移動(dòng)防雷講座2014528

雷電及雷電的危害雷電對(duì)移動(dòng)基站的危害移動(dòng)基站雷電防護(hù)主要內(nèi)容一、雷電及雷電的危害

雷電是眾多大氣現(xiàn)象中的一種，發(fā)生在云際（云層—云層）、云地(云層—大地）、云空（云層—晴空）之間迅猛的脈沖放電，它產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃光，并伴隨巨大的響聲，一種既恐怖又壯觀的大氣物理現(xiàn)象。全世界每年約有十億次雷暴發(fā)生，平均每小時(shí)發(fā)生2000次雷暴．就整個(gè)地球表面而言，每秒鐘的落地閃就有30－100次，平均每天發(fā)生閃電約800萬次。每次閃電在微秒量級(jí)的瞬間釋放出的能量約55ｋＷ·h1.1雷電一、雷電及雷電的危害

自然界這種強(qiáng)大的放電能夠直接擊在建筑物或防雷裝置上或從建筑物的側(cè)、旁擊在建筑物上，危害地面上的建筑物等物體和人、畜生命；雷電產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁脈沖（LEMP)，具有極大的破壞性。雷電災(zāi)害已成為聯(lián)合國(guó)公布的10種最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，被列為電子時(shí)代的一大公害。

雷電災(zāi)害，也是目前中國(guó)十大自然災(zāi)害之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)21個(gè)省、區(qū)、市雷暴日在50天以上，最多的可達(dá)134天（海南）雷暴給人們帶來了極大的安全隱患。尤其是近年來，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、信息技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅猛，高層建筑日益增多，雷電危害造成的損失也越來越大。因雷電災(zāi)害傷亡的人員約為3000-5000人，財(cái)產(chǎn)損失在70-100億元左右。給社會(huì)帶來的間接損失難以估量。

歸納起來，雷電的危害可分為二種，即直接雷擊的危害、雷擊電磁感應(yīng)的危害。1.2雷電的危害一、雷電及雷電的危害一、雷電及雷電的危害1.2.1直擊雷的危害直擊雷是雷雨云對(duì)大地和建筑物的放電現(xiàn)象。它以強(qiáng)大的沖擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、強(qiáng)烈的電磁輻射損壞放電通道上的建筑物、輸電線、室外設(shè)備，擊死擊傷人、畜造成局部財(cái)產(chǎn)和人、畜傷亡。直擊雷的危害主要表現(xiàn)

熱效應(yīng)

電效應(yīng)

機(jī)械效應(yīng)一、雷電及雷電的危害雷電流的熱效應(yīng)及危害

雷電流幾十~幾百KA溫度6000~10000℃

一、雷電及雷電的危害雷電流的電效應(yīng)及危害

雷電流過載流導(dǎo)體產(chǎn)生電動(dòng)力，發(fā)生破壞作用。（變形、折斷）一、雷電及雷電的危害

雷電的機(jī)械效應(yīng)及其危害雷電流的沖擊波效應(yīng)雷擊產(chǎn)生的內(nèi)壓力及其危害一、雷電及雷電的危害1.2.2雷電電磁感應(yīng)的危害

由于雷雨云之間和雷雨云與大地之間放電時(shí)，在放電通道周圍產(chǎn)生的電磁感應(yīng)、雷電電磁脈沖輻射以及雷云電場(chǎng)的靜電感應(yīng)、使建筑物上的金屬部件，如管道、鋼筋、電源線、信號(hào)傳輸線、天饋線等感應(yīng)出雷電高電壓，通過這些線路進(jìn)入室內(nèi)的管道、電纜、走線橋架等引入室內(nèi)造成放電，損壞電子、微電子設(shè)備，甚至造成人員傷亡。一、雷電及雷電的危害1.2.2雷電電磁感應(yīng)的危害

