1、通信機房防雷與接地通信機房防雷與接地主要內容 富蘭克林與避雷針富蘭克林與避雷針 雷擊的主要途徑雷擊的主要途徑 等電位連接等電位連接 接地電阻值接地電阻值 基站地網基站地網 電源電源SPDSPD的最大通流量與接地之間的關系的最大通流量與接地之間的關系 光纜內金屬構件接地的處理光纜內金屬構件接地的處理 饋線饋線SPDSPD是否需要安裝的問題是否需要安裝的問題 饋線接地點的處理原則饋線接地點的處理原則 防雷器的選擇防雷器的選擇一 富蘭克林與避雷針 避雷針的 發明者B Franklin 2006年是電學先驅B富蘭克林誕生三百周年。他在1706年1月17日生于美國波士頓。在大氣電學方面，他第一個發現雷電

2、是由電造成的。他發現閃電是一種電荷，這有很大的實際用途。他知道電流可被針尖吸引，但不知道閃電是否也會被吸引。一七五二年，他進行了有名的、但也是危險的實驗。實驗在費城郊野進行，在一個行雷閃電的日子，他把一只鑲有金屬在頂部的風箏放入云層去，連接風箏下端的線上則系著鑰匙，當行雷閃電之際，他即用手緊握鑰匙，當即感覺一種輕微的震動，流經拳頭，然後通過身體，進入地面。他事後說，那種震動有如電池所產生一樣。由此他證明了天電是一種放電現象，發明了避雷針。 圖1：富蘭克林放風箏進行雷電實驗 避雷針是是一根簡單的安裝在高層建筑物上的金屬針，稱為接閃器，再加上引下線和接地極，就成為一套完整的防護直擊雷的裝置。200

3、多年來避雷針有效地保護了各種建筑物和工業設施，避雷針的防雷原理就在于它能接閃雷電流，并順利地將其引導進入大地，而保護它下面的或它周圍的建筑物不受雷擊。避雷針泄放雷電流時，在其周圍將產生強烈的電磁幅射干擾。在以前，或者說對于普通的建筑物，機器，或人類，這種電磁幅射不會帶來顯著的危害。可是到了現代社會的今天，計算機和其它精密儀器設備在各行各業的大量應用，情況就不同了。 在這些精密儀器設備中，存在大量的微電子器件，特別是計算機芯片。在這些芯片中，集成著大量的微小的電子元件，它們很小，它們之間的絕緣也十分微弱。它們工作在幾伏的低電壓下。避雷針引導雷電流產生的強烈電磁幅射將在這些電子器件的回路中感應生成

4、過電壓，這種過電壓將有極大的可能性擊穿集成電路芯片中元件之間的絕緣，摧毀這些芯片，造成對這些精密儀器設備的不可彌補的損壞。 從上世紀70年代初期美國的消雷器到90年代初期的半導體消雷器、2000左右出現的各類優化避雷針,以及八十年代放射源避雷針，到的法國依麗（Helita）的Pulsar大氣高脈沖電壓避雷針（Atmospheric high pulse voltage lightning conductor），到九十年代的富蘭克林避雷針（Franklin conductor）、圣埃爾摩避雷針（Saint Elmo lightning conductor），到現在的各種型號的提前放電避雷針: 如

5、拓海通用（TOHI）的易敵雷（Indelec）（E.S.E）主動式提前放電避雷針;以及杜爾梅森的衛星（Satelit）提前放電避雷針，西班牙Ingesco公司的PDC系列主動式早期放電避雷針，等等。 這些都屬于非常規避雷針。半導體消雷器宣傳它對雷電有兩種作用.一是可以中和云中的電荷,二是可以限制雷電流的大小.而各類優化避雷針宣傳的主要作用是可以改變雷電流波形陡度,減小雷電流的幅值.其實這些都是人們為了市場制造出來的故事。 主動式提前放電避雷針(E.S.E）根據宣傳資料的介紹主要有兩個作用，一是它可以“主動放電”，或“提前放電”，或“早期放電”。即這些避雷針比普通避雷針具有更好的引雷性能。二是將

6、它的提前放電時間換算成提前放電距離后，相當于增加了避雷針的高度，從而可以增大保護半徑。在相同接地網（極）和引下線的情況下，一根等高的普通金屬針作接閃器與一支昂貴的洋避雷針作接閃器可以得到同樣的保護效果和保護半徑。 國際學術界對以法國為首的ESE避雷針，并對其提出的相應標準草案持完全否定的態度。17位屬于ICLP（International Conference on Lightning Protection，國際防雷保護會議）的科學委員會成員的科學家，簽發了一個聯合聲明，反對ESE避雷針技術。這些科學家代表了15個國家，包括美國、日本、英國、和12個大陸歐洲國家。 接閃器接閃器 建筑物的接閃器

7、（國家標準建筑物的接閃器（國家標準GB50057-94規定接閃器由避雷針、避雷帶、避雷網規定接閃器由避雷針、避雷帶、避雷網格）；建筑物柱內鋼筋；基礎接地體組成。格）；建筑物柱內鋼筋；基礎接地體組成。二 雷擊的主要引入途徑 雷電可以從基站通信設備四個接口影響移動通信基站的正常工作，如圖所示： 1）電源端口一直是雷電保護的重點，相關統計數據顯示，雷擊造成設備的損壞90以上都是與電源端口有關的接口。 2）天饋端口的雷電保護，標準規定SPD作為饋線可以選擇保護器件（不是必須的）。但對于饋線的雷電保護接地卻有明確的規定：鐵塔上架設的波導饋線、同軸電纜金屬外護層應分別在上、下端及進入機房入口處外側就近接地

