防雷接地工程問(wèn)題研究論文
時(shí)間:2022-06-22 02:09:00
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摘要:由于自然災(zāi)害的增多,尤其通信部門,非常有必要安裝防雷裝置,下面就介紹了防雷工程的方法
關(guān)鍵詞:通信防雷接地注意方法步驟
一、移動(dòng)通信站的交流供電系統(tǒng)的防雷與接地一般要求
1、移動(dòng)通信站的交流供電系統(tǒng)應(yīng)采用三相五線制供電方式。
2、移動(dòng)通信站宜設(shè)置專用電力變壓器,電力線宜采用具有金屬護(hù)套或絕緣護(hù)套電纜穿鋼管埋地引入移動(dòng)通信站,電力電纜金屬護(hù)套或鋼管兩端應(yīng)就近可靠接地。
3、當(dāng)電力變壓器設(shè)在站外時(shí),對(duì)于地處年雷暴日大于20天、大地電阻率大于100Ω·m,電力線應(yīng)在避雷線的25°角保護(hù)范圍內(nèi),避雷線(除終端桿處)應(yīng)每桿作一次接地。
為確保安全,宜在避雷線終端桿的前一桿上,增裝一組氧化鋅避雷器。若已建站的架空高壓電力線路防雷改造采用避雷線有困難時(shí),可在架空高壓電力線路終端桿﹑終端桿前第一﹑第三或第二﹑第四桿上各增設(shè)一組氧化鋅避雷器,同時(shí)在第三桿或第四桿增設(shè)一組高壓保險(xiǎn)絲。避雷線與避雷器的接地體宜設(shè)計(jì)成輻射形或環(huán)形。
4、當(dāng)電力變壓器設(shè)在站內(nèi)時(shí),其高壓電力線應(yīng)采用電力電纜從地下進(jìn)站,電纜長(zhǎng)度不宜小于200m,電力電纜與架空電力線連接處三根相線應(yīng)加裝氧化鋅避雷器,電纜兩端金屬外護(hù)層應(yīng)就近接地。
5、移動(dòng)通信基站交流電力變壓器高壓側(cè)三根相線,應(yīng)分別就近對(duì)地加裝氧化鋅避雷器,電力變壓器低壓側(cè)三根相線應(yīng)分別對(duì)地加裝無(wú)間隙氧化鋅避雷器,變壓器的機(jī)殼﹑低壓側(cè)的交流零線,以及與變壓器相連的電力電纜的金屬外護(hù)層,應(yīng)就近接地。出入基站的所有電力線均應(yīng)在出口處加裝避雷器。
6、進(jìn)入移動(dòng)通信基站的低壓電力電纜宜從地下引入機(jī)房,其長(zhǎng)度不小于50m(當(dāng)變壓器高壓側(cè)已采用電力電纜時(shí),低壓側(cè)電力電纜長(zhǎng)度不限)。電力電纜在進(jìn)入機(jī)房交流屏處應(yīng)加裝避雷器,從屏內(nèi)引出的零線不作重復(fù)接地。
7、移動(dòng)通信基站供電設(shè)備的正常不帶電的金屬部分﹑避雷器的接地端,均應(yīng)作保護(hù)接地,嚴(yán)禁作接零保護(hù)。
8、移動(dòng)通信基站直流工作地,應(yīng)從室內(nèi)接地匯集線上就近引接,接地線截面積應(yīng)滿足最大負(fù)荷的要求,一般為35-95m2,材料為多股銅線。
9、移動(dòng)通信基站電源設(shè)備應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)﹑規(guī)范關(guān)于耐雷電沖擊指標(biāo)的規(guī)定,交流屏﹑整流器(或高頻開關(guān)電源)應(yīng)設(shè)有分級(jí)防護(hù)裝置。
10、引至配電屏的三根相線及零線推薦采用法國(guó)CITFL公司生產(chǎn)的電源避雷箱DS150E(140KA8/20us),其響應(yīng)時(shí)間快(25ns),殘壓低(700V-800V),該防雷箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)為兩極MOV經(jīng)去電感連結(jié)的復(fù)合型防雷箱,它一般安裝在低壓配電柜內(nèi)。別要強(qiáng)調(diào)的是,屏內(nèi)交流零線不作重復(fù)接地。大樓內(nèi)所布放的交流供電線路中的中性線(零線)匯集排應(yīng)與機(jī)架的正常不帶電金屬部分絕緣。
