1、韶關石灰巖山區移動通信基站防雷地網設計和施工方案分析 韶關公司 工程管理中心 林濱摘要：韶關公司這幾年大力發展網絡工程建設，使網絡方面的綜合能力得到了很大的提高，每年頗具規模的基站建設，使我們在工程管理方面做了大量的工作，同時也積累了一定的經驗，以下對基站建設過程中防雷地網工程在設計和施工方面作一簡要論述，從而對山區基站地網工程建設進行探討、總結。1. 概述韶關地處粵北山區，移動通信基站大部分建在丘陵、山地之上，要做好基站防雷，地網（接地體）的施工技術方案是否合理可行是影響防雷效果的關鍵所在。GSM七期乳源營業部武豐基站建在韶關西北部的石灰巖山區，山高路峭，地質差異大，防雷地網設計、施工十分困

2、難，是一個典型的石灰巖地質基站，以此基站為例對我公司山區基站地網的設計、施工，以及工程質量和造價控制有很好的借鑒。2. 基本情況石灰巖地區地質具有山高石多，土層薄，植被少，缺水干燥，土壤電阻率高，接地性能差等特點。乳源武豐基站地處京珠高速公路乳源縣大橋鎮路段旁，屬典型的石灰巖地帶?；窘ㄔ陔x平地高約300米的武豐山山頂上，此山東北面成7080度坡度，大多為堅硬、尖聳銳利的石灰巖，正西面連接另一山頭成東西走向的山脊背，西南約為45度坡度的樹林地帶。地質分布大致是：基站50米范圍內多為石灰巖，石縫中間陷有淺層含碎石的黃泥土，深淺不一，但都不超過1米，由于長期缺水，土壤十分干燥，電阻率間于20003

3、000·m；西南面80米以下樹木漸多，土質相對較為潮濕，電阻率間于400800· m，離基站250米處有一泉水口。據此地質條件，如按常規的設計、施工是難以達到技術要求的，我分公司工程管理中心和防雷地網施工單位的技術人員通過深入的調查研究，細致分析，采用了有效可行的技術方案。3. 設計思路和技術方案移動通信基站防雷設計必須根據基站所處的具體位置、環境因素、所在地區的雷暴強度來確定基站的雷電保護措施和方法，充分利用有利條件（如基礎接地、接地性能好的地質等）和當今先進的防雷技術，綜合防雷，既能做到長效達標，又能降低成本。武豐基站防雷地網設計就是根據以上思路進行的。3 . 1 設計

4、依據根據建筑物防雷設計規范（GB50057-2000）、通信局（站）接地設計暫行技術規定（YDJ26-89）、移動通信基站防雷與接地設計規范（YD5068-98）及有關行業技術標準進行防雷設計、施工。根據當地氣象資料統計，韶關地區年平均雷暴日為53天，基站屬第二類防雷建筑物，按二類防雷等級設防，接地電阻要求在5及以下。3 . 2 充分利用基礎接地首先在土建工程開工，基礎開挖，綁扎好基礎鋼筋后即安排防雷地網施工隊進場。因深基坑有較好的接地性能，故在每個基坑底各打入兩條垂直接地體（在基坑的對角打入），把基礎網筋焊成0.5m×0.5m網格并與柱主筋、垂直接地體相互連通。在基礎梁鋼筋綁扎好后

5、，利用基礎梁的兩條主筋環形焊通，并與柱筋連接，屋面梁筋施工時同樣環形焊通，再與柱筋焊接連通。這樣，垂直接地體、基礎網筋、地梁鋼筋、柱筋、屋面梁筋做到了有效連接，利用柱筋作引下線，并與所有構件如門窗、鋼架可靠連通，形成一個“法拉第籠”，可防直擊雷和抑制雷電磁干擾。在機房頂安裝的鐵塔作為接閃部分，其四角的基座應與四周柱子引出的柱筋焊接連通。由于防雷接地和設備接地共用，設備接地線最好從“中性點”引出，這樣可避免由于高電位引入引起反擊，造成對用電設備的損壞。具體做法是在基站基礎內用水平接地體（-40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼）與四周接地網連接，中間交叉的“十字點”，就是“中性點”。另外，采用“一