8、，當饋線及同軸電纜長度大于60m時，其外護層宜在塔的中間部位增加一個接地連接點,接地連接線截面為不小于10mm2。 另外饋線的接地線應避免從雷電引下線，特別是從鐵塔角引接。當基站采用房頂鐵塔的方式時，饋線入口處的接地排必須接在地網上，而不宜接在房頂鐵塔的塔基上，從而避免雷電流直接進入機房。 3）信號及系統端口：由于基站為了實現無人值守，采用了環境監控裝置3)站內傳輸設備與基站發射機等相連的信號線，這些信號端口對于雷電的抗擾度是較弱的，基站經常有信號接口雷擊損壞的記錄，而且在采用屏蔽線時同樣有雷擊造成信號接口雷擊損壞的記錄，在K56內容中基站設備信號端口沒有提供耐受浪涌電壓（電流）指標要求，耐受

9、能力的依據沒有，怎能評判是否對信號端口進行保護（當然包括電源設備耐受浪涌電壓/電流的指標）。 4）接地端口主要是瞬間的電位升對設備的影響； 對于接地端口主要是瞬間的電位升對設備的影響，移動機房設備直流供電一般采用兩種形式：24V（直流負接地）和-48V（直流正接地），而這兩種形式的供電都是需要接地。當有雷擊通過地網泄放時，則會造成瞬間的電位抬升，這樣就使得直流電源正負極的瞬態電位差很大，造成設備敏感部位（整流模塊和收發信機等）損壞。由于地電位抬升有時會從前端（開關電源直流輸出口）引入損壞設備，也有可能從后端（用電設備如GSM的直流輸入口）引入損壞設備，所以應在直流電源的兩端分別加裝防雷器，形成

10、直流電源正、負極與地的瞬態等電位。 防止因地電位升高造成的電位反擊損壞設備。以往對阻性耦合，地電位升的影響僅僅是理論分析上，在實際應用的結果統計上，現場基站開關電源那邊的直流SPD雷擊損壞的情況還很少見，下面是在其它省、某地區直流SPD擊壞的照片，顯示了加在開關電源直流端SPD被雷電擊壞的狀況，從擊壞情況可以看出地電位升高產生的能量還是相當可觀的。因此基站開關電源直流SPD不是可裝可不裝的問題，在雷暴日較多、雷電強度較大的地區，特別是有鐵塔的基站，在開關電源的直流端一定需要加裝直流SPD進行保護。 曾遭雷擊損壞的設備：（變壓器、配電箱、穩壓器、整流模塊、空調主板、照明系統），（GSM或CDMA

11、設備的核心CPU、用戶板、監控、傳感器、消防控制板、小微波）。 這些設備的損壞的都是由于機房內某些設備的電源線、信號線遭受雷擊或有感應過電壓時，使得自身電位抬高。而其他設備仍處于低電位或零電位狀態，由于機房內設備通過電源線或信號線均有若干聯系，這樣就在設備間形成了等電位差，導致了設備的絕緣及內部元器件被擊穿所至。 機房設備的接地方式的等效圖一般如圖一所示，當有雷擊時，會在接地引線上產生較大的電位差，這個電位差有時足以使設備損壞。 設備A設備B地電位抬高U=Ldi/dt+IR零電位 這個電位差，可根據下式算出：這個電位差，可根據下式算出：U=Ldi/dt+IRU=Ldi/dt+IR，如引線長，如

12、引線長1m1m，入侵的雷電流為入侵的雷電流為20kA(8/20us),20kA(8/20us),則每米導線上的電壓降為則每米導線上的電壓降為3.6kV,3.6kV,如接地線長度為如接地線長度為5 5米則地電位抬高為米則地電位抬高為18kV18kV。 為了減小此電位差，可采取如圖所示的方法加以改造，這時的電位差，可根據為了減小此電位差，可采取如圖所示的方法加以改造，這時的電位差，可根據下式算出：下式算出：U=Ldi/dt+IRU=Ldi/dt+IR如引線長如引線長1m1m，入侵的雷電流為，入侵的雷電流為20kA(8/20us),20kA(8/20us),則每米導則每米導線上的電壓降為線上的電壓降

13、為3.6kV3.6kV，如果等電位連接點提高到，如果等電位連接點提高到a a點（點（a a至設備至設備B B之間為之間為0.5m, 0.5m, a a至至PEPE之間為之間為4.5m 4.5m ），則設備），則設備A A和設備和設備B B之間的電位差降為原來的十分之一之間的電位差降為原來的十分之一1.8kV1.8kV，此改造方法適用于機房設備較多的情況下使用。，此改造方法適用于機房設備較多的情況下使用。 采取右圖所示的方法采取右圖所示的方法改造后設備間的電位差會更低，效果更好。改造后設備間的電位差會更低，效果更好。 a設備A設備B地電位抬高U=Ldi/dt+IRa設備A設備Ba地電位抬高U=L

14、di/dt+IR3 通信用開關電源必須和電源一級通信用開關電源必須和電源一級SPD進行等電位連進行等電位連接接 移動基站機房設備的等電位連接，一般都忽略了移動基站機房設備的等電位連接，一般都忽略了一個至關重要的環節，就是一個至關重要的環節，就是開關電源與電源一級開關電源與電源一級SPD之間的等電位連接之間的等電位連接。因為一般從交流配電箱配送到開。因為一般從交流配電箱配送到開關電源的都是三相四線形式的電源，不做等電位連接關電源的都是三相四線形式的電源，不做等電位連接的等效形式如圖所示：的等效形式如圖所示： 被保護設備SPDU1U2U3以上是以上是SPD安裝后的殘壓示意圖。安裝后的殘壓示意圖。當

15、有雷電流時，其中：當有雷電流時，其中：U1為從配電箱到為從配電箱到SPD的連線上的殘壓；的連線上的殘壓；U2為為SPD自身的殘壓；自身的殘壓；U3為從為從SPD的接地端子到接地匯流排間連線的殘壓。的接地端子到接地匯流排間連線的殘壓。這時，加在被保護設備的上殘壓為：這時，加在被保護設備的上殘壓為：U改造前改造前=U1+U2+U3 SPD與被保護設備的等電位為了減小加在被保護設備上的殘壓，我們可以采取如圖所示的辦法，為了減小加在被保護設備上的殘壓，我們可以采取如圖所示的辦法，即在即在SPD的接地端子與被保護設備的接地匯流排間加一根等電位連接線。的接地端子與被保護設備的接地匯流排間加一根等電位連接線

