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450 基站防雷改造方案基站防雷改造方案 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 2 目目 录录 1前言前言.2 2设计依据设计依据.2 3设计说明设计说明.3 3.1移动通信基站的综合防护.3 3.2移动通信基站的雷击分类.3 3.3雷击风险的评估.5 4移动通信基站的防雷设计移动通信基站的防雷设计.7 4.1雷电分区防护的概念.7 4.2外部防雷设计.8 4.3内部防雷设计.8 4.4地网的设计.12 4.5移动通信基站的总体防雷示意图.14 5设备的运行、使用和维护设备的运行、使用和维护.14 6质量保证承诺书质量保证承诺书.15 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 3 1 1前言前言 随着社会的进步，移动通信迅猛发展，遍及全国每一个角落，而移动通信基站能否 正常运行是移动通信的关键。基站的设备大部分是微电子设备，它的电磁兼容能力低， 抗雷电、抗电磁干扰能力弱。基站在建设时虽然已安装了一些避雷装置，但往往还是因 雷击而造成通讯中断，给人们的生产和生活带来了巨大的损失。因此，如何做好基站的 综合防雷，保障通信系统的安全，显得尤为重要。 基站防雷是一个系统性的复杂工程，其防雷措施是一个讲究整体防御性的工作，需 要各个环节紧密配合。基站主要由通信和供电设施组成，其中，通信设施包括天线、馈 线和通信设备，供电设施包括电力传输线、变压器和电源设备，各个设备之间紧密联系， 共同构成了基站系统。从防雷的角度讲，这些设备引入雷电的危害形式并不单一，主要 包括了直接雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压侵入和反击，一旦某一设施遭 受雷电袭击，必然会直接影响到与它相连的其它设施，造成破坏。 普顺公司为实现信息化基础设施的雷电安全防护，本着优化防护的原则，针对电源 设备、通讯设备、移动机站设备、网络设备等提出了个性化防护解决方案，防护产品采 用能量分级保护配置，进而充分保护计算机系统、通信网络的安全可靠的运行。 2 2设计依据设计依据 1、IEC61024建筑物防雷 2、IEC61312雷电电磁脉冲的防护 3、YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范 4、YD 2011-93微波站防雷与接地设计规范 5、GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范 6、GB50057-94建筑物防雷设计规范 7、GB50174-93电子计算机机房设计规范 8、YDJ 26-89通信局（站）接地设计暂行技术规定 9、GB 50169-92电气装置安装工程接地装置施工及验收规范 10、IEC-61312雷电电磁脉冲的防护 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 4 3 3设计说明设计说明 3.13.1 移动通信基站的综合防护移动通信基站的综合防护 雷电的外部防护即直击雷的防护，包括接闪器，引下线，接地装置等，主要功能是 为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、 引下线等，泄放入大地。 雷电的内部防护包括主要以空间屏蔽、等电位连接、减少接近耦合、安全距离、 过电压保护等措施，通过在需要保护设备的前端安装合适的避雷器即过电压保护，使设 备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击 而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地。 3.23.2 移动通信基站的雷击分类移动通信基站的雷击分类 直击雷直击雷 直击雷袭击也就是雷电直接击打在建筑物或者设备并且直接对其放电，由于现在基 站普遍采用了避雷针或者铁塔做为接闪装置，所以此种可能雷击途径发生的概率比较低， 只是对于没有铁塔的直放站、城市内较高建筑物上的通信天线和设备以及远离铁塔的专 用配电变压器等情况发生直击雷袭击的可能性比较大。 电源线路侵入的雷击电源线路侵入的雷击 由于现在进入通信基站的电源线路多为远距离经过发电厂和各级变配电变压器传输 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 5 过来，而且多采用架空线路，所以电源线路遭遇雷击的可能性非常大。电源线路上的雷 击又可分为两类，一类为雷电直接击打在基站附近的电源线上并沿电源线传导进基站， 此种雷电能量较大。