通信基站防雷檢測關(guān)鍵問題及接地要點(diǎn)分析
編輯：2021-06-14 13:29:06
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站分布廣、站址環(huán)境惡劣，非常容易遭受雷電襲擊，造成設(shè)備損壞、通信中斷等惡劣影響。鴻昇興防雷以實(shí)際案例來說明通信基站在線防雷接地系統(tǒng)檢測的要點(diǎn)，根據(jù)檢測結(jié)果，分別統(tǒng)計(jì)了鐵塔、地網(wǎng)、饋線、設(shè)備、電源系統(tǒng)等的防雷檢測情況，并給出了具體建議；根據(jù)檢測中遇到的情況，以及基站中常見的防雷接地檢測誤區(qū)，對比分析了開關(guān)電源不同接地模式的利弊，提出了基站運(yùn)營中應(yīng)該注意的事項(xiàng)，以減少防雷安全隱患。山西防雷公司
所謂移動通信就是移動體之間的通信，或移動體與固定體之間的通信。運(yùn)城防雷檢測
移動通信特點(diǎn)，主要是：
(1)移動性。就是要保持物體在移動狀態(tài)中的通信，因而它必須是無線通信，或無線通信與有線通信的結(jié)合。
(2)電波傳播條件復(fù)雜。因移動體可能在各種環(huán)境中運(yùn)動，電磁波在傳播時會產(chǎn)生反射、折射、繞射、多卜勒效應(yīng)等現(xiàn)象，產(chǎn)生多徑干擾、信號傳播延遲和展寬等效應(yīng)。忻州防雷檢測
(3)噪聲和干擾嚴(yán)重。在城市環(huán)境中的汽車火花噪聲、各種工業(yè)噪聲，移動用戶之間的互調(diào)干擾、鄰道干擾、同頻干擾等。晉中防雷檢測
(4)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。它是一個多用戶通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，必須使用戶之間互不干擾，能協(xié)調(diào)一致地工作。此外，移動通信系統(tǒng)還應(yīng)與市話網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等互連，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的。長治避雷檢測
(5)要求頻帶利用率高、設(shè)備性能好。
移動通信基站分布廣、站址環(huán)境惡劣，由于基站信號發(fā)射的特點(diǎn)，樓頂、山頂?shù)纫自饫讚魠^(qū)域極易成為基站站址。這類地區(qū)的基站有雷擊頻繁、雷擊侵入途徑多等不安全因素，因此通信基站設(shè)備很容易遭受雷擊而損害并且給運(yùn)營維護(hù)者帶來很大的困擾。大同避雷檢測
為了減少基站的雷擊損失，國內(nèi)通信運(yùn)營商投入了相當(dāng)?shù)娜肆Α⑽锪拓?cái)力進(jìn)行防雷檢測和改造等工作，但是，由于很多地區(qū)缺乏基站防雷的系統(tǒng)知識和正確的指導(dǎo)方案，導(dǎo)致現(xiàn)有防雷系統(tǒng)仍然存在很多不足，存在很多諸如接地系統(tǒng)混亂、防雷器安裝不規(guī)范等問題。朔州防雷檢測
鴻昇興防雷將以實(shí)際案例來說明通信基站在線防雷接地系統(tǒng)檢測的要點(diǎn)，以及基站中常見的防雷接地誤區(qū)。
1、基站防雷檢測誤區(qū)
有部分維護(hù)人員認(rèn)為基站防雷檢測就是測量地阻，接地電阻值小于 10 Ω 基站就算合格了。但是，有研究表明“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(jì)：10 Ω 以上的占 7%，5 Ω 以下的占74%，5~10 Ω 的占 19%?！边@只是說明雷害和基站的接地電阻值并沒有必然的聯(lián)系，而不是說明接地電阻值越大越好?；痉览仔Ч徒拥仉娮璨]有直接的關(guān)系，而與設(shè)備間存在的電位差有關(guān)。臨汾避雷檢測
設(shè)備損壞的通常原因：由于機(jī)房內(nèi)某些設(shè)備的電源線、信號線遭受直擊雷或者由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生過電壓時使自身電位抬高，而其他設(shè)備仍處于低電位的狀態(tài)。由于機(jī)房內(nèi)通信設(shè)備相互之間或通過電源線或通過信號線均有聯(lián)系，于是各設(shè)備間就形成了電位差，這種電位差大到一定程度就會導(dǎo)致設(shè)備絕緣及內(nèi)部元器件擊穿。
如圖 1 所示電源線引入的雷電流通過避雷器由開關(guān)電源接地線入地，由于開關(guān)電源接地線較長，造成開關(guān)電源與其他設(shè)備間產(chǎn)生較大電位差。大同防雷檢測
2、防雷檢測要點(diǎn)分析
2.1 鐵塔、通信桿及地網(wǎng)檢測