11、配電屏內(nèi)各分路開關(guān)也應(yīng)配接相應(yīng)型號(hào)的電源避雷器,開關(guān)額定負(fù)荷超過(guò)200A,建議采用DS150E(140KA)或LA60-B(10/350us70KA);100A-200A之間建議采用DS100R或V25B(100KA),100A-63A建議采用DS70B或V20C/4(70KA);50A以下采用DS44或V20C/2(40KA)。
12、重要用電設(shè)備(如UPS﹑整流器﹑高頻開關(guān)電源﹑精密空調(diào)等)的交流進(jìn)線端也根據(jù)其容量用不同型號(hào)的電源避雷器(DS150E-DS44或LA60-B-V20C/2)。
13、通信電源或高頻開關(guān)電源的直流側(cè),采建議用徳國(guó)OBO產(chǎn)品V20C/0-75V低壓避雷器進(jìn)行保護(hù)。
防雷工程步驟二、移動(dòng)通信基站天饋系統(tǒng)的防雷與接地要求
1、移動(dòng)通信基站天線在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi),接閃器應(yīng)設(shè)置專用雷電流引下線,材料宜采用4×40的鍍鋅扁鋼。
2、基站同軸電纜天饋線的金屬外護(hù)層,應(yīng)在上部、下部和經(jīng)走線架進(jìn)機(jī)房入口處就近接地,在機(jī)房入口處的接地應(yīng)就近與地網(wǎng)引出的接地線妥善連通,當(dāng)鐵塔高度大于或等于60m時(shí),同軸電纜天饋線的金屬外護(hù)層還應(yīng)在鐵塔中部增加一處接地。
3、同軸電纜天饋線進(jìn)入機(jī)房后與通信設(shè)備連接處應(yīng)安裝饋線避雷器。以防來(lái)自天饋線引入的感應(yīng)雷。饋線避雷器接地端子應(yīng)就近引接到室外到饋線入口處接地線上,選擇饋線避雷器時(shí)應(yīng)考慮阻抗、衰耗、工作頻段等指標(biāo)與通信設(shè)備相匹配。英國(guó)MARSE公司生產(chǎn)的同軸電纜保護(hù)器COAX系列產(chǎn)品是專為保護(hù)天饋線連接的設(shè)備而設(shè)計(jì)制造的,其工作頻率可高達(dá)2.5GHZ,損耗0.5dB,殘壓有20V、35V、65V等,阻抗為50Ω、75Ω,詳見圖所示。
信號(hào)電纜應(yīng)由地下進(jìn)出移動(dòng)通信基站,電纜內(nèi)芯線在進(jìn)出站處應(yīng)加裝相應(yīng)的信號(hào)避雷器,避雷器和電纜內(nèi)的空線對(duì)均應(yīng)作保護(hù)地。站區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁布放架空纜線。
對(duì)于地處年雷暴日大于20天、大地電阻率大于100Ω.m的新建信號(hào)電纜,宜采取在電纜上方布放排流線或采用有金屬外護(hù)套的電纜,亦可用光纜,以防雷擊。
對(duì)于尋呼臺(tái)GSM站內(nèi)通信設(shè)備,目前,已普遍應(yīng)用局域遠(yuǎn)程廣域網(wǎng),用得較多的挪威網(wǎng)和以太網(wǎng),速度已達(dá)10M波特,不久將會(huì)擴(kuò)展到60M甚至超過(guò)100M波特。對(duì)于經(jīng)常遭雷電脈沖及過(guò)電壓危害的設(shè)備,如:數(shù)字編碼器,網(wǎng)卡、Modem、自動(dòng)排隊(duì)器、AT多功能卡、發(fā)射機(jī)、天線轉(zhuǎn)換器、程控交換機(jī)、終端、服務(wù)器等,信號(hào)輸入端或網(wǎng)絡(luò)連接口應(yīng)根據(jù)其傳輸速度、阻抗特性、接口特征選用相應(yīng)的信號(hào)防雷器加以保護(hù)。