雷電磁感應(yīng)及危害雷電電磁脈沖是以無線電波從空中傳播方式，感應(yīng)到進(jìn)入室內(nèi)的管道、電纜、走線橋架、電源線、信號(hào)傳輸線、天饋線進(jìn)入室內(nèi)放電，損壞電子、微電子設(shè)備一、雷電及雷電的危害雷電靜電感應(yīng)及其危害主要是指在雷雨云電荷集累的過程中，由于線路（或設(shè)備）的分布電容使線路上集聚的異性電荷在雷云對(duì)大地或云內(nèi)放電后在系統(tǒng)中形成很強(qiáng)的電場(chǎng)。受電場(chǎng)作用處于該空間內(nèi)的導(dǎo)線、管道、設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生過電壓。雷擊選擇性空曠區(qū)域孤立高聳物迎風(fēng)坡朝陽面尖端、棱角、邊框。屋脊、屋檐、女兒墻邊沿。不同土質(zhì)界面。水陸交界面，地下水豐富區(qū)、礦產(chǎn)豐富區(qū)。一、雷電及雷電的危害雷電是自然界中強(qiáng)大的脈沖放電過程，雷電對(duì)移動(dòng)通信基站造成災(zāi)害是多渠道的。危害形式直擊雷感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射雷電過電壓侵入反擊二、雷電對(duì)移動(dòng)基站的危害熱效應(yīng)：熔化、火災(zāi)、熔斷電效應(yīng)：大電流、過壓、擊穿、熔化、火災(zāi)、熔斷機(jī)械效應(yīng)：粉碎、折斷、暴裂、暴炸2.1直擊雷危害二、雷電對(duì)移動(dòng)基站的危害2.2感應(yīng)雷擊二、雷電對(duì)移動(dòng)基站的危害2.3雷電波侵入二、雷電對(duì)移動(dòng)基站的危害2.4反擊二、雷電對(duì)移動(dòng)基站的危害高壓避雷器被雷擊損壞感應(yīng)過電壓造成信號(hào)線對(duì)機(jī)殼放電穩(wěn)壓器被雷擊損壞光纜終端盒被雷擊打掉二、雷電對(duì)移動(dòng)基站的危害三、基站安全防雷由前述可知，雷電對(duì)移動(dòng)基站的危害是多形式、多渠道的。無論采用哪種單一的方式防護(hù)都是無法保障的?；咀龇ㄊ蔷C合防治。采取系統(tǒng)防治，也就是路+場(chǎng)。系統(tǒng)防護(hù)原則、多級(jí)防護(hù)原則、概率防護(hù)原則三、基站安全防雷基站防雷基本方法三、基站安全防雷基站防雷示意圖三、基站安全防雷3.1雷電防護(hù)區(qū)LPZ的劃分3.1.1直擊雷非防護(hù)區(qū)（LPZOA）：本區(qū)內(nèi)的各類物體都可能遭到直接雷擊，本區(qū)內(nèi)的電磁沒有衰減，屬完全暴露的不設(shè)防區(qū)；

3.1.2直擊雷防護(hù)區(qū)（LPZOB）：本區(qū)內(nèi)的各類物體很少遭到直接雷擊，但本區(qū)內(nèi)電磁場(chǎng)沒有衰減，屬充分暴露的直擊雷防護(hù)區(qū)；

3.1.3跨步電壓危險(xiǎn)區(qū)（LPZ0C）：對(duì)人或動(dòng)物在接觸有或跨步電壓的危險(xiǎn)區(qū)。其范圍是：具地面高度限定在3m范圍以內(nèi)，具建筑物外部距離在2m以內(nèi)范圍的區(qū)域。（IEC62305—4）。

3.1.4第一屏蔽防護(hù)區(qū)（LPZ1）：本區(qū)別內(nèi)的各類物體不可能遭受直接雷擊，流經(jīng)各類導(dǎo)體的電流比LPZ0B進(jìn)一步減小，由于建筑物的屏蔽措施，本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)得到了初步的衰減；

3.1.5第二屏蔽區(qū)（LPZ2+n）（n=0，1，2，3，…）：為進(jìn)一步減小雷電電磁脈沖強(qiáng)度引入的后續(xù)防護(hù)區(qū)；三、基站安全防雷3.1雷電防護(hù)區(qū)LPZ的劃分三、基站安全防雷3.1雷電防護(hù)區(qū)LPZ的劃分三、基站安全防雷直擊雷防護(hù)建筑物防雷設(shè)計(jì)應(yīng)在認(rèn)真調(diào)查地理、地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動(dòng)規(guī)律以及被保護(hù)物的特點(diǎn)等基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究防雷裝置的形式及其布置。防直擊雷裝置，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)標(biāo)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，避雷針必須按滾球法計(jì)算避雷針高度和保護(hù)范圍。一類防雷建筑滾球半徑30m、二類45m、三類60m。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護(hù)擊雷的防護(hù)以避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線作為主要的防護(hù)方法。避雷帶應(yīng)用≥φ12鍍鋅園鋼沿女兒墻面明敷，高度≥150mm，每隔開500mm至1000mm支撐一次。天線機(jī)房三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護(hù)①接閃器大部分天線的防雷措施，主要是在通信鐵塔上安裝避雷針，這種方法經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單，但應(yīng)嚴(yán)格按照以下要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。基站天線通常放在鐵塔上，天線安裝位置應(yīng)在避雷針的防護(hù)范圍內(nèi)。避雷針應(yīng)架設(shè)在鐵塔頂部，與鐵塔焊接，并做好焊點(diǎn)防腐處理。