16、。此時加在被保護設備上的殘壓為：此時加在被保護設備上的殘壓為：U改造后改造后=U1+U2 或或 U改造后改造后= U改造前改造前-U3當有雷電流（當有雷電流（8/20s s）時，在導線上產生的電壓降可按下式計算：）時，在導線上產生的電壓降可按下式計算： 假如引線長假如引線長1米，入侵的雷電流為米，入侵的雷電流為20kA（8/20us），則每米導線上），則每米導線上的電壓降為：的電壓降為：V= 11.44(H)20(kA)/8(s )+IR11.44(H)20(kA)/8(s )=3.6=3.6（kVkV） 4.1 機房內接地匯流排的改造機房內接地匯流排的改造在機房走線架上依據走線架的位置新設一

17、組環形（日字形或口字形）接地在機房走線架上依據走線架的位置新設一組環形（日字形或口字形）接地匯流排，材料采用匯流排，材料采用303mm銅排。要求環形接地匯流排為全封閉的且電銅排。要求環形接地匯流排為全封閉的且電氣連通。環形接地匯流排在靠近墻壁的兩側用膨脹螺栓和絕緣子將其固定氣連通。環形接地匯流排在靠近墻壁的兩側用膨脹螺栓和絕緣子將其固定在墻壁上，位于走線架上的兩側可用螺釘直接固定在走線架上。根據實際在墻壁上，位于走線架上的兩側可用螺釘直接固定在走線架上。根據實際情況，位于走線架上的接地排可豎立在走線架上，也可橫放在走線架上。情況，位于走線架上的接地排可豎立在走線架上，也可橫放在走線架上。接地引

18、下線應就近與環形接地匯流排可靠連接。對于公用建筑或租用民房接地引下線應就近與環形接地匯流排可靠連接。對于公用建筑或租用民房還應將房間里柱子的柱鋼筋敲出，也與接地匯流排電氣連通。還應將房間里柱子的柱鋼筋敲出，也與接地匯流排電氣連通。 機房內各設備應用不銹鋼螺釘就近與環形接地排可靠連接。包括交流配機房內各設備應用不銹鋼螺釘就近與環形接地排可靠連接。包括交流配電箱、開關電源、電箱、開關電源、GSM設備、設備、SDH設備、設備、DDF、環境監控設備、走線架、環境監控設備、走線架、金屬門窗等。金屬門窗等。 特別說明：特別說明：如果機房內空間位置、設備擺放的情況不能完全做環形地如果機房內空間位置、設備擺放

19、的情況不能完全做環形地排，可采用將局部設備做環形地排后，再與其他設備電氣連通。排，可采用將局部設備做環形地排后，再與其他設備電氣連通。 4 4 接地電阻值接地電阻值原來所有通信局（站）的防雷檢測技術人員，特別是來自氣象局防雷中心的檢測人員，一提到建筑物、通信局（站）防雷接地檢測，第一反映的是接地電阻的檢測，檢測合格判斷是接地電阻值是否符合各類標準的要求，好象只要接地電阻符合要求，那么建筑物、通信局（站）防雷接地問題就解決了，防雷檢測工作就完事大吉了！。建筑物、通信局（站）地網的接地電阻基本上是人們對于防雷接地合格判定的唯一依據。ITU2003年接地手冊認為：為進行防雷，也難以設立人員保護所需的

20、明確的接地電阻。直擊雷所帶來的電流從幾百到30萬安培不等，這種電流如果經過的電阻為1歐姆，理論上能產生非常危險的電勢。只試圖達到1歐姆的電阻，這是不合理的。有經驗表明，如果接地電阻為10歐姆，對大樓、變壓器、傳輸線路、塔和其它外露構件的防雷保護就變得非常可靠。本標準是2006年3月6日頒布的，其實作為標準的主要起草人，當時作為另外一個標準的主要起草人，已經完成了YD5098-2005通信局（站）防雷接地工程設計規范的報批稿，雖然YD5098-2005的條款在這以后有所變化，但標準的內容及核心沒有任何變化，在新的標準中已經將通信局（站）接地合格的判定依據從接地電阻值變換為另外一種方式。 例如：對

21、于綜合通信大樓、數據通信局或者市話局其地網應利用建筑體基礎部分混凝土內的鋼筋和圍繞建筑體四周敷設的環形接地體（由垂直和水平接地體組成）及與之相連的電纜屏蔽層和各類管線相互焊接組成。在標準中沒有提及綜合通信大樓地網的接地電阻問題，這里僅對地網的組成提出了明確的要求，但其地網接地電阻值被認為可以忽略。中訊郵電設計院在1998年以來對全國各個運營商通信局（站）改造時，這一觀點得到了廣泛應用。在我們咨詢改造得通信局（站）一般都是將原有局站內建筑物地網及機房進行連接，構成環形地網。接地電阻值沒有檢測過、也不考慮局方提供的接地電阻值（僅僅作為參考），防雷接地改造后的局（站）經過多年的統計，基本上沒有雷擊發

22、生設備擊壞的記錄。 綜上所述，由于通信局（站）聯合接地利用建筑物其鋼筋混凝土基礎已經是可以獲得可得到的最低接地電阻值以及設備在此條件下可能得到的接地電阻值。隨著技術的進步，工程設計實踐應用的逐漸深入，特別是模擬技術與數字技術的發展、銅線與光纖技術的演變引起的差別，原來模擬技術由于實線引起的的局間電位問題，已經得到解決。因此標準中沒有再提及交換設備對接地電阻值的要求，標準的條文是嚴格的，既對所有建筑物地網進行環形連接方式組成的最大面積，來代替對接地電阻值大小的要求。世界各個國家對于基站的接地電阻都有明確的規定，世界著名的移動通信設備生產商也在標準中明文規定了接地電阻值，按照原YD5068-199

