韶关石灰岩山区移动通信基站防雷地网设计和施工方案分析(韶关公司）

1、韶关石灰岩山区移动通信基站防雷地网设计和施工方案分析 韶关公司 工程管理中心 林滨摘要：韶关公司这几年大力发展网络工程建设，使网络方面的综合能力得到了很大的提高，每年颇具规模的基站建设，使我们在工程管理方面做了大量的工作，同时也积累了一定的经验，以下对基站建设过程中防雷地网工程在设计和施工方面作一简要论述，从而对山区基站地网工程建设进行探讨、总结。1. 概述韶关地处粤北山区，移动通信基站大部分建在丘陵、山地之上，要做好基站防雷，地网（接地体）的施工技术方案是否合理可行是影响防雷效果的关键所在。GSM七期乳源营业部武丰基站建在韶关西北部的石灰岩山区，山高路峭，地质差异大，防雷地网设计、施工十分困

2、难，是一个典型的石灰岩地质基站，以此基站为例对我公司山区基站地网的设计、施工，以及工程质量和造价控制有很好的借鉴。2. 基本情况石灰岩地区地质具有山高石多，土层薄，植被少，缺水干燥，土壤电阻率高，接地性能差等特点。乳源武丰基站地处京珠高速公路乳源县大桥镇路段旁，属典型的石灰岩地带。基站建在离平地高约300米的武丰山山顶上，此山东北面成7080度坡度，大多为坚硬、尖耸锐利的石灰岩，正西面连接另一山头成东西走向的山脊背，西南约为45度坡度的树林地带。地质分布大致是：基站50米范围内多为石灰岩，石缝中间陷有浅层含碎石的黄泥土，深浅不一，但都不超过1米，由于长期缺水，土壤十分干燥，电阻率间于20003

3、000·m；西南面80米以下树木渐多，土质相对较为潮湿，电阻率间于400800· m，离基站250米处有一泉水口。据此地质条件，如按常规的设计、施工是难以达到技术要求的，我分公司工程管理中心和防雷地网施工单位的技术人员通过深入的调查研究，细致分析，采用了有效可行的技术方案。3. 设计思路和技术方案移动通信基站防雷设计必须根据基站所处的具体位置、环境因素、所在地区的雷暴强度来确定基站的雷电保护措施和方法，充分利用有利条件（如基础接地、接地性能好的地质等）和当今先进的防雷技术，综合防雷，既能做到长效达标，又能降低成本。武丰基站防雷地网设计就是根据以上思路进行的。3 . 1 设计

4、依据根据建筑物防雷设计规范（GB50057-2000）、通信局（站）接地设计暂行技术规定（YDJ26-89）、移动通信基站防雷与接地设计规范（YD5068-98）及有关行业技术标准进行防雷设计、施工。根据当地气象资料统计，韶关地区年平均雷暴日为53天，基站属第二类防雷建筑物，按二类防雷等级设防，接地电阻要求在5及以下。3 . 2 充分利用基础接地首先在土建工程开工，基础开挖，绑扎好基础钢筋后即安排防雷地网施工队进场。因深基坑有较好的接地性能，故在每个基坑底各打入两条垂直接地体（在基坑的对角打入），把基础网筋焊成0.5m×0.5m网格并与柱主筋、垂直接地体相互连通。在基础梁钢筋绑扎好后

5、，利用基础梁的两条主筋环形焊通，并与柱筋连接，屋面梁筋施工时同样环形焊通，再与柱筋焊接连通。这样，垂直接地体、基础网筋、地梁钢筋、柱筋、屋面梁筋做到了有效连接，利用柱筋作引下线，并与所有构件如门窗、钢架可靠连通，形成一个“法拉第笼”，可防直击雷和抑制雷电磁干扰。在机房顶安装的铁塔作为接闪部分，其四角的基座应与四周柱子引出的柱筋焊接连通。由于防雷接地和设备接地共用，设备接地线最好从“中性点”引出，这样可避免由于高电位引入引起反击，造成对用电设备的损坏。具体做法是在基站基础内用水平接地体（-40mm×4mm热镀锌扁钢）与四周接地网连接，中间交叉的“十字点”，就是“中性点”。另外，采用“一

