通信工程中接地與防雷探討PPT課件

1、 主要內(nèi)容：基站建設(shè)中的接地與防雷機房建設(shè)中的接地與防雷第1頁/共42頁基站系統(tǒng)的組成 基站由以下系統(tǒng)組成： 傳輸線路系統(tǒng)； 塔桅系統(tǒng)； 天饋系統(tǒng)； 供電系統(tǒng)； 地網(wǎng)系統(tǒng)； 室內(nèi)設(shè)備等系統(tǒng)組成。 第2頁/共42頁已建工程中基站的接地與防雷缺乏系統(tǒng)性 由于組成基站的各系統(tǒng)都是分專業(yè)進行的設(shè)計和施工，因此，無論設(shè)計或施工，都是按本專業(yè)和自己的理解對本專業(yè)的接地與防雷進行設(shè)計或施工，對基站工程建設(shè)中的接地與防雷缺乏全局性的系統(tǒng)考慮。 我們在對上萬計基站建設(shè)的監(jiān)理過程中，發(fā)現(xiàn)了一些接地不規(guī)范的案例，本文引用工程中的實際案例對相關(guān)各系統(tǒng)的接地與防雷進行探討。第3頁/共42頁 通信鐵塔的結(jié)構(gòu)獨立避雷針通信

2、鐵塔的組成如圖1所示。通信鐵塔由避雷針、避雷針雷電流引下線（扁鋼）、塔體組成。避雷針用金屬緊固件與塔體頂部直接相連接，雷電流引下線（扁鋼）與避雷針連接，并從上至下用金屬件與鐵塔相連接。從圖1的結(jié)構(gòu)明顯可見：避雷針、避雷針雷電流引下線、鐵塔，從電氣連接上已經(jīng)成為一個整體。因此，通信鐵塔實際上就是高聳于地面的獨立避雷針。通信鐵塔結(jié)構(gòu)示意圖地網(wǎng)塔體避雷針雷電流引下線第4頁/共42頁1 饋線屏蔽層如何接地？ 同軸電纜結(jié)構(gòu) 首先了解用于基站的同軸電纜結(jié)構(gòu)。如照片所示，用于基站的同軸電纜由 1.電纜芯線、 2.發(fā)泡填充層、 3.屏蔽層、 4.絕緣層組成.。第5頁/共42頁1同軸電費芯線3屏蔽層2發(fā)泡填充層

3、4絕緣層第6頁/共42頁實際工程中的模擬連接 將饋線、鐵塔、基站設(shè)備作模擬連接如圖2所示。（未作離塔處的連接） 在實際工程中，將饋線屏蔽層直接與塔體連接（如圖2所示）。將這種連接的后果作如下分析：第7頁/共42頁天 線SPD避雷針避雷針雷電流引下線雷 電流屏蔽層與鐵塔連接點N芯線A端機房入口接地排地網(wǎng)芯線 B端芯線感應(yīng)電流由塔體引入屏蔽層的雷電流殘壓電流鐵塔塔體I1I2I感雷電流引下線與鐵塔連接件第8頁/共42頁饋線屏蔽層在鐵塔上的實際連接圖第9頁/共42頁系統(tǒng)連接分析 由于鐵塔頂端的避雷針是與鐵塔直接連接的，用于避雷針專用雷電流引下線（扁鋼）也是和鐵塔直接連通的，因此，避雷針、避雷針專用雷電

4、流引下線、鐵塔已經(jīng)組成一個不可分割的高聳于地面的引雷體。 第10頁/共42頁電流走向分析 當避雷針遭受直擊雷、或鐵塔遭受側(cè)擊雷時，雷電流至屏蔽層與鐵塔連接點N時，將分兩支電流I1和I2，其中電流I1通過鐵塔直接流入地網(wǎng)；I2則從饋線A端屏蔽層流入，經(jīng)全線流至B端后再經(jīng)機房入口處的接地排流入地網(wǎng)。當I2流入饋線屏蔽層時，饋線芯線產(chǎn)生強大的感應(yīng)電流I感 從A端流至B端 進入SPD；當I感將SPD擊毀的瞬間，仍有強大的殘壓電流進入基站的收發(fā)信機，將基站設(shè)備損壞。第11頁/共42頁2 吊線（鋼絞線）如何接地？ 工程中常見的光纜進站方式 在實際工程中，將鐵塔作為光纜線路的終端桿，將鋼絞線和光纜捆綁于鐵塔