避雷針的架設(shè)高度按滾球法計(jì)算，滾球半徑應(yīng)符合所選擇的防雷體系的保護(hù)等級(jí)，避雷針宜采用圓鋼或鋼管組成，當(dāng)針長(zhǎng)為1～2m時(shí)，可采用直徑為16㎜的圓鋼或直徑為25㎜的鋼管。

避雷針應(yīng)與天線之間保持一定的間隔，以防止由于避雷針的存在而損壞天線的輻射圖形，影響通信效果。減少雷流磁場(chǎng)感應(yīng)。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護(hù)②引下線有鐵塔的基站，鐵塔本身就是良好的引下線，因鐵塔已良好接地，塔身截面足以安全通過雷電流。所以，只需接閃器與鐵塔有良好的電氣連接，并做防腐處理，即可保證雷電流及時(shí)流入大地，這樣既減少投資，又達(dá)到保護(hù)的目的。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護(hù)接地共用接地防雷直擊接地與其它接地共用接地系統(tǒng)地網(wǎng)接地電阻值應(yīng)滿足規(guī)范要求≤5Ω。對(duì)于移動(dòng)通信站，要求機(jī)房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)、配電變壓器地網(wǎng)連接成一個(gè)統(tǒng)一的地網(wǎng)。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護(hù)接地接地體：埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體。接地總匯集線：建筑物內(nèi)各種接地線由此引出。接地引入線：建筑物內(nèi)接地總匯集線與接地體之間的連接線。接地排：從接地總匯集線上接出到建筑物各層或各房間中的接地裝置。各種通信設(shè)備的接地線一般接到各房間的接地排上。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護(hù)接地人工垂直接地體的長(zhǎng)度宜為2m—2.5m。人工垂直接地體間的距離應(yīng)大于長(zhǎng)度的2倍人工水平接地體間的距離宜≥5m。當(dāng)受條件限制時(shí)可適當(dāng)減小。人工接地體的埋設(shè)深度不應(yīng)小0.8m。在凍土區(qū)人工接地體應(yīng)埋設(shè)在凍土層以下接地體應(yīng)遠(yuǎn)離由于磚窯、煙道等高溫影響土壤電阻率升高的地方。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護(hù)接地接地裝置材料的選擇，要充分考慮其導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性、耐腐性和承受雷電流的能力。宜選用熱鍍鋅鋼材、銅材及其它新型接地材料。在高土壤電阻率地區(qū)，降低接地裝置接地電阻，可采用多支線外延增加接地裝置，外延長(zhǎng)度不應(yīng)大于60m；選擇潮濕肥沃的土壤；為了保持接地電阻長(zhǎng)年穩(wěn)定，地網(wǎng)應(yīng)澆灌降阻劑采用換土法。三、基站安全防雷3.2外部防雷—直擊雷防護(hù)接地接地線嚴(yán)禁從戶外架空引入，必須全程埋地或室內(nèi)走線。接地線不宜與信號(hào)線平行走線或相互纏繞。接地線應(yīng)選用銅芯導(dǎo)線，不得使用鋁材。保護(hù)地線應(yīng)選用黃綠雙色相間的塑料絕緣銅芯導(dǎo)線。保護(hù)地線上嚴(yán)禁接頭，嚴(yán)禁加裝熔斷器或開關(guān)。接地端子必須經(jīng)過防腐、防銹處理，其連接應(yīng)牢固可靠。移動(dòng)通信基站設(shè)備到用戶接地排的距離不應(yīng)超過30米，且越短越好。當(dāng)超過30米時(shí)，應(yīng)要求用戶重新就近設(shè)置接地排。三、基站安全防雷建筑物的接地系統(tǒng)示意圖三、基站安全防雷3.3內(nèi)部防雷——雷電感應(yīng)防護(hù)用金屬屏蔽材料將電磁干擾源封閉起來，使其外部電磁場(chǎng)強(qiáng)度低于允許值的一種措施；或用金屬屏蔽材料將電磁敏感電路封閉起來，使其內(nèi)部電磁場(chǎng)強(qiáng)度低于允許值的一種措施。防止外來電磁波對(duì)要保護(hù)的相關(guān)設(shè)備的干擾！設(shè)備、輸電線、電纜、信號(hào)線、天饋線、金屬管道等用金屬材料封閉并接地屏蔽屏蔽層籠網(wǎng)、線路、設(shè)備三、基站安全防雷合理布線低壓電力電纜進(jìn)入通信局站的低壓電力電纜宜埋地引入，宜采用具有金屬鎧裝屏蔽層的電纜（或穿金屬管屏蔽）。屏蔽層兩端接地（或金屬管兩端接地）。電纜埋地長(zhǎng)度宜不小于50m。站內(nèi)強(qiáng)電線、弱電線、信號(hào)線、控制數(shù)據(jù)線、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)線、防雷接地線，工作地、保護(hù)地、安全地等按規(guī)范布設(shè)，并保持安全距離。三、基站安全防雷綜合布線—信號(hào)電纜信號(hào)電纜應(yīng)屏蔽從天線塔中間垂直引下，上下端與塔體作等電位連接，屏蔽埋地進(jìn)入通信局站，屏蔽層在出塔基和入戶外墻處分別作等電位接地。進(jìn)入通信局站的信號(hào)電纜應(yīng)采用屏蔽電纜（或穿金屬管）。信號(hào)電纜的屏蔽層（或金屬管）建議兩端接地。信號(hào)電纜進(jìn)入室內(nèi)后應(yīng)在設(shè)備的對(duì)應(yīng)接口處加裝信號(hào)避雷器保護(hù)，信號(hào)避雷器的保護(hù)接地線應(yīng)盡量短。三、基站安全防雷合理布線--信號(hào)電纜