23、8移動通信防雷接地設計規范的要求，基站接地電阻要求為5，接地電阻5的要求是否能滿足基站防雷的需要，接地電阻5的要求在大地電阻率較高的地區是否能夠達到呢？。通過中訊郵電咨詢設計院對這個問題長達10幾年的時間，最早的研究成果發表在廣東全國微波站防雷會議上一篇微波站地網優化設計問題的考慮與接地電阻的測量的論文，該文改變人們固有的傳統觀念，并被當時多個省微波局列為規范，做為解決接地電阻問題的辦法，后來我們和廣東移動合作的移動通信基站地網優化設計及新型綜合防雷接地解移動通信基站地網優化設計及新型綜合防雷接地解決方案決方案，以及與廣東移動通信有限責任公司江門分公司的移動通信移動通信基站防雷接地科學研究基站

24、防雷接地科學研究的合作項目先后在項目中得到應用，結果證明該論點是正確的，而且在其他省基站也得到了廣泛得應用。新的標準基本上對基站的接地電阻是這樣處理的：當基站所在地區大地電阻率較低時，基站地網接地電阻一般不大于10，當采用環形接地時，地網面積一般應大于100m2；當基站的土壤電阻率大于1000m時，可不對基站的接地電阻予以限制，但要求其地網的等效半徑應大于等于20m，并在地網四角加以10m20m輻射型接地體。地網環形接地體的周邊可以根據地形、地理狀況決定其形狀。 五基站地網五基站地網5.1 5.1 基站地網的組成基站地網的組成移動基站地網由機房地網、鐵塔地網或者由機房地網、鐵塔地網和變壓器地網

25、組成，基站地網應充分利用機房建筑基礎（含地樁）、鐵塔基礎內的主鋼筋和地下其它金屬設施作為接地體的一部分。 1）機房地網：機房地網應沿機房建筑物散水點外設環形接地裝置，同時還應利用機房建筑物基礎橫豎梁內兩根以上主鋼筋共同組成機房地網。當機房建筑物基礎有地樁時，應將地樁內兩根以上主鋼筋與機房地網焊接連通。2）鐵塔地網：當鐵塔位于機房旁邊時，應采用40mmx4mm的熱鍍鋅扁鋼將鐵塔地基四角塔腳內部金屬構件焊接連通組成鐵塔地網，其地網網格尺寸不應大于3m3m，其周邊為封閉式，鐵塔地網與機房地網之間應每隔3m5m相互焊接連通，連接點不應少于兩點。 3）變壓器地網：當電力變壓器設置在機房內時，可共用機房及

26、鐵塔地網組成的聯合地網；當電力變壓器設置在機房外，且距機房地網邊緣大于30m時，宜設獨立地網；若電力變壓器設置距機房地網邊緣30m以內時，變壓器地網與機房地網或鐵塔地網之間應連接焊通，一般宜在兩處連通焊接連通，以相互組成一個周邊封閉的地網。5.2 5.2 基站不同構筑物地網形式基站不同構筑物地網形式1）鐵塔建在機房上的地網 當鐵塔位于機房屋頂時，鐵塔四腳應與樓（房）頂避雷帶就近不少于兩處焊接連通，機房鐵塔除利用建筑物框架結構建筑四角柱內的鋼筋作為雷電引下線外，且在鐵塔避雷針上設置專門雷電引下線（若鐵塔金屬構件電氣連續可靠，鐵塔避雷針可以不設置專門雷電引下線），在天線鐵塔避雷針引下線所接的垂直接

27、地體周圍施放液狀長效降阻劑，這樣有利于增加雷電流的泄流能力。接地系統除利用建筑物自身的基礎還需要外設環形地網為其接地裝置，同時應在機房地網四角設置20米左右的水平接地體作為輻射式接地體，以利散流。機房內的接地排分為一側單獨設立或者兩側各一個接地排的方式。2）鐵塔四角包含機房的地網 移動通信機房為框架結構建筑，機房包含在鐵塔四角之內，鐵塔避雷針應專門設404的熱鍍鋅扁鋼作為雷電引下線（若鐵塔金屬構件電氣連續可靠，鐵塔避雷針可以不設置專門雷電引下線），接地系統應利用建筑物自身的基礎和鐵塔四角外設的環形地網為其接地裝置，接地網的面積最小應大于1515mm。若土壤電阻率大于1000m時采在原地網的基礎

28、上加附加輻射形接地體，即在地網的四個角向外輻射20m左右的水平接地體，在水平接地體終端附加垂直接地體，其水平接地體四周采用長效降阻劑處理。機房的接地排分為一側單獨設立或者兩側各一個接地排。3）鐵塔建在機房旁邊的地網 將機房、鐵塔、變壓器地網相互獨立的地網相互連通組成一個聯合地網，如果土壤電阻率較高的地區，再在鐵塔地網遠離機房一側的鐵塔兩角采用輻射型接地體，并在輻射型水平接地體周圍采用液狀長效降阻劑處理。4）自立式鐵塔或者通信桿塔的地網 自立式鐵塔一般采用塔基基礎內的金屬作為接地體，自立式鐵塔接地系統應和建筑物的接地以及避雷帶相連，宜圍繞機房做一個地網，其地網應與自立式鐵塔地兩端相連。當使用通信

29、桿塔時，宜圍繞桿塔3m遠范圍設置封閉環形（矩形）接地體，并與桿塔地基鋼板四角可靠焊接連通。桿塔地網應與機房地網每隔3m5m相互焊接連通一次。5）利用辦公樓、大型建筑作為機房的地網 機房建在辦公樓、大型建筑的地網，應充分利用建筑物自身各類與地構成回路的金屬管道（如消防水管），并與大樓頂避雷帶上或者在大樓頂的避雷網預留的接地端多次連接，在條件允許的情況下，應將機房內幾根柱子內的鋼筋與大樓頂避雷帶上或者在大樓頂的避雷網預留的接地端相互連在一起作為基站的接地。6）土壤電阻率較高、有引外接地時鐵塔建在機房旁邊時地網、桿塔建在機房旁邊時典型地網的設計6 6 電源電源SPDSPD的最大通流量與接地之間的關系