6、点接地”方式，即从“中性点”引出至汇流铜排，再接至每个设备，这可有效消除公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰。3 . 3 利用环形接地和进行等电位处理环形接地网就是把接地体沿建筑物周围围成一个封闭环。武丰基站沿基站周围每隔45米开挖地网，设三圈（水平接地体用-40mm×4mm热镀锌扁钢，垂直接地体用50mm×5mm×2500mm热镀锌角钢），并沿四个方向连通。这样接地网可使到界面以内的电场分布比较均匀，减少跨步电压对人的危害，也减少室内在被雷击时由于地面电位梯度大而容易产生对设备高压反击的危险。等电位处理就是把建筑物内的所有金属物进行连接。武丰基站主要是电源、信号

7、线外套金属管埋地进入，并与防雷接地连接。这样当雷电袭击时在这建筑物内部，大体是等电位的，因而不会发生内部设备被高电压反击和人被雷击事故。3 . 4 填埋高效、长效的的接地模块和增加水平接地体，改良接地性能。由于武丰基站四周大多为石灰岩，土层浅、干燥、电阻率大，垂直接地体难以打入。从理论上讲：“由于冲击电流陡度高，在冲击电流的情况下，仅仅利用接地网很小的一块面积”，所以地网设计尽量在基站周围“很小的一块面积”内布好接地极。因此，选择高效、长效的接地模块沿基站四周填埋是十分必要的。具体做法是：在基站周围选择泥土相对较多的小块范围，挖2.5m×1.5m×1.2m（长×宽

8、×深）的基坑进行填埋，在模块周围多布设水平接地体，并从山脚下挖取电阻率较低的土壤（如粘土、黑土等）替换山上电阻率较高的泥土，回填后进行夯实。接地模块共八块，采用广州市番禺立信防雷科技有限公司生产的型号为“PE-2A”的接地模块，其工作原理是利用该接地模块具有导电性好、性能稳定、具扩散性、不溶于水但易吸水的性能，通过金属芯棒与泄流装置引下线连接，使雷电流得以迅速泄放到大地。这样大大地改良基站周围地网的接地性能，增强了防雷效果。3 5 变压器地网与机房地网做到有效连接武丰基站的电力变压器安装在离机房约20米处，变压器地网与机房地网每隔5m相互焊接连通，相互组成一个周边封闭的地网。3 .

9、6 因地制宜，选择土层深、潮湿、土壤电阻率低的方向开挖地网因西南面土层相对较深，树木多，土质较为潮湿，接近山脚处还有一泉水口。因此，地网主要从这方向伸展，并伸至泉水潮湿处。地网的平面布置见下图: 实践证明, 乳源营业部武丰基站防雷地网的施工技术方案是可靠、合理的，成本也得到了控制（总费用为3.5万元），各项技术参数达到了要求, 接地电阻经测量为4.2，符合5.0以下的要求。基于这种设计思路和技术措施，GSM八期和九期基站在类似的地质条件下进行设计、施工，很好地达到了规范要求，成本也得到了控制。4. 防雷地网设计、施工中应注意的几个问题4 . 1 防雷的设计、施工与土建的设计、施工应同时进行，这

10、样才能充分利用基础接地，节省成本，提高防雷效果。4 . 2 在防雷地网设计、施工中，接地体最好不超过最长有效长度，由于雷电冲击电流陡度高，电脉冲在接地中传播速度是有限的，故当接地体长度超过某一数值时，实际对散逸雷电流作用不大。接地体有效长度按下式确定：l=2l 接地体的有效长度，单位: m 土壤电阻率， 单位: ·m4 . 3 在实际测量中，有时应用冲击接地电阻与工频接地电阻的换算。在雷电冲击电流作用下，土壤接地性能会有所变化，电阻减少。在土壤电阻率高的地区施工时，测量的工频接地电阻往往比较大，如及时进行换算，冲击接地电阻达要求时，则可视为达到要求，这样有助于节省成本，减少不必要的开支。冲击接地电阻与工频接地电阻的换算按下式确定：R=ARiR工频接地电阻，单位: A换算系数，通常在1.03.0之间（参考华南理工大学苏邦礼教授1996年编著的雷电与避雷工程）。Ri冲击接地电阻，单位: 4 . 4 防止跨步电压对人产生危害。当雷击时雷电流从接地装置向土地散逸，各点之间有电压存在，当人站在接地装置附近地面时，电流从人体上流过，当跨步电压足够大时，对人的生命是有危害的。所以在实际施工中，在基站的人行道或离人行道3m内开挖地网，水平接地体埋深