6、點接地”方式，即從“中性點”引出至匯流銅排，再接至每個設備，這可有效消除公共阻抗耦合和低頻接地環路引起的干擾。3 . 3 利用環形接地和進行等電位處理環形接地網就是把接地體沿建筑物周圍圍成一個封閉環。武豐基站沿基站周圍每隔45米開挖地網，設三圈（水平接地體用-40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體用50mm×5mm×2500mm熱鍍鋅角鋼），并沿四個方向連通。這樣接地網可使到界面以內的電場分布比較均勻，減少跨步電壓對人的危害，也減少室內在被雷擊時由于地面電位梯度大而容易產生對設備高壓反擊的危險。等電位處理就是把建筑物內的所有金屬物進行連接。武豐基站主要是電源、信號

7、線外套金屬管埋地進入，并與防雷接地連接。這樣當雷電襲擊時在這建筑物內部，大體是等電位的，因而不會發生內部設備被高電壓反擊和人被雷擊事故。3 . 4 填埋高效、長效的的接地模塊和增加水平接地體，改良接地性能。由于武豐基站四周大多為石灰巖，土層淺、干燥、電阻率大，垂直接地體難以打入。從理論上講：“由于沖擊電流陡度高，在沖擊電流的情況下，僅僅利用接地網很小的一塊面積”，所以地網設計盡量在基站周圍“很小的一塊面積”內布好接地極。因此，選擇高效、長效的接地模塊沿基站四周填埋是十分必要的。具體做法是：在基站周圍選擇泥土相對較多的小塊范圍，挖2.5m×1.5m×1.2m（長×寬

8、×深）的基坑進行填埋，在模塊周圍多布設水平接地體，并從山腳下挖取電阻率較低的土壤（如粘土、黑土等）替換山上電阻率較高的泥土，回填后進行夯實。接地模塊共八塊，采用廣州市番禺立信防雷科技有限公司生產的型號為“PE-2A”的接地模塊，其工作原理是利用該接地模塊具有導電性好、性能穩定、具擴散性、不溶于水但易吸水的性能，通過金屬芯棒與泄流裝置引下線連接，使雷電流得以迅速泄放到大地。這樣大大地改良基站周圍地網的接地性能，增強了防雷效果。3 5 變壓器地網與機房地網做到有效連接武豐基站的電力變壓器安裝在離機房約20米處，變壓器地網與機房地網每隔5m相互焊接連通，相互組成一個周邊封閉的地網。3 .

9、6 因地制宜，選擇土層深、潮濕、土壤電阻率低的方向開挖地網因西南面土層相對較深，樹木多，土質較為潮濕，接近山腳處還有一泉水口。因此，地網主要從這方向伸展，并伸至泉水潮濕處。地網的平面布置見下圖: 實踐證明, 乳源營業部武豐基站防雷地網的施工技術方案是可靠、合理的，成本也得到了控制（總費用為3.5萬元），各項技術參數達到了要求, 接地電阻經測量為4.2，符合5.0以下的要求?；谶@種設計思路和技術措施，GSM八期和九期基站在類似的地質條件下進行設計、施工，很好地達到了規范要求，成本也得到了控制。4. 防雷地網設計、施工中應注意的幾個問題4 . 1 防雷的設計、施工與土建的設計、施工應同時進行，這

10、樣才能充分利用基礎接地，節省成本，提高防雷效果。4 . 2 在防雷地網設計、施工中，接地體最好不超過最長有效長度，由于雷電沖擊電流陡度高，電脈沖在接地中傳播速度是有限的，故當接地體長度超過某一數值時，實際對散逸雷電流作用不大。接地體有效長度按下式確定：l=2l 接地體的有效長度，單位: m 土壤電阻率， 單位: ·m4 . 3 在實際測量中，有時應用沖擊接地電阻與工頻接地電阻的換算。在雷電沖擊電流作用下，土壤接地性能會有所變化，電阻減少。在土壤電阻率高的地區施工時，測量的工頻接地電阻往往比較大，如及時進行換算，沖擊接地電阻達要求時，則可視為達到要求，這樣有助于節省成本，減少不必要的開支。沖擊接地電阻與工頻接地電阻的換算按下式確定：R=ARiR工頻接地電阻，單位: A換算系數，通常在1.03.0之間（參考華南理工大學蘇邦禮教授1996年編著的雷電與避雷工程）。Ri沖擊接地電阻，單位: 4 . 4 防止跨步電壓對人產生危害。當雷擊時雷電流從接地裝置向土地散逸，各點之間有電壓存在，當人站在接地裝置附近地面時，電流從人體上流過，當跨步電壓足夠大時，對人的生命是有危害的。所以在實際施工中，在基站的人行道或離人行道3m內開挖地網，水平接地體埋深