防雷工程步驟四、移動(dòng)通信基站鐵塔的防雷與接地要求
1、移動(dòng)通信基站鐵塔應(yīng)有完善的防直接雷及二次感應(yīng)雷的防雷裝置。
2、移動(dòng)通信基站鐵塔應(yīng)采用太陽(yáng)能塔燈。對(duì)于使用交流電饋線的航空障礙信號(hào)燈,其電源線應(yīng)采用具有金屬外護(hù)層的電纜,電纜的金屬外護(hù)層應(yīng)在塔頂及進(jìn)機(jī)房入口處的外側(cè)就近接地。塔燈控制線及電源線均應(yīng)在機(jī)房入口處分別對(duì)地加裝避雷器,零線應(yīng)直接接地。
1、移動(dòng)通信基站的建筑物應(yīng)有完善的防直擊雷及抑制二次感應(yīng)雷的防雷裝置(避雷網(wǎng)、避雷帶和接閃器)等。
2、機(jī)房頂部的各種金屬設(shè)施,均應(yīng)分別與屋頂避雷帶就近連通。機(jī)房屋頂?shù)牟薀魬?yīng)安裝在避雷帶下方。
3、機(jī)房?jī)?nèi)走線架、吊線鐵架、機(jī)架或機(jī)殼、金屬通風(fēng)管道、金屬門窗等均應(yīng)作保護(hù)接地。保護(hù)接地引線一般宜采用截面積不小于35mm2的多股銅導(dǎo)線。
(一)地網(wǎng)的組成
1、移動(dòng)通信基站應(yīng)按均壓、等電位的原理,將工作地、保護(hù)地和防雷地組成一個(gè)聯(lián)合接地網(wǎng)。站內(nèi)各類接地線應(yīng)從接地匯集線或接地網(wǎng)上分別引入。
2、移動(dòng)通信基站地網(wǎng)由機(jī)房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)和變壓器地網(wǎng)組成,地網(wǎng)的組成如圖所示?;镜鼐W(wǎng)應(yīng)充分利用機(jī)房建筑物的基礎(chǔ)(含地樁)、鐵塔基礎(chǔ)內(nèi)的主鋼筋和地下其他金屬設(shè)施作為接地體的一部分。當(dāng)鐵塔設(shè)在機(jī)房房頂,電力變壓器設(shè)在機(jī)房樓內(nèi)時(shí),其地網(wǎng)可合用機(jī)房地網(wǎng)。
3、機(jī)房地網(wǎng)組成:機(jī)房地網(wǎng)應(yīng)沿機(jī)房建筑物散水點(diǎn)外設(shè)環(huán)形接地裝置,同時(shí)還應(yīng)利用機(jī)房建筑物基礎(chǔ)橫豎梁內(nèi)二根以上主鋼筋共同組成機(jī)房地網(wǎng)。當(dāng)機(jī)房建筑物基礎(chǔ)有地樁時(shí),應(yīng)將地樁內(nèi)2根以上主鋼筋與機(jī)房地網(wǎng)焊接連通。
當(dāng)機(jī)房設(shè)有防靜電地板時(shí),應(yīng)在地板下圍繞機(jī)房敷設(shè)閉合的環(huán)形接地線,作為地板金屬支架的接地引線排,其材料為銅導(dǎo)線,截面積應(yīng)不小于50mm2,并從接地匯集線上引出不少于二根截面積為50~75mm2的銅質(zhì)接地線與引線排的南、北或東、西側(cè)連通。
4、對(duì)于利用商品房作機(jī)房的移動(dòng)通信基站,應(yīng)盡量找出建筑防雷接地網(wǎng)或其它專用地網(wǎng),并就近再設(shè)一組地網(wǎng),三者相互在地下焊接連通,有困難時(shí)也可在地面上可見部分焊接成一體作為機(jī)房地網(wǎng)。找不到原有地網(wǎng)時(shí),應(yīng)因地制宜就近設(shè)一組地網(wǎng)作為機(jī)房工作地、保護(hù)地和鐵塔防雷地。工作地及防雷地地網(wǎng)上的引接點(diǎn)相互距離不應(yīng)小