正常情況下建筑物內(nèi)互連的信號(hào)線，如果在建筑物外架空走線，由于外部暴露空間對(duì)雷電電磁場(chǎng)沒有衰減作用，這些信號(hào)線在雷擊發(fā)生時(shí)引入的雷擊過電壓和過電流往往超過設(shè)備接口正常設(shè)計(jì)的防雷保護(hù)級(jí)別，很容易造成設(shè)備遭受雷擊損壞。特別是移動(dòng)基站到傳輸設(shè)備的E1線。由于不同用戶很多情況機(jī)房分開建設(shè)，E1線在外部暴露空間受到雷電電磁場(chǎng)的嚴(yán)重感應(yīng)之外，還可能出現(xiàn)不同機(jī)房之間的地電位反擊問題，所以移動(dòng)基站到傳輸設(shè)備的E1線架空對(duì)于設(shè)備防雷而言是極惡劣的一種情況。要盡量加以避免。三、基站安全防雷綜合布線—光纜入戶進(jìn)入通信局站的光纜，若光纜中含有金屬加強(qiáng)筋，則加強(qiáng)筋在機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)可靠的連接到機(jī)房的保護(hù)接地排。這是由于光纖在外部暴露空間架空走線，光纖加強(qiáng)筋是金屬的，可以感應(yīng)非常高的雷擊過電壓。如果加強(qiáng)筋沒有做接地處理，雷擊時(shí)加強(qiáng)筋很可能對(duì)接地物體發(fā)生絕緣擊穿，從而產(chǎn)生瞬間高溫，嚴(yán)重時(shí)可以使光纖融化。三、基站安全防雷合理布線—各類線纜、管線間距要求

表1：綜合布線電纜、光纜與其它管線的間距其它管線最小平行凈距（mm）最小交叉凈距（mm）電纜、光纜或管線電纜、光纜或管線避雷引下線1000300保護(hù)地線5020給水管15020壓縮空氣管15020熱力管（不包封）500500熱力管（包封）300300煤氣管30020三、基站安全防雷合理布線—各類線纜、管線間距要求

表2：綜合布線電纜與電力電纜的間距類別與綜合布線接近狀況最小凈距（mm）380V電力電纜<2KVA與線纜平行敷設(shè)130有一方在接地的金屬線槽或鋼管中70雙方都在接地的金屬線槽或鋼管中10380V電力電纜2—5KVA與線纜平行敷設(shè)300有一方在接地的金屬線槽或鋼管中150雙方都在接地的金屬線槽或鋼管中80380V電力電纜>5KVA與線纜平行敷設(shè)600有一方在接地的金屬線槽或鋼管中300雙方都在接地的金屬線槽或鋼管中150三、基站安全防雷合理布線—各類線纜、管線間距要求

表3綜合布線系統(tǒng)與其它干擾源的間距其它干擾源與綜合布線接近情況最小間距（m）配電箱與配線設(shè)備接近1變電室盡量遠(yuǎn)離2電梯室盡量遠(yuǎn)離2空調(diào)室盡量遠(yuǎn)離2三、基站安全防雷等電位連接保證設(shè)備和操作人員的安全，所有各類電氣、電子信息設(shè)備必須采取等電位連接與接地措施。配置有信息系統(tǒng)設(shè)備的機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)，電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、計(jì)算機(jī)直流地、防靜電接地、屏蔽線外層、安全保護(hù)地及各種SPD接地端，均應(yīng)以最短的距離就近與等電位連接網(wǎng)絡(luò)連接。連接網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)型式有：S型星形結(jié)構(gòu)和M型網(wǎng)形結(jié)構(gòu)。對(duì)于復(fù)雜的信息系統(tǒng)，宜采用S型和M型兩種型式的組合。三、基站安全防雷等電位連接SSMMS星型結(jié)構(gòu)M網(wǎng)型結(jié)構(gòu)ERPS星型結(jié)構(gòu)M網(wǎng)型結(jié)構(gòu)ERP至共用接地系統(tǒng)的等電位連接基本的等電位連接網(wǎng)至共用接地系統(tǒng)的等電位連接

圖2A信息系統(tǒng)等電位連接方法：建筑物的共用接地系統(tǒng)；：設(shè)備的分項(xiàng)；圖2B信息系統(tǒng)等電位連接方法：等電位連接網(wǎng)絡(luò)EPR：接地基準(zhǔn)點(diǎn)三、基站安全防雷等電位連接建筑物L(fēng)PZ0與LPZ1區(qū)交界處應(yīng)設(shè)置總等電位接地端子板；每層或若干層宜設(shè)置樓層輔助等電位接地端子板；各設(shè)備機(jī)房宜設(shè)置局部等電位接地端子板。各接地端子板應(yīng)設(shè)置在便于安裝和檢查以及接近各種引入線的位置，避免裝設(shè)在潮濕或有腐蝕性氣體及易受機(jī)械損傷的地方，等電位接地端子板的連接點(diǎn)應(yīng)具有牢固的機(jī)械強(qiáng)度和良好的電氣連續(xù)性。三、基站安全防雷等電位連接共用接地系統(tǒng)是將交流工作地、直流工作地、安全保護(hù)地、防靜電接地、防雷接地等共用一組接地裝置。共用接地系統(tǒng)是自然接地體與人工接地體的組合。自然接地體利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋做接地裝置，如建筑物沒有基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)宜在建筑物四周散水坡外，埋設(shè)人工垂直接地體和水平環(huán)形接地體。水平環(huán)形接地體可作為等電位連接帶使用。如果接地電阻達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)外延增加人工接地裝置，外延長(zhǎng)度不應(yīng)大于60m。三、基站安全防雷過電壓保護(hù)—電源基站的低壓供電線路宜埋地引入，埋地長(zhǎng)度不宜小于50米?？偱潆姽裉帒?yīng)安裝第一級(jí)電源SPD；在機(jī)房進(jìn)線處安裝第二級(jí)電源SPD；在設(shè)備進(jìn)線處安裝第三級(jí)電源SPD。特殊需要保護(hù)的信息設(shè)備可增加第四級(jí)電源SPD.對(duì)于建立在高山、獨(dú)立的通信基站，應(yīng)安裝兩級(jí)串聯(lián)型（B+C級(jí)）電源SPD。為了預(yù)防側(cè)擊雷入侵，宜采用防側(cè)擊雷措施。三、基站安全防雷過電壓保護(hù)——電源

Ⅳ6KV總配電柜L3L2L1NPE耐沖擊過電壓類別耐沖擊電壓額定值SPD安裝位置Ⅰ1.5KV特殊需要保護(hù)的信息設(shè)備

Ⅱ2.5KV信息機(jī)房配電箱Ⅲ4KV分配電柜L1N1234空氣斷路器隔離開關(guān)

熔斷器；浪涌保護(hù)器退藕器

輔助（樓層）等電位接地端子板；3、4：局部等電位接地端子板

三、基站安全防雷過電壓保護(hù)——天饋凡帶有室外架空天線的電子設(shè)備都應(yīng)采取防雷保護(hù)措施。架空天線必須置于接閃器的保護(hù)范圍LPZ0B區(qū)域內(nèi)。室外安裝的天饋線SPD的接地端應(yīng)接到室外饋線入口處的接地線上。同軸電纜的金屬外護(hù)層，應(yīng)在其上部、下部及經(jīng)走線架進(jìn)入機(jī)房入口處就近接地。

每付天饋線路上選用的SPD最大傳輸功