弱电系统的防雷保护工程技术要求

弱电系统的防雷保护
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防雷工程步骤一、移动通信站的交流供电系统的防雷与接地一般要求 1、移动通信站的交流供电系统应采用三相五线制供电方式。2、移动通信站宜设置专用电力变压器，电力线宜采用具有金属护套或绝缘护套电缆穿钢管埋地引入移动通信站，电力电缆金属护套或钢管两端应就近可靠接地。3、当电力变压器设在站外时，对于地处年雷暴日大于20天、大地电阻率大于100Omegamiddotm，电力线应在避雷线的25deg角保护范围内，避雷线（除终端杆处）应每杆作一次接地，如图所示。为确保安全，宜在避雷线终端杆的前一杆上，增装一组氧化锌避雷器。若已建站的架空高压电力线路防雷改造采用避雷线有困难时，可在架空高压电力线路终端杆﹑终端杆前第一﹑第三或第二﹑第四杆上各增设一组氧化锌避雷器，同时在第三杆或第四杆增设一组高压保险丝。避雷线与避雷器的接地体宜设计成辐射形或环形。4、当电力变压器设在站内时，其高压电力线应采用电力电缆从地下进站，电缆长度不宜小于200m，电力电缆与架空电力线连接处三根相线应加装氧化锌避雷器，电缆两端金属外护层应就近接地。5 、移动通信基站交流电力变压器高压侧三根相线，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。6 、进入移动通信基站的低压电力电缆宜从地下引入机房，其长度不小于50m（当变压器高压侧已采用电力电缆时，低压侧电力电缆长度不限）。


力电缆在进入机房交流屏处应加装避雷器，从屏内引出的零线不作重复接地。7 、移动通信基站供电设备的正常不带电的金属部分﹑避雷器的接地端，均应作保护接地，严禁作接零保护。8、移动通信基站直流工作地，应从室内接地汇集线上就近引接，接地线截面积应满足最大负荷的要求，一般为35-95m2 ，材料为多股铜线。9 、移动通信基站电源设备应满足相关标准﹑规范关于耐雷电冲击指标的规定，交流屏﹑整流器（或高频开关电源）应设有分级防护装置，如图所示。10、引至配电屏的三根相线及零线推荐采用法国CITFL公司生产的电源避雷箱DS150E(140KA8/20us)，其响应时间快（25ns），残压低（700V-800V），该防雷箱内部结构为两极MOV经去电感连结的复合型防雷箱，它一般安装在低压配电柜内。别要强调的是，屏内交流零线不作重复接地。大楼内所布放的交流供电线路中的中性线（零线）汇集排应与机架的正常不带电金属部分绝缘。11 、配电屏内各分路开关也应配接相应型号的电源避雷器，开关额定负荷超过200A，建议采用DS150E（140KA）或LA60-B（10/350us70KA）；100A-200A之间建议采用DS100R或V25B（100KA），100A-63A建议采用DS70B或V20C/4（70KA）；50A以下采用DS44或V20C/2（40KA）。12 、重要用电设备（如UPS﹑整流器﹑高频开关电源