于5m,鐵塔尚應(yīng)與建筑物避雷帶就近兩處以上連通。
5、鐵塔地網(wǎng)的組成:當(dāng)通信鐵塔位于機(jī)房旁邊時(shí),鐵塔地網(wǎng)應(yīng)延伸到塔基四腳處1.5m遠(yuǎn)的范圍,網(wǎng)格尺寸不應(yīng)大于3m×3m,其周邊為封閉式,同時(shí)還要利用塔基地樁內(nèi)2根以上主鋼筋作為鐵塔地網(wǎng)的垂直接地體,鐵塔地網(wǎng)與機(jī)房地網(wǎng)之間應(yīng)每隔3~5m相互焊接連通一次,連接點(diǎn)不應(yīng)小于二點(diǎn)。當(dāng)通信鐵塔位于機(jī)房屋頂時(shí),鐵塔四腳應(yīng)與樓頂避雷帶就近不少于二處焊接連通,同時(shí)宜在機(jī)房地網(wǎng)四角設(shè)置輻射式接地體,以利雷電流散流。
6、變壓器地網(wǎng)的組成:當(dāng)電力變壓器設(shè)置在機(jī)房?jī)?nèi)時(shí),其地網(wǎng)可合用機(jī)房及鐵塔地網(wǎng)組成的聯(lián)合地網(wǎng);當(dāng)電力變壓器設(shè)置在機(jī)房外,且距機(jī)房地網(wǎng)邊緣30m以內(nèi)時(shí),變壓器地網(wǎng)與機(jī)房地網(wǎng)或鐵塔之間,應(yīng)每隔3~5m相互焊接連通一次(至少有兩處連通),以相互組成一個(gè)周邊封閉的地網(wǎng)。
7、當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)的接地電阻值達(dá)不到要求時(shí),可擴(kuò)大地網(wǎng)面積,即在地網(wǎng)外圍增設(shè)1圈或2圈環(huán)形接地裝置。環(huán)形接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成,水平接地體與地網(wǎng)宜在同一水平面上,環(huán)形接地裝置與地網(wǎng)之間以及環(huán)形接地裝置之間應(yīng)每隔3~5m相互焊接接連通一次;也可在鐵塔四角設(shè)置輻射式延伸接地體,延伸接地體的長(zhǎng)度宜限制在10~30m以內(nèi)。
(二)接地體
1、接地體宜采用熱鍍鋅鋼材,其規(guī)格要求如下:
鋼管Φ50mm,壁厚不應(yīng)小于3.5mm
角鋼不應(yīng)小于50mm×50mm×5mm
扁鋼不應(yīng)小于40mm×4mm
2、垂直接地體長(zhǎng)度宜為1.5~2.5m,垂直接地體間距為其自身長(zhǎng)度為1.5~2倍。若遇到土壤電阻率不均勻的地方,下層的土壤電阻率低,可以適當(dāng)加長(zhǎng)。當(dāng)垂直接地體埋設(shè)有困難時(shí),可設(shè)多根環(huán)形水平接地體,彼此間隔為1~1.5m,且應(yīng)每隔3~5m相互焊接連通一次。
3、在沿海鹽堿腐蝕性較強(qiáng)或大地電阻率較高難以達(dá)到接地電阻要求的地區(qū),接地體宜采用具有耐腐、保濕性能好的非金屬接地體。
4、接地體之間所有焊接點(diǎn),除澆注在混凝土中的以外,均應(yīng)進(jìn)行防腐處理。接地裝置的焊接長(zhǎng)度:對(duì)扁鋼為寬度的2倍,對(duì)圓鋼為其直徑為10倍。
5、接地體的上端距地面不應(yīng)小于0.7m,在寒冷地區(qū),接地體應(yīng)埋設(shè)在凍土層以下。
(三)接地線和接地引入線
1、接地線宜短、直、載面積為35~95mm2,材料為多股銅線。