30、的最大通流量與接地之間的關系由于基站防雷接地對于接地電阻值放寬了要求，基站接地電阻值不是那么重要了，但基站防雷接地系統確是必須的！。接地網最佳面積的大小確是非常重要的。一個接地地網的面積不論有多大，在工頻時，是可以把接地體的表面近似地看成等位面，故接地網全部面積都能得到利用。但是，許多根接地體在地中構成的網狀接地體，在沖擊電流的作用下，當土壤電阻率和介電系數一定時，接地網的沖擊等效半徑就是一個常數，而沖擊等效半徑要比接地網面積的等值半徑小得多，即在沖擊電流的情況下，僅僅利用接地網很小的一塊面積。在工頻時，接地電阻之所以和接地網面積的平方根成反比，是因為接地網上的電位比較均勻，全部接地體都起著散

31、流作用，接地網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，接地網的電位呈現不均勻性，離開雷電流引入點愈遠的地方，接地體上的電位就愈低，甚至電位為零，其變化規律按指數曲線衰減，只有雷電流引入點附近一塊接地網才起著散流作用，而且散流的程度與這一塊面積上的電位分布成正比。雷擊電流通過接地系統流入大地，接地網提供了泄流渠道，接地電阻的增加，自然反擊地電位提高，由地電位施加在電源配電線上的對地電壓或者地對線電壓增加了。由于電流幅值很大，在接地體周圍形成強大的電場，土壤呈現的電阻率，也受到電場強度的影響，隨著電場強度增加，也就是隨著電流密度的增加，土壤電阻率隨之減少，接地體周

32、圍電場強度達到一定數值時，電壓和電流不是直線關系，而呈現非線性，等效于接地電阻減小。地網接地電阻與引外線路的耐雷水平成反比，根據基站所在地區的土壤電阻率的情況，在條件允許的情況下，盡可能地降低基站地網的接地電阻，這是提高線路耐雷水平的基礎。地網設計時，在大地電阻率較高的情況下，采取對地網優化設計的方式，表面上忽視了地網接地電阻值的大小要求，其實接地電阻值不可避免的增加了，從而導致地網地電位升高，由此提高SPD最大通流容量的量級是必須的。 7 7 光纜內金屬構件接地的處理光纜內金屬構件接地的處理進入基站的光纜，其內部金屬構件加強芯和光纜PVC塑料內金屬護層的接地非常重要，按照ITU K25光纜的

33、接地有兩種方式，一是將光纜的金屬構件直接接地，另外是將光纜的金屬構件斷開不接地。在基站采用的方式是前者。由于光纜一般都是架空引入機房的，長距離架空光纜可能將雷電引入機房，懸掛光纜的鋼絞線一般可以通過加絕緣子將光纜的金屬構件斷開不接地或鋼絞線直接接入基站地網的方式泄放雷電流。但光纜只有進入基站后，才能將光纜鋼芯和金屬護層接地。如果有光纜接頭盒，則光纜鋼芯和金屬護層在接頭盒內接地，然后再引到光端機或綜合柜中，光纜鋼芯和金屬護層接地不良的話，最多在光纜接頭盒附近對地發生放電現象。如果光纜進入基站后直接進入綜合柜，按照規定將光纜鋼芯和金屬護層直接接在專用的接地端上，并用不少于16平方毫米的多股銅線引到

34、站內第一級匯流排接地。但由于光纜鋼芯容易接地，而光纜金屬護層在施工時往往不注意，沒有或接地不良，引起光纜鋼芯和金屬護層之間的電位差，雷擊時光纜金屬護層在雷電的作用下，對光纜鋼芯的接地端放電，輕者金屬護層在雷電的作用下，拉弧產生與接地端放電，重者致使光纜塑料外層燃燒。燃燒的后果非常嚴重，圖1是西南地區光纜塑料外層燃燒后的嚴重后果，光纜燃燒后導致饋線燃燒的情況。8 8 饋線饋線SPDSPD是否需要安裝的問題是否需要安裝的問題ITU K.56無線通信基站的雷電防護是ITU-T K系列標準中有關移動通信基站防雷接地的技術性標準，最后的修訂版本于2003年頒布，該建議提供了天線塔同軸電纜的內外導體間是否

35、安裝 SPD的計算方法，其中雷電流峰值取自首次雷擊，而di/dt取自后續雷擊，此時條件最嚴酷。饋線電纜橫向電壓的計算如下式： 式中， Ic：臨界雷電流 kA zt：饋線單位長度的轉移阻抗 /m :：天線塔因子 無量鋼 L：同軸電纜長度 m rc：同軸電纜的幾何平均半徑 mm rall：導體束中所有導體的幾何平均半徑之和 mm橫向電壓與接至電纜的設備界面的耐受能力比較，如果橫向電壓大于設備界面的耐受能力，則必須安裝SPD,如果橫向電壓小于設備的耐受能力則無須安裝SPD。通過對管式塔、三角塔、四角塔的計算，饋線電纜的橫向電壓范圍為0.0060.050kV。不同雷暴區的饋線電纜的橫向電壓如下表：這些