1）檢測情況統(tǒng)計(jì)
鐵塔的檢測主要是對塔頂避雷針、避雷針保護(hù)范圍，塔身引下線，塔基接地等方面進(jìn)行檢測。根據(jù)現(xiàn)場檢測，鐵塔部分的問題主要集中在塔基或鐵塔引下線未接地，有一些處于無地網(wǎng)狀態(tài)或者原有地網(wǎng)被破壞。山西避雷塔
按基站所處的位置可分為樓頂塔和落地塔。無地網(wǎng)情況主要集中在樓頂塔，被破壞的地網(wǎng)或地網(wǎng)不符合要求的主要集中在落地鐵塔。樓頂塔未接地主要原因是運(yùn)營商建設(shè)基站時未考慮接地情況，造成一部分基站自開通之時就處在無接地情況。落地塔主要是地網(wǎng)經(jīng)檢測不符合要求或現(xiàn)場判斷自建設(shè)時就無地網(wǎng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，本次檢測項(xiàng)目共計(jì) 213 個基站地網(wǎng)不符合要求，地網(wǎng)不符合率約為 13.7%，需要重新建設(shè)或整改。山西避雷驗(yàn)收
2）小結(jié)
基站地網(wǎng)通常由機(jī)房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)、變壓器地網(wǎng)組成。
機(jī)房地網(wǎng)由機(jī)房建筑基礎(chǔ)（含地樁）和外圍環(huán)形接地體組成。環(huán)形接地體應(yīng)沿機(jī)房建筑物散水點(diǎn)外敷設(shè)，并與機(jī)房建筑物基礎(chǔ)梁柱內(nèi) 2 根以上主鋼筋焊接連通。機(jī)房建筑物基礎(chǔ)有地樁時，應(yīng)將各地樁主鋼筋與環(huán)形接地體焊接連通。如專用電力變壓器設(shè)置在機(jī)房外，且距地網(wǎng)邊緣 30 m 以內(nèi)時，應(yīng)用水平接地體與地網(wǎng)焊接連通。距地網(wǎng)邊緣大于 30 m 時，可不與地網(wǎng)連通。對于接地電阻值偏大的基站應(yīng)根據(jù)以下情況分別處理。山西避雷塔
a）首先檢測土壤電阻率，如果土壤電阻率大于 1000 Ω·m，可不限制基站的地網(wǎng)接地電阻值，而應(yīng)以地網(wǎng)面積的大小為依據(jù)。地網(wǎng)等效半徑不宜小于 10 m，地網(wǎng)四角宜敷設(shè) 10~20 m 的熱鍍鋅扁鋼作輻射型接地體（見圖 2），且應(yīng)增加各個端口的保護(hù)和提高 SPD 通流容量、加強(qiáng)等電位連接等措施予以補(bǔ)償。山西避雷工程
b）如果土壤電阻率小于 1 000 Ω·m，也可用擴(kuò)大地網(wǎng)面積、增設(shè)水平接地體的方式降低接地電阻值。
2.2 機(jī)房檢測
機(jī)房外防雷檢測主要集中在饋線窗處無室外匯流排、室外匯流排未接地、室外匯流排接地不符合要求等情況。
由于室外匯流排經(jīng)常被偷盜?，F(xiàn)場檢測室外匯流排存在大量問題；基站無室外匯流排數(shù)量為627 個，有室外匯流排，未接地或者接地不符合要求的數(shù)量為139 個，室外排不符合率約為 49.1%。圖 3 示出的是無室外匯流排。
室外匯流排的作用是給天饋線金屬外皮接地用，國標(biāo) GB 50689-2011 對于天饋線接地有如下規(guī)定：“6.4.1 鐵塔上架設(shè)的饋線及同軸電纜金屬外護(hù)層應(yīng)分別在塔頂、離塔處及機(jī)房入口處外側(cè)就近接地；當(dāng)饋線及同軸電纜長度大于 60 m 時，則宜在塔的中間部位增加一個接地點(diǎn)。室外走線架始末兩端均應(yīng)接地，接地連接線應(yīng)采用截面積不小于 10 mm2 的多股銅線。6.4.2 饋線及同軸電纜應(yīng)在機(jī)房饋線窗處設(shè)一個接地排作為饋線的接地點(diǎn)，接地排應(yīng)直接與地網(wǎng)相連。6.4.3 接地排嚴(yán)禁連接到鐵塔塔角。”晉城防雷檢測
j 由于雷擊時位于塔頂（或建筑物樓頂）的天線電位會遠(yuǎn)高于機(jī)房內(nèi)的匯流排，因此，天饋線很容易將雷電引入機(jī)房。由天饋線進(jìn)入的雷電流會引起無線發(fā)射機(jī)入地雷電流增大、地電位升高，使無線發(fā)射機(jī)與傳輸、電源等相關(guān)設(shè)備間產(chǎn)生較大的電位差，造成雷害故障。采用饋線分流接地措施，可以減少進(jìn)入機(jī)房的雷電流。圖 4 示出的是天饋線接地示意圖。山西避雷檢測
2.2.2 室內(nèi)防雷檢測
根據(jù)全省檢測情況，機(jī)房內(nèi)問題主要集中在室內(nèi)匯流排上。主要存在以下幾種情況。
a）機(jī)房內(nèi)無室內(nèi)匯流排或室內(nèi)排被盜。
b）室內(nèi)匯流排接地方式錯誤。
2.2.3 設(shè)備接地