另一类为雷电发生时由于电磁感应或者静电感应在电源线路上产生 并传导进基站的感应过电压和过电流，此种雷电能量相对前者较小一些。 信号线路侵入的雷击信号线路侵入的雷击 现在通信基站采用的有线传输方式主要有两种，一种为 2 兆金属数据线传输，一种 为光缆传输，并且布线多采用室外架空走线，所以信号线路上空或者附近发生雷击时， 会在信号线路上会产生几 KV 到几十 KV 的感应过电压，并沿信号线路传导进基站,造成 设备端口的损坏。 天馈线线路侵入的雷击天馈线线路侵入的雷击 由于天馈线路是沿着铁塔塔身布线到塔顶通信天线的，所以一旦做为接闪装置的铁 塔（或者铁塔上的避雷针）将雷电接闪下来并沿塔身泄放时，就会在与其并行的天馈线 线路上产生较高的雷击过电压并传导进基站。 地电位反击地电位反击 直击雷防护装置（避雷针）在引导强大的雷电流流入大地时，在它的引下线、接地 体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压，对周围与它们靠得近却又没 与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的 电击就是地电位反击。这种反击不仅足以损坏电器和设备，也可能造成人身伤害或火灾 爆炸事故由于现在通信的需要，郊区和山区基站一般都建在地理位置较高的山上，而这 些基站由于环境的因素一般接地电阻都比较高，所以直击雷击发生的瞬间基站接地系统 的电位是非常高的，这时会对电源端口和信号端口发生强烈的反击现象，如果电源线路 和信号线路没有安装 SPD 或者 SPD 性能较差的话，就会造成通信基站设备的损坏。 电磁场造成的磁破坏电磁场造成的磁破坏 当基站的铁塔或者基站附近发生直接雷击时，会在基站附近的空间内产生一个非常 强烈的电磁场，如果建筑物或者设备屏蔽措施做的不好的话，其强烈的磁场就会造成通 信设备内集成电路和芯片的损坏，从而造成设备的损坏。 3.33.3 雷击风险的评估雷击风险的评估 建筑物年预计雷击次数建筑物年预计雷击次数应按下式确定： N1 k Ng Ae 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 6 式中：N1 建筑物预计雷击次数（次/a） ； k校正系数，在一般情况下取 1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的 建筑物取 2；金属屋面的砖木结构建筑物取 1.7；位于河边、湖边、山坡下 或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的 建筑物，以及特别潮湿的建筑物取 1.5； Ng 建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次/(km2a) ； Ae与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km2)。 2雷击大地的年平均密度应按下式确定： Ng 0.024Td 1.3 式中：Td年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d/a） 。 3建筑物等效面积 Ae应为其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法应符合下 列规定： （1）当建筑物的高 H 小于 100m 时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式 计算确定（附图 11）： )200(HHD 6 10)200()200( )(2 HHHHWLLWAe 式中：D建筑物每边的扩大宽度（m） ； L、W、H分别为建筑物的长、宽、高（m） 。 （2）当建筑物的高 H 等于或大于 100m 时，其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高 H 计算；建筑物的等效面积应按下式确定。 Ae LW2 H(LW)H2 10-6 （3）当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面 积 Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。 入户设施年预计雷击次数 N2按下式确认： N2Ng Ae=0.024Td 1.3(Ae1+ Ae2) (次/年) 式中：Ng 为雷击大地的年平均密度； Td年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定。 Ae1为电源线缆入户设施的截收面积； Ae2为信号线缆入户设施的截收面积。 