基站传输设备防雷接地整改方案.doc

基站传输设备防雷接地整改方案河源公司网络维护2006年开始，河源公司大量建设村通基站，采用华为3012的BTS，传输设备采用华为公司Metro1000。每年汛期，都会发生大量的雷电击坏传输设备支路端口、从而导致基站退服故障，经统计，2006年至2009年，共发生232站次雷击故障。对开展防汛应急通信保障工作非常不利。故障发生后，河源公司技术人员将损坏的支路板送修，返修的结果都是因为雷电流过大击穿了在用的2M端口，从而电路中断，基站退服。通过组织传输、防雷专家到多个故障基站进行实地考察，分析故障原因，一致认为是由于铁塔上的馈线的感应雷电流流向BTS，在通过2M同轴电缆流向传输支路板，从而击穿传输支路端口。馈线引入的雷电流造成的损坏的原因分析如下：图1 馈线引入雷电流损坏机理分析雷击时，馈线上大量雷电流流入，馈线连接基站的外壳，雷电流通过馈线引入到基站外壳，并通过基站接地线缆到达室内总地排。雷电流经过接地导线时，其阻抗特性主要表现为引线电阻和引线电感。一般1米（由于电流趋肤效应原理，线缆电感与线径相关性不大）的导线电感量是11.6H（495），而截面积16mm2的1米长铜导线电阻约为0.0012W。当雷电流流过导线的时候，在导线两端产生的压降：DUI*RL*(di/dt)其中：I是雷电流的峰值，di/dt是雷电流的波形陡度，R是导线的引线电阻，L是导线的引线电感。如果导线5m长，雷电流波形为10/350us，峰值电流10kA，则：DUI*RL*(di/dt)（101000A）（50.0012）+510-6 H（101000A/1010-6s）6050005060V从中可以看出：a. 雷电流流过导线的地电位升之中，由于引线电感造成的电位升远远大于引线电阻造成的地电位升，电感是造成导线两端电位差的主要成分。b当雷电流为10kA时，在5米长导线两端就能造成5000V的电位差，雷击时接地线上的电压降会给机房内设备带来雷击损坏的威胁。同时，盒式传输设备从雷击的瞬时效应来看，从传输设备到机房总接地排之间的电位是近似相同的（），传输相对于总接地排地电位未抬升。这样基站和总接地排之间的电位差就加到了基站和传输设备之间，而基站通常通过E1传输线与传输设备连接，在电位差的作用下雷电流通过E1的同轴电缆外皮进入传输的E1接口，过高的电流就会造成传输设备损坏。假设传输与基站之间连接线缆的固定阻抗为,这样流过E1线缆的电流为，流入基站的电流越大，值就越大，由于为固定值，这样就随着变大。图2为该条件下雷电流进入机房的分流情况分析（以下图形分析均按20kA的馈线电流进机房进行原理分析）：图2 馈线接入室内地排机房电流分布图隐患解决措施：对应问题的可使用整改措施有以下三种：l 减小馈线带入机房的雷电流量级；l 减小基站与传输之间的地电位差；l 降低由E1线缆带入小传输设备的雷电流量级。具体来讲，整改方法还需分两种情况解决：1、 雷击故障发生频次较少的，地势稍低的华为3012站点。（1）、传输与基站之间增加16mm2的等电位连接线在机房内部，可以采用增加基站和传输之间的等电位连接线的方法降低基站和传输之间雷击时的电位差。方法为：在光纤综合架内部的传输设备接地排和基站设备的接地排之间增加一根保护接地线，线的长度要尽量短，接地线建议采用截面积不小于16mm2的铜芯导线。将原来传输设备接到总地排的地线去掉。图3 基站与传输等电位连接后机房电流分布图两点之间的电压差决定两点之间的电流走向。等电位连接后可以成功使得的雷电流成倍减小，从而达到有效保护传输设备的目的。（2）基站E1线缆外屏蔽层在DF架处可靠接地。E1线缆的总屏蔽层在基站的DF架处可靠接地后，由于线缆外屏蔽层在电流分配比例中至少50关系，这样传输电流可以有效降低。2、 雷击故障频繁的高山站点传输机柜接地线直接接到基站主设备机架顶，将基站DDF架接地线断开处理，实现基站与传输的单点等电位连接，基站馈线雷电流无法流入传输设备。还需要使光缆的接地严格与设备接地分开。有效性分析：从IEC 62305-1标准分析中可知，衡量自然界中直击雷的雷电流大小可使用10/350us波形进行衡量，标准依据雷电流峰值大小对直击雷进行分类。 标准同时针对不同分类给出了其发生概率，这里的概率均指的是“不大于”，也就是说自然界中大于100kA的雷发生概率不会超过97。当铁塔遭受100kA的直击雷时候，馈线上会带出多大的雷电流呢？按照ITU防雷组织的试验数据显示，在铁塔和机房共地网时，参考ITU-T K.56标准要求，馈线在铁塔顶部通过天线（或设备）的金属结构和铁塔连接，并进入机房前和铁塔、线梯连接， 馈线将分流23的直击雷电流。我们按最大分量进行换算，这样流过馈线的最大可能电流为3kA的10/350us直击雷电流值。根据10/350us雷电流波形与8/20us雷电流波形的能量换算关系（通过实际测试评估，换算系数在6到10之间，这里取中间值8），流入机房的8/20us雷电流值等效为24kA，实际如图10所示。假设传输过电流耐受能力最小值为0.5kA，那么整改措施完全实施后传输设备的损坏率将不会超过3的概率值。图4 100kA实际雷击情况电流分布图实践证明，2010年以来，河源地区多次雷雨天气中，整改过的站点未发生雷击闭站事故，2010年1月1日至7月23日，此类故障发生15起，故障率下降74.13%，整改方案是有效的。推广性分析：整个整改方案比较简单、有效，所