交流电力变压器高压侧三根线,应分别就近对地加装氧化锌避雷器,电力变压器低压侧三根相线应分别对地加装无间隙氧化锌避雷器,变压器的机壳、低压侧的交流零线,以及变压器相连的电力电缆的金属外护层,应就近接地。出入基站的所有电力线均应在出口处加装避雷器。