5、上然后引進機房的作法常有發(fā)生。 如圖3-1和圖3-2所示。第12頁/共42頁圖3-1 鋼絞線的錯誤連接和預(yù)留光纜的錯誤盤放第13頁/共42頁鋼絞線上雷電流的形成 當雷雨發(fā)生時，由于靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，通信線路的鋼絞線、信號線、輸電線、通信鐵塔及其他金屬導(dǎo)體將產(chǎn)生強大的沖擊過電壓，這種雷電感應(yīng)過電壓可以對電子器件、通信設(shè)備造成破壞，甚至造成火災(zāi)或人身傷害。 架空鋼絞線上的靜電感應(yīng)： 圖1 鋼絞線上的感應(yīng)束縛電荷 帶負電荷的雷云由于靜電感應(yīng)，當帶正（或負）電荷的雷云接近地面建筑物或其他物體時，都能使其表面感應(yīng)而帶異性電荷，如圖1所示。圖1 鋼絞線上的感應(yīng)束縛電荷第14頁/共42頁 架空鋼絞線上的電

6、磁感應(yīng)： 圖2 雷云放電后鋼絞線上形成的脈沖電壓 根據(jù)電磁感應(yīng)原理，架空鋼絞線在雷云放電產(chǎn)生靜電感應(yīng)過電壓的同時還會產(chǎn)生強大的電磁感應(yīng)脈沖電壓。因此，架空鋼絞線上感應(yīng)的雷電過電壓應(yīng)當是靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩個分量的迭加。這種過電壓沖擊波如果不通過接地裝置及時引入大地，將對連接在通信線路兩端的設(shè)備造成破壞。根據(jù)相關(guān)部門的實際觀測，高壓架空輸電線路上的感應(yīng)過電壓可達數(shù)百千伏，低壓架空輸電線路、通信線路架空鋼絞線上的感應(yīng)過電壓不會超過20Kv。然而，如果鋼絞線遭受直擊雷時，鋼絞線上產(chǎn)生的雷電過電壓將遠遠大于感應(yīng)過電壓。圖2 雷云放電后鋼絞線上形成的脈沖電壓第15頁/共42頁 架空鋼絞線上的直擊雷：當架

7、空鋼絞線（吊線）遭受雷擊時，雷電流將沿鋼絞線從兩個方向流入大地。由于鋼絞線感抗和接地裝置的接地電阻的存在，鋼絞線被雷擊時將產(chǎn)生很高的電位。 d電桿50m50m50m50m接地線接地線圖3 鋼絞線遭受直擊雷時將產(chǎn)生高電位第16頁/共42頁 鋼絞線呈現(xiàn)的感抗L0、鋼絞線的接地間隔d兩個參數(shù)是U值的決定因素；鋼絞線的直流電阻率r對U值的影響較小。 在實際工程中，只要路由選擇合理，通信線路遭受直擊雷的概率還是很小的。 因此，勘察設(shè)計和施工，在選擇通信線路路由時，應(yīng)盡可能避開礦藏地、河灘地、無樹林的禿嶺山坡，減少通信線路遭受直擊雷的概率；在多雷區(qū)應(yīng)盡可能減小架空吊線（鋼絞線）的接地隔距。第17頁/共42

8、頁 架空鋼絞線的接地方案為了減小雷電過電壓對通信設(shè)施的損害，通常采用吊線接地的方法將雷電流就近引入大地。常用的接地方法如圖4所示。 采用2.6/7的鋼絞線作為接地線，上端與吊線纏繞或用線卡壓接，下端與延伸式接地裝置連接，用鐵絲將地線捆綁在電桿上。圖4這種接地裝置，用于地線的鋼絞線從上到下捆綁在電桿上，容易遭到破壞。特別是在一些經(jīng)濟落后的地區(qū)，接地線被破壞的情況尤為突出，對這種傳統(tǒng)的接地方式的可靠性提出了挑戰(zhàn)。電桿扎線吊線（鋼絞線）接地線延伸式接地裝置第18頁/共42頁圖3-1 、3-2連接分析 用于傳輸光纜的吊線（鋼絞線）按圖3-1和圖3-2的兩種連接方式或其他架空引入方式，無異于將遠方的雷電

9、引入基站。其原因是：（根據(jù)靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)原理）位于光纜上方的鋼絞線是一條架設(shè)在空中的長長的引雷線，若不將鋼絞線和光纜在基站外引入地下埋設(shè)，則基站至鋼絞線最近的一個接地點間的區(qū)域發(fā)生雷電時，將有可能通過鋼絞線將雷電引入基站。第19頁/共42頁正確的光纜進站與吊線接地 局（站）間的傳輸光纜線路，光纜的吊線應(yīng)每隔300m利用電桿避雷線或拉線接地，每隔1Km左右加裝絕緣子進行電氣斷開。光纜進入基站前，應(yīng)從基站外的終端桿引下埋地進入機房?；疚挥诶妆┤蛰^多的區(qū)域、或當終端桿位置的土壤電阻率較高難以達到接地電阻值的要求時，終端桿應(yīng)作延伸式地線，終端桿的拉線應(yīng)加裝絕緣子。第20頁/共42頁3 交流供電線