36、計算結果表明，所有數據都低于ITU所討論的無線設備的耐受能力, 在這最嚴酷的計算條件下，計算結果可以明確表明，移動通信基站天饋線一般不需要安裝SPD進行保護的。如果基站采用微波中繼的方式，微波的電纜采用的是多芯同種電纜（電源、控制、信號），應在機房內微波機直流端口加裝保護器。因為雷擊鐵塔時，電纜饋線上的電源線的電位上升，其上升的幅度為地網電壓與塔身電壓之和，而機房內部電源系統電位上升幅度為地網電壓，兩者之間的壓差可能導致微波設備的損壞。9 9 饋線接地點的處理原則饋線接地點的處理原則基站饋線由于在避雷針的保護下，根據雷電保護區的劃分，直擊雷不可能直接擊到造饋線上，數十米的饋線為了等電位連接、就

37、近接地泄流的需要，一般要求鐵塔上敷設的同軸電纜金屬外護層及饋線應分別在天線處、離塔處以及機房入口處外側就近接地；當饋線及其它同軸電纜長度大于60m時，宜在鐵塔中部增加一個接地點，室外走線架始末兩端均應接地。根據電磁兼容的原理，饋線在機房入口處外側需要就近接地，而且同軸線的接地引線應在機房外直接與地網連接接地方式。對于鐵塔在機房附近的情況由上圖所示。但對于建在機房上面的鐵塔，饋線的塔下接地點就非常重要了。從雷電流的分配模型可以看出，當雷擊避雷針的情況，95% 以上的雷電涌電流流經大樓的立柱、墻壁。避雷針引線中的雷電流僅僅是百分之幾的比例。而且入侵大樓的雷電流幾乎全部集中在外墻，大樓內的柱子中的電

38、流僅占百分之幾以下。大樓內的雷電流幾乎全是沿縱向柱子入侵，除房頂外，橫向電流很少。那么避雷針引線中的雷電流僅僅是百分之幾的比例，對于鐵塔保護的饋線系統電磁場感應的電流更小可憐！。計算結果表明，當直擊雷的雷電流是100kA時，流經每個鐵塔的四角塔體鋼結構的雷電流，假設是均勻分配的情況，即25kA/每塔體結構，此時由雷電電磁場在饋線感應電流不超過1kA。在4.5節對管式塔、三角塔、四角塔的計算，饋線電纜的橫向電壓范圍僅為0.0060.050kV。尚若對于建在機房上面的鐵塔，饋線的塔下接地點，如果不是直接接在地網上，而是接在鐵塔塔體的一角的話，雷電流的分布就大不一樣了，原本通過鐵塔塔體、建筑物柱子鋼

39、筋流入大地的25kA/每塔體的雷電流，就分為兩過渠道，雷電流一是通過建筑物柱子鋼筋流入大地，二是由雷電電磁場在饋線不超過1kA感應電流加上由塔體、塔角分流到饋線、設備外殼、接地線流入大地的雷電流，變為數千安、甚至10kA以上，即增加了雷電流流入基站機房的渠道與量級。江門基站主要是鐵塔建在機房上面的機房，在防雷接地改造中，將接在鐵塔角的饋線接地線改為了直接接入地網的方式。1010、 SPDSPD的分類及功能要求的分類及功能要求 10.110.1浪涌保護器浪涌保護器 浪涌保護器（浪涌保護器（Surge Protective DevicesSurge Protective Devices簡稱簡稱SP

40、DSPD）在通信局）在通信局（站）是用于各類通信系統對各種雷電電流、操作過電壓等進行保（站）是用于各類通信系統對各種雷電電流、操作過電壓等進行保護的器件。護的器件。SPDSPD可以分為：可以分為： 1 1）開關型（間隙型）開關型（間隙型）SPDSPD（ Switching type SPDSwitching type SPD） 安裝在一般建筑物外安裝在一般建筑物外, , （按照（按照IEC 1312-3IEC 1312-3的要求，一般用在的要求，一般用在LPZ0B- LPZ1LPZ0B- LPZ1區）用于電源系統的區）用于電源系統的SPDSPD，開關型，開關型SPDSPD由放電間隙、石墨由放電

41、間隙、石墨等材料組成，或者由間隙和限壓型器件組合的等材料組成，或者由間隙和限壓型器件組合的SPDSPD。 2 2） 限壓型限壓型SPD Voltage limiting type SPDSPD Voltage limiting type SPD 安裝在防雷區建筑物內的安裝在防雷區建筑物內的SPDSPD，可疏導，可疏導8/208/20 s s的模擬雷電沖擊電的模擬雷電沖擊電流。限壓型流。限壓型SPDSPD一般由氧化鋅壓敏電阻（一般由氧化鋅壓敏電阻（MOVMOV）或半導體放電管（）或半導體放電管（SADSAD）等元器件組成，在通信局（站）推薦使用限壓型等元器件組成，在通信局（站）推薦使用限壓型SP

42、DSPD。 另外由另外由MOVMOV與濾波器、半導體放電管（與濾波器、半導體放電管（SADSAD）與）與MOVMOV等電路可以組等電路可以組成混合型成混合型SPDSPD。9.2 9.2 在通信局（站）不允許使用的在通信局（站）不允許使用的SPDSPD類型類型 10.2.1 10.2.1 開關型（間隙型）及其組合型開關型（間隙型）及其組合型 標準中提及了開關型及開關組合型電涌保護器不應在通信局標準中提及了開關型及開關組合型電涌保護器不應在通信局( (站站) )低壓配電系統中使低壓配電系統中使用，其主要依據是：其一：在中華人民共和國通信行業標準用，其主要依據是：其一：在中華人民共和國通信行業標準Y

43、D1235.1-2002YD1235.1-2002通信局通信局( (站站) )低壓配電系統用電涌保護器的技術要求低壓配電系統用電涌保護器的技術要求、YD1235.2-2002YD1235.2-2002通信局通信局( (站站) )低壓配電低壓配電系統用電涌保護器的測試方法系統用電涌保護器的測試方法、YD5098-2005YD5098-2005通信局站防雷接地設計規范通信局站防雷接地設計規范）標準）標準中均已規定其不宜在除中均已規定其不宜在除N-PEN-PE以外的其它保護模式下使用，而從目前通信局以外的其它保護模式下使用，而從目前通信局( (站站) )低壓配低壓配電系統使用情況來看，諸如由于其在通