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 7 机房及入户设施年预计雷击次数的计算： NN1N2 可接受的最大的年平均雷击次数 Nc的计算： Nc5.810 1.5 C-1 式中：C各类因子，CC1+ C2+ C3+ C4+ C5+ C6 C1机房材料结构因子。钢筋混凝土结构取 1.0； C2基站设备信息系统重要程度因子。等电位连接和接地及屏蔽措施 较完善的设备取 2.5， C3电子信息系统设备耐冲击类型和和抗冲击过电压能力因子，一般 取 0.5，较弱取 1.0，相当弱取 3.0； C4电子信息系统设备所在雷电防护区的因子，取 1.0； C5电子信息系统发生雷击事故的后果因子 C6区域雷暴等级因子，少雷区取 0.8，多雷区取 1.0，高雷区取 1.2，强雷区取 1.4。 防雷装置拦截效率 E 的计算： E1Nc / N 根据建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）中有关雷电防护等级 的规定： 当 E0.98 时， 定为 A 级； 当 0.9E0.98 时，定为 B 级； 当 0.8E0.9 时， 定为 C 级； 当 E0.8 时， 定为 D 级。 根据基站的实际情况计算出移动基站的雷电防护等级,进而设计出较为完善的雷电 防护方案。 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 8 4 4移动通信基站的防雷设计移动通信基站的防雷设计 4.14.1 雷电分区防护的概念雷电分区防护的概念 雷电防护区分为： 直击雷非防护区（LPZ0A）：电磁场没有衰减，各类建筑物都可能遭到直接雷击， 属于完全暴露的不设防区； 直击雷防护区（LPZ0B）：电磁场没有衰减，各类建筑物很少遭受到直接雷击，属 于充分暴露的直击雷防护区； 第一防护区（LPZ1）：由于建筑物的屏蔽措施，流经各类导体的雷电流比直击雷防 护区进一步减小，电磁场得到了初步的衰减，各类物体不可能遭受直接雷击； 第二防护区（LPZ2）：进一步减小所引导的雷电流或电磁场而引入的后续防护区； 后续防护区（LPZn）：需要进一步减小雷电电磁脉冲，以保护敏感度水平高的设备 的后续防护区。 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 9 4.24.2 外部防雷设计外部防雷设计 移动通信基站的外部防雷即建筑物和铁塔的直击雷的防护。 若移动基站铁塔立于建筑物顶部，可用铁塔作为接闪器，采用建筑物的柱内钢筋作 为引下线，采用建筑物基础地网作为外部防雷的地网。移动通信基站地网的接地电阻值 应小于 5 欧姆。 4.34.3 内部防雷设计内部防雷设计 .1 电源线路的雷电防护电源线路的雷电防护 电源线路防雷采取“分级保护，逐级泻放”的方式,根据移动通信基站雷电防护等 级计算的结果，采用多级防护措施。 电源线路的三级防护示意图： 若移动通信基站采用专用电力变压器供电，电力线应采用有金属护套的电缆或绝缘 护套穿金属屏蔽管埋地引入机房内，电力电缆的金属护套或金属屏蔽管两端应就近进行 可靠接地。 移动通信基站交流电力变压器高压侧的三根相线，应分别就近对地加装氧化锌避雷 器，电力变压器低压侧三根相线应分别对地加装无间隙氧化锌避雷器,变压器的机壳， 低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层,应就近接地。出入基 站的所有电力线均应在出口处加装避雷器。 供电线路进入基站时，应首先在进站后的第一配电处进行第一级防雷保护，即在电 力电缆在进入机房交流屏处采用不小于80kA/每线的SPD作为B级防护，不通过交流配电 屏接地，而直接用25mm2铜线接地至总接地线且接地线不应大于1.0m。为了保证设备运行 安全和防雷器的维护，在防雷器的相线前并联一个100A的三相联动空气开关。 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 10 在整流屏（或开关电源屏）的电源输入端安装每线通流量不小于40KA的避雷器，作 为电源的C级防护。为了保证设备运行安全和防雷器的维护，在防雷器的相线前并联一 个63A的空气开关。 在后级用电设备的电源输入端安装通流量不小于20KA的避雷器，作为电源的D级防 护。为了保证设备运行安全和防雷器的维护，在防雷器的相线前并联一个32A的空气开 关。 在直流屏的电源输出端安装直流电源避雷器，作为电源的D级防护。为了保证设备 运行安全和防雷器的维护，在防雷器的相线前并联一个32A的空气开关。 对于采用插座式供电的设备，建议更换带防雷保护的插座做后级保护。 电源线路的安装示意图： 第一级 SPD 和第二级 SPD 之间的安装点要求间隔不小于 15m，当两级间距离不足时， 应当安装专用退耦器。 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 11 .2 信号线路的雷电防护信号线路的雷电防护 基站的信号传输一般采用光纤传输和 PCM 电缆传输。 