2、接地引入線長(zhǎng)度不宜超過(guò)30m,其材料為鍍鋅扁鋼,截面積不宜小于40mm×4mm或不小于95mm2的多股銅線。接地引入線應(yīng)作防腐、絕緣處理,并不得在暖氣地溝內(nèi)布放,埋設(shè)時(shí)應(yīng)避開污水管道和水溝,裸露在地面以上部分,應(yīng)有防止機(jī)械損傷的措施。
3、接地引入線由地網(wǎng)中心部位就近引出與機(jī)房?jī)?nèi)接地匯集線連通,對(duì)于新建站不應(yīng)小于二根。詳見圖所示。
(四)接地匯集線
接地匯集線一般設(shè)計(jì)成環(huán)形或排狀,材料為銅材,截面積不應(yīng)小于120mm2,也可采用相同電阻值的鍍鋅扁鋼。
機(jī)房?jī)?nèi)的接地匯集線可安裝在地槽內(nèi)、墻面或走線架上,接地匯集線應(yīng)與建筑鋼筋保持絕緣。
(五)接地電阻
1、移動(dòng)通信基站地網(wǎng)的接地電阻值應(yīng)小于5Ω,對(duì)于年雷暴日小于20天的地區(qū),接地電阻值可小于10Ω。
2、架空電力線與電力電纜接口處的保護(hù)接地以及電力變壓器(100KVA以下)保護(hù)接地的接地電阻值應(yīng)小于10Ω。
3、架空電力線上方的避雷線及增裝在高壓線上的避雷器的接地電阻值,其首端(即進(jìn)站端)應(yīng)小于10Ω,中間或末端于小30Ω。
(六)防止SPG對(duì)DCG地電位反擊的措施
目前IEC標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)際GB50057--94都推薦采用綜合地網(wǎng),但是,某些單位及某些設(shè)備制造商仍在強(qiáng)調(diào)采用獨(dú)立的直流電網(wǎng)。據(jù)國(guó)際有關(guān)專家統(tǒng)計(jì),微電子設(shè)備遭受雷電危害,大約有60%是來(lái)自地電位反擊。所以針對(duì)目前具體情況,提出以下防止SPG對(duì)DCG地電位反擊的措施。
假設(shè)大廈公用防雷地網(wǎng)SPG沖擊接地電阻值為4Ω,一個(gè)中等(40KA)的直擊雷擊中大廈屋頂防雷針系統(tǒng),40KA雷電浪涌電流通過(guò)避雷針、引下線(有可能是大廈結(jié)構(gòu)鋼筋)、地網(wǎng)泄入大地,在地網(wǎng)接地電阻(4Ω)上形成瞬時(shí)電壓降4×40000=160kv,即16萬(wàn)伏高壓。機(jī)房?jī)?nèi)微電子設(shè)備,正常不帶電的金屬外殼保護(hù)接地(SPG),此時(shí)電位為160KV,而微電子設(shè)備內(nèi)部電路接直流地(DCG),其電位為"0"伏,微電子設(shè)備的內(nèi)外電位差達(dá)160KV高壓,必毀無(wú)疑!而且是毀壞機(jī)房?jī)?nèi)一大批設(shè)備。
既要保持獨(dú)立設(shè)置的直流工作地網(wǎng)抗干擾的優(yōu)越性,又要防止大廈遭直擊雷時(shí)破壞性的地電位反擊,最合理的措施是在DCG入室處C點(diǎn),接一地網(wǎng)連結(jié)保護(hù)器SGP1(100KA)或低壓電源避雷器DC98(220V),其接地點(diǎn)接到SPG系統(tǒng)的D點(diǎn)。在未遭直擊雷的絕大多數(shù)情況下,由于地網(wǎng)連結(jié)器的氣體放電管起隔離作用或DS98開路,SPG與DCG是兩套互相獨(dú)立的地網(wǎng),直流地網(wǎng)可以照常發(fā)揮其抗干擾的優(yōu)越性;在遭直擊雷的特殊情況下,地網(wǎng)連結(jié)器中氣體放電管放電或DS98內(nèi)部MOV元件導(dǎo)通(忽略殘壓),故相當(dāng)于SPG與DCG構(gòu)成瞬時(shí)等電位體,機(jī)房?jī)?nèi)所有微電子設(shè)備都可避免因地電位升高而引起的損壞,
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