44、信局電系統使用情況來看，諸如由于其在通信局( (站站) )使用中存在工頻續流造成通信局使用中存在工頻續流造成通信局( (站站) )燃燒事故和由于其響應時間配合失調造成被保護設備的雷擊事故等問題很多，實踐證燃燒事故和由于其響應時間配合失調造成被保護設備的雷擊事故等問題很多，實踐證明其科學性、安全性、可靠性和穩定性都是無法同限壓型電涌保護器相提并論的；而明其科學性、安全性、可靠性和穩定性都是無法同限壓型電涌保護器相提并論的；而從目前通信局從目前通信局( (站站) )低壓配電系統使用情況來看，諸如由于其在通信局低壓配電系統使用情況來看，諸如由于其在通信局( (站站) )使用中存在使用中存在工頻續流造

45、成通信局工頻續流造成通信局( (站站) )燃燒事故和由于其響應時間配合失調造成被保護設備的雷擊燃燒事故和由于其響應時間配合失調造成被保護設備的雷擊事故等問題很多，實踐證明其科學性、安全性、可靠性和穩定性都是無法同限壓型浪事故等問題很多，實踐證明其科學性、安全性、可靠性和穩定性都是無法同限壓型浪涌保護器相提并論的；直擊雷雷擊通信局涌保護器相提并論的；直擊雷雷擊通信局( (站站) )并侵入到并侵入到0B0B區域是極小概率事件，即使區域是極小概率事件，即使發生，開關型以及開關組合型發生，開關型以及開關組合型SPDSPD使通信局使通信局( (站站) )不造雷害的幾率也是極小的，開關型以不造雷害的幾率也

46、是極小的，開關型以及開關組合型及開關組合型SPDSPD有以下問題：殘壓高達有以下問題：殘壓高達4000V,4000V,兩級保護器之間的去耦距離要求大于兩級保護器之間的去耦距離要求大于1515米米 移動通信基站機房太小，第一級（移動通信基站機房太小，第一級（B B級）、級）、C C級兩級保護器之間的距離，難以滿足去級兩級保護器之間的距離，難以滿足去耦距離要求耦距離要求,動作時間較慢動作時間較慢SS級級, ,間隙型保護器雷擊電流放電時，電極電弧可瞬間產間隙型保護器雷擊電流放電時，電極電弧可瞬間產生生70007000度的高溫，間隙型保護器滅弧腔中會排出高速電離氣體，爆炸式的氣體伴隨火度的高溫，間隙型

47、保護器滅弧腔中會排出高速電離氣體，爆炸式的氣體伴隨火花產生巨大沖擊力。從殘壓、退耦距離、火花氣體、響應時間等因素來看，間隙型在花產生巨大沖擊力。從殘壓、退耦距離、火花氣體、響應時間等因素來看，間隙型在通信局站使用將危及通信系統的安全運行。通信局站使用將危及通信系統的安全運行。 在雷電強度較大的地區使用間隙型或組合型雷電電流保護器情況看：在雷電強度較大的地區使用間隙型或組合型雷電電流保護器情況看：第一級（第一級（B B）級使用）級使用10/350S10/350S間隙型保護器造成大量基站通信設備大間隙型保護器造成大量基站通信設備大規模受到雷電損壞（如果安裝規模受到雷電損壞（如果安裝8/20S8/2

48、0S限壓型限壓型100kA100kA的保護器這類情況是不的保護器這類情況是不可能出現的）；可能出現的）；間隙型與限壓型能量配合之間存在火花放電盲點，致使間隙型不動作，間隙型與限壓型能量配合之間存在火花放電盲點，致使間隙型不動作，造成第二級（造成第二級（C C級）保護器承受較高的雷電流，級）保護器承受較高的雷電流，C C級保護器被雷電擊壞；級保護器被雷電擊壞；間隙型雷電電流型保護器對雷電的響應時間過慢，致使全部雷電流通間隙型雷電電流型保護器對雷電的響應時間過慢，致使全部雷電流通過過C C級限壓型保護器，造成級限壓型保護器，造成C C級保護器被雷電擊壞；級保護器被雷電擊壞；間隙型殘壓過高、兩級（間

49、隙型殘壓過高、兩級（B B級、級、C C級）去耦距離不足，保障不了通信設級）去耦距離不足，保障不了通信設備的安全運行；備的安全運行；爆炸式的氣體伴隨火花產生巨大沖擊力將防雷箱箱體沖開；間隙型不爆炸式的氣體伴隨火花產生巨大沖擊力將防雷箱箱體沖開；間隙型不能滿足所有雷電頻譜的保護要求，自身安全都不能保障。能滿足所有雷電頻譜的保護要求，自身安全都不能保障。 因此通信局因此通信局( (站站) )防雷所考慮的主要任務是通過選擇符合標準等級防雷所考慮的主要任務是通過選擇符合標準等級( (如如通流容量為：通流容量為：150kA150kA、120kA120kA、100kA100kA、80kA80kA) )的限

50、壓型電涌保護器進行的限壓型電涌保護器進行感應雷防護，從通信局站實際運行情況來看，對于防雷工程設計施工符合感應雷防護，從通信局站實際運行情況來看，對于防雷工程設計施工符合YD5098YD5098標準的通信局（站），限壓型電涌保護器是目前最佳和最合理的選標準的通信局（站），限壓型電涌保護器是目前最佳和最合理的選擇。擇。 10.2.2 C 10.2.2 C級防雷模塊并聯的大通流量防雷器不能使用級防雷模塊并聯的大通流量防雷器不能使用 標準表中還提及了第一級大通流容量的防雷箱不得用標準表中還提及了第一級大通流容量的防雷箱不得用“C C級防雷級防雷模塊模塊”并聯組裝制作。這主要是基于以下兩個原因：并聯組裝