10、路的進站與接地 常見的交流供電線路進站方式不規(guī)范的交流供電線路進站方式繁多，僅列舉以下兩種。第21頁/共42頁圖4-1交流供電線盤繞于鐵塔上然后進入機房第22頁/共42頁圖4-1、圖4-2連接分析 圖4-1和圖4-2，均將交流供電線從空中引入基站鐵塔然后進入機房，并將鐵塔作為供電線路的終端桿；架空變壓器未做地網(wǎng)，且變壓器高壓端也未用鎧裝電纜，輸電線上方未安裝防雷線。第23頁/共42頁供電線路的正確進站與接地 變壓器應(yīng)做地網(wǎng) 變壓器應(yīng)做地網(wǎng)，并與機房地網(wǎng)、鐵塔地 網(wǎng)連接形成聯(lián)合地網(wǎng)，如圖5所示。第24頁/共42頁變壓器地網(wǎng) 鐵塔地網(wǎng) 機房地網(wǎng)水平接地體 垂直接地體 圖5. 基站聯(lián)合地網(wǎng)組成圖第2

11、5頁/共42頁供電電纜埋地進入基站 供電線路進入基站前，應(yīng)從站外終端桿上 引下埋地進入基站；進入基站的電纜應(yīng)加 裝鋼管保護；鋼管的兩端應(yīng)可靠接地。第26頁/共42頁 供電系統(tǒng)接地不規(guī)范的后果： 根據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計，被雷擊基站總量的75%以 上，是由于供電系統(tǒng)引起的。 在基站建設(shè)中，供電系統(tǒng)的接地與防雷應(yīng)引起足 夠的重視。第27頁/共42頁4 接地線和接地 工程中常見的饋線接地連接如圖6所示，工程中將接地線作成“U”形彎、用饋線固定卡作接地連接的現(xiàn)象時有發(fā)生。第28頁/共42頁用饋線卡將多條接地線疊壓連接將接地線作成U形彎第29頁/共42頁合理可靠的饋線接地 接地線應(yīng)短直，接地端子與接地點的連接

12、應(yīng)順直電流的方向，不能盤繞或作成“U”形彎。多層疊壓相當于多個接觸電阻的串聯(lián)，且隨著時間的推移，壓接點間氧化物的增加其接觸電阻還將增大。因此，每條饋線的接地線端子應(yīng)分別與地排可靠連接，不應(yīng)用饋線卡將多條接地線疊壓壓接。 工程中有多種不同的接地方式，但應(yīng)以相關(guān)規(guī)范為準，確保基站防雷接地的可靠性 第30頁/共42頁產(chǎn)生上述錯誤的原因： 由于專業(yè)的分工，在大規(guī)模的建設(shè)中，設(shè)計、施工、防雷、接地各行其是，對防雷與接地缺乏科學系統(tǒng)的統(tǒng)籌設(shè)計和施工。第31頁/共42頁5機房建設(shè)中的接地與防雷 機房建設(shè)中的接地存在著嚴重錯誤 主要表現(xiàn)在：接地的隨意性、將走線架作為 接地體、接地線過長、走線架及鋼梁節(jié)間未 作

13、電氣連接-第32頁/共42頁 將走線架作為接地體通信局（站）接地設(shè)計規(guī)范中明確規(guī)定：防止通過走線架或鋼梁在電氣上連通。然而，像照片所示的將走線架作為接地體的情況在一些小型機房內(nèi)還隨處可見。如圖-第33頁/共42頁第34頁/共42頁 接地的隨意性，典型案例如圖所示。機房 的可靠接地是人員及設(shè)備安全的重要保證。圖中所示的隨意接地不僅是不符合規(guī)范要求，更重要的是人們的生命、財產(chǎn)將受到威脅。第35頁/共42頁隨意地用一塊扁鋼作為機房總接地排。再隨意地用一根電纜作為機房總接地線第36頁/共42頁機房總接地線第37頁/共42頁 走線架及鋼梁節(jié)間未作電氣連接很多大中型機房（中心局、匯接局），走線架及鋼梁節(jié)間未作電氣連接。不符合規(guī)范要求 第38頁/共42頁 機房接地線普遍太長 位于2樓以上的機房，有的機房甚至在5樓或以上樓層，從機房地網(wǎng)到機房的總