基站內(nèi)設(shè)備主要有開關(guān)電源、交流配電箱、電池、機(jī)架、信號發(fā)射主設(shè)備、光纜、天饋線系統(tǒng)等。
本次檢測問題主要集中在室外天饋線接地和室內(nèi)光纜加強(qiáng)芯接地上。由于前期運(yùn)營商在進(jìn)行光纜與機(jī)房內(nèi)機(jī)柜連接時未對光纜加強(qiáng)芯提出接地要求，所以現(xiàn)場檢測基本上光纜加強(qiáng)芯和外護(hù)層都未接地處理。太原防雷公司
2.2.4 電源系統(tǒng)檢測
電源系統(tǒng)的檢測是通信基站防雷檢測的重點(diǎn)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，雷擊造成的損壞 90％以上都與基站電源端口有關(guān)。
a）專用變壓器。因?yàn)榍捌谑┕ぴ蛭磳Ｓ米儔浩鞯鼐W(wǎng)提出過要求，所以專用變壓器未做地網(wǎng)是一個普遍存在的現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場檢測幾乎沒有對變壓器單獨(dú)做地網(wǎng)或所做的地網(wǎng)不合格，也未與機(jī)房地網(wǎng)可靠連接，所以變壓器損壞的情況經(jīng)常發(fā)生。根據(jù)本次檢測情況，有 509 個變壓器無地網(wǎng)，占全省總量的 32.6%。呂梁防雷檢測
b）交流配電箱。根據(jù)現(xiàn)場檢測，交流配電箱處電源第一級防雷器存在大量的問題。一般分為防雷器量級小、燈號指示顯示不正常、防雷器損壞、未安裝第一級防雷器等幾種常見情況。全省第一級防雷器不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的基站數(shù)量為 667 個，未安裝的基站數(shù)量為354 個，不符合率為 65.4%。
c）開關(guān)電源。經(jīng)過本次檢測發(fā)現(xiàn)開關(guān)電源內(nèi)交流電源第二級防雷器出現(xiàn)損壞，缺少模塊，不符合要求等情況，全省共計(jì)檢測出 279 個需要更換的防雷器，不符合率為 17.9%。忻州避雷檢測
2.2.5 小結(jié)
根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，雷擊造成設(shè)備損壞 90％以上都是與電源端口有關(guān)。而相對于基站前端的交流配電箱的接地，開關(guān)電源的接地更容易出錯。在現(xiàn)場檢測中，通常遇到 2 種接線方式（見圖5）。
模式 A 三地合一，接地參考點(diǎn)在開關(guān)電源內(nèi)部，是大多數(shù)基站防雷的接法，也是國標(biāo)和行標(biāo)推薦的做法。少數(shù)基站選擇模式 B 的接法，三地分別另外拉了接地線到總接地排，參考點(diǎn)在 3~5 m 外的總接地排，工作地和保護(hù)地分別串聯(lián)高頻抑制器，認(rèn)為這種方式能夠隔離地電位升的反擊。模式 B 的 C 級保護(hù)器則通過很長的接地線接到了總接地排。下面分 2 個部分進(jìn)行分析。山西避雷塔
2.2.5.1 接地參考點(diǎn)分析
在模式 B 中，按照防護(hù)模型圖中的接線方式，開關(guān)電源的工作地、保護(hù)地和防雷地分別接地，相當(dāng)于大 V型接地，接地線長度不可能完全相等，流入的雷電流也不會完全相同，并且由于保護(hù)地線和工作地線分別串聯(lián)了線圈接地，將導(dǎo)致工作地、保護(hù)地、防雷地三者電位不同，產(chǎn)生很大的電位差。運(yùn)城防雷檢測
假設(shè)接地線流入的雷電流相同均為 10 kA，由于串電感效應(yīng)，線圈電感量為 10 μH，接地線長差距 1 m。
3、總結(jié)
從本案例的檢測情況來看，出現(xiàn)的防雷安全問題比較嚴(yán)重，因此鴻昇興防雷建議各通信運(yùn)營商每年應(yīng)委托具有防雷檢測資質(zhì)的檢測單位對轄區(qū)基站進(jìn)行檢測，務(wù)必按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對有安全隱患的基站進(jìn)行改造，并且還應(yīng)完善以下工作。
a）加強(qiáng)對維護(hù)人員防雷知識培訓(xùn)，維護(hù)人員應(yīng)具備基站防雷基本知識。
b）定期檢查避雷器并確保避雷模塊沒有明顯發(fā)熱，對顯示失效的避雷模塊及過了有效期的避雷器應(yīng)及時更換。
c）定期巡查基站室內(nèi)、外匯流排是否完整，發(fā)現(xiàn)缺失及時補(bǔ)充。
d）雷雨季節(jié)基站的巡檢：應(yīng)檢查避雷器的失效指標(biāo)是否在正常狀態(tài)并檢查避雷器的斷路器是否斷開，尤其要檢測空氣開關(guān)是否跳開。