51、制作。這主要是基于以下兩個原因： 1 1）“C C級防雷模塊級防雷模塊”一般用在開關電源內部，并且模塊可以插拔，一般用在開關電源內部，并且模塊可以插拔，模塊為氧化鋅壓敏電阻型，而氧化鋅壓敏電阻是一種非線性電阻，模塊為氧化鋅壓敏電阻型，而氧化鋅壓敏電阻是一種非線性電阻，其等效阻抗會隨外加電壓不同而顯著變化，表現出非常強的非線性其等效阻抗會隨外加電壓不同而顯著變化，表現出非常強的非線性伏伏- -安特性。當用壓敏電阻進行并聯組合時，均流技術是非常關鍵和安特性。當用壓敏電阻進行并聯組合時，均流技術是非常關鍵和復雜的，它不是對器件進行簡單的參數篩選，而是要在全工作區間復雜的，它不是對器件進行簡單的參數篩

52、選，而是要在全工作區間上逐一進行伏上逐一進行伏- -安特性匹配。通常，壓敏電阻的動作電壓（直流參考安特性匹配。通常，壓敏電阻的動作電壓（直流參考電壓）的容差范圍是標稱電壓的正負電壓）的容差范圍是標稱電壓的正負10%10%，再加上伏安特性的分散性，再加上伏安特性的分散性，如果不在全工作區間上進行伏如果不在全工作區間上進行伏- -安特性分選和匹配，僅進行簡單的并安特性分選和匹配，僅進行簡單的并聯組合，在雷電流沖擊下，動作電壓低的鏈路首先動作，引起弱點聯組合，在雷電流沖擊下，動作電壓低的鏈路首先動作，引起弱點擊穿，造成該鏈路中壓敏電阻率先非預期劣化或失效，顯然此時并擊穿，造成該鏈路中壓敏電阻率先非預

53、期劣化或失效，顯然此時并聯后的通流量并不會有明顯提高。壓敏電阻的非線性越強，這種不聯后的通流量并不會有明顯提高。壓敏電阻的非線性越強，這種不均勻性就越大。另外，電感在高頻大電流下的電壓降很大，所以并均勻性就越大。另外，電感在高頻大電流下的電壓降很大，所以并聯技術的另一個關鍵技術就是每一鏈路的等阻抗設計。聯技術的另一個關鍵技術就是每一鏈路的等阻抗設計。 2 2）“C C級防雷模塊級防雷模塊”的過流、過熱保護技術是建立在的過流、過熱保護技術是建立在40kA40kA以下通以下通流容量基礎之上的，這同空氣開關的分斷能力概念是一樣的，超過流容量基礎之上的，這同空氣開關的分斷能力概念是一樣的，超過了閾值就

54、無法談可靠性了。另外，就是在通流容量了閾值就無法談可靠性了。另外，就是在通流容量40kA40kA以下，從實以下，從實際應用情況看，仍有較多的國內外公司的模塊式際應用情況看，仍有較多的國內外公司的模塊式SPDSPD的過流、過熱保的過流、過熱保護是不可靠的，造成了不少設備損壞和機房燃燒事故。而用護是不可靠的，造成了不少設備損壞和機房燃燒事故。而用“C C級防級防雷模塊雷模塊”并聯組合而成的并聯組合而成的B B級防雷器，由于其內部用于組合的防雷模級防雷器，由于其內部用于組合的防雷模塊存在特性各異、均流失調等情況，極易造成其過流、過熱保護功塊存在特性各異、均流失調等情況，極易造成其過流、過熱保護功能配

55、合紊亂，最終發生失效短路事故。能配合紊亂，最終發生失效短路事故。綜上所述，對非線性器件進行并聯組合，一定要建立在嚴格的專業綜上所述，對非線性器件進行并聯組合，一定要建立在嚴格的專業測量、試驗、篩選、匹配和檢驗等技術基礎之上。若不具備這類技測量、試驗、篩選、匹配和檢驗等技術基礎之上。若不具備這類技術手段，而是采用簡單的并聯組合，非但不能明顯提高通流容量，術手段，而是采用簡單的并聯組合，非但不能明顯提高通流容量，而且會帶來燃燒等問題。因此第一級大通流容量的防雷箱采用而且會帶來燃燒等問題。因此第一級大通流容量的防雷箱采用“C C級級防雷模塊防雷模塊”并聯組裝制作是不科學的。并聯組裝制作是不科學的。

56、10.3 SDP10.3 SDP的功能要求的功能要求 電源電源SPDSPD模塊及避雷箱的功能既滿足了模塊及避雷箱的功能既滿足了SPDSPD一般性能的需要，又一般性能的需要，又考慮了環境集中監控對考慮了環境集中監控對SPDSPD性能監控的要求。電源用性能監控的要求。電源用SPDSPD應符合下列應符合下列要求：要求： 10.3.1 10.3.1 工程選用限壓型工程選用限壓型SPDSPD時，必須考慮通信局（站）供電電源的時，必須考慮通信局（站）供電電源的不穩定等因素。對不穩定等因素。對SPDSPD的標稱導通電壓、標稱放電電流、沖擊通流容的標稱導通電壓、標稱放電電流、沖擊通流容量、限制電壓、殘壓等參數，應根據工程的具體情況進行選擇。量、限制電壓、殘壓等參數，應根據工程的具體情況進行選擇。 10.3.210.3.2通信局（站）采用的電源用第一級模塊式通信局（站）采用的電源用第一級模塊式SPDSPD，應具有以下，應具有以下功能：功能： 1 1） SPDSPD模塊損壞告警；模塊損壞告警； 2 2） 遙信；遙信； 3 3） SPDSPD劣化指示；劣化指示； 4 4） 熱容和過流保護；熱容和過流保護； 5 5） 雷電記數。雷電記數。10.3.3 10.3.3 通信局（站）采用的電源用第一級箱式通信局（站）采用的電源用第一級箱式SPDSPD，應根據通信局，應根據通信局（站）的具體情況選擇