光纤本身不是导体，并不能感应雷电流，但是光纤的加强芯和屏蔽层是导体，为了 保护终端设备，要在终端设备前将光纤的加强芯和屏蔽层做可靠接地。 采用 PCM 电缆传输方式，要求信号电缆应由地下进出移动通信基站，电缆内芯线 在进站处应加装相应的信号避雷器，避雷器和电缆内的空线对均应作保护接地。 信号电涌保护器是保障电话通讯网络、视 频网络和数据数字信息网络中各种网络设备免 遭雷击产生的感应过电压和其它瞬间浪涌电压 危害的保护装置，由于这类设备大都运转于高 速传输系统，设备对电压非常敏感，因此，最 大程度降低残压和降低寄生电容，提高快速响 应能力具有很重要的意义。 .3 天馈线路的雷电防护天馈线路的雷电防护 按 IECIEC 划分的防雷区（LPZLPZ）施行多级屏蔽。屏蔽的效果首先取决于初级屏蔽网的 衰减程度，其次取决于屏蔽层厚度（最好接近电磁波的波长） ，网孔密度（密度越大则 可靠程度越高） ，屏蔽材料（低频时采用高磁材料，高频时采用铜材、铝材为宜） 。在屏 蔽中要特别注意对各种门、窗，重点对入户的金属管道、通信线路、电力线缆入口作好 屏蔽，各种线缆均采取屏蔽措施，金属丝织网、金属软导管、硬导管、栈桥均可用于屏 蔽线缆。 YD5068-98 规范第 3.3 条规定，基站天线必须在接闪体的保护范围内，同时依照第 3.3.2 条规定作好馈线屏蔽层的三点接地。同轴馈线电缆与天线相连，从铁塔或支撑架 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 12 上引入机房，注意接闪体的引下线要与馈线相隔一定距离。馈线作为雷击感应的主要通 道，应在馈线进入室内的防雷区 LZP 0-1 界面处，安装同轴馈线保护器。 .4 机房内的等电位连接机房内的等电位连接 在机房内设置均压环，采用规格为40mm4mm 的铜排沿墙体四周敷设，铜排相 互交叉处做好可靠连接，使其形成等电位。将所有的设备用402的多股铜线就近与铜排 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 13 连接，并将进出机房的各类线缆屏蔽层连接到铜排上，再用952 多股铜线将铜排与地 网连接。为防止地电位反击，在均压环和地网之间加装等电位隔离器。均压环要求多点 接地。 4.44.4 地网的设计地网的设计 移动通信基站地网由机房地网，铁塔地网和变压器地网组成。基站地网应充分利用 机房建筑物的基础(含地桩)，铁塔基础内的主钢筋和地下其他金属设施作为接地体的一 部分。当铁塔设在机房房顶，电力变压器设在机房楼内时,其地网可合用机房地网。 建立在郊区、山区的独立机房的地网应采用环型接地网的方式，环型接地网围绕铁 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 14 塔和机房一圈，并分别与铁塔各基础多点相连，机房接地引入点应在远离铁塔的一侧。 如果大地电阻率较高的地区，再在地网四角采用辐射型接地体（在辐射型水平接地体周 围采用长效降阻剂处理） 。 办公楼、大型建筑地网，为了保险起见，要充分利用建筑物自身各类可能与地构成 回路的金属管道（如消防水管） ，并与大楼顶避雷带上或者在大楼顶的避雷网预留的接 地端多次连接，可能的情况下，敲开几根柱子内的钢筋与大楼顶避雷带上或者在大楼顶 的避雷网预留的接地端相互连在一起作为基站的接地。 上图为邓东上图为邓东 450450 基站地网及等电位连接改造示意图。基站地网及等电位连接改造示意图。 为加强机房内外等电位的力度，在机房内、外做均压封闭环，内环与外环地网用为加强机房内外等电位的力度，在机房内、外做均压封闭环，内环与外环地网用 95mm95mm2 2，多股铜芯线连接。为防止雷电的高地电位反击，在内均压环和外环地网间安装等，多股铜芯线连接。为防止雷电的高地电位反击，在内均压环和外环地网间安装等 电位连接器。外环带上接电位连接器。外环带上接 8 8 只垂直接地极，并和以前的地网多处相连接，机房内所有设只垂直接地极，并和以前的地网多处相连接，机房内所有设 备地、电源地线、信号地线、避雷器防雷地线就近连接到机房内均压环上。备地、电源地线、信号地线、避雷器防雷地线就近连接到机房内均压环上。 450 移动通信基站防雷设计方案 地址：深圳市福田区梅华路 105 号多丽工业区一栋三楼 邮编：518049 网址： 15 4.54.5 移动通信基站的总体防雷示意图移动通信基站的总体防雷示意图 5 5设备的运行、使用和维护设备的运行、使用和维护 在使用之前，应按原理图检查箱内外元件是否都已齐备，连接导体截面是否符 合要求，电源数据是否正常。各项检查是否都已符合要求后，才可以通电试运 行。 通电试运行一般应按“先辅助电路再主电路，先空载再负载”的程序进行。 在主电路送电前，应再次确认主电路接线和导体选择的正确性，并检查短路和 过载保护电器是否符合要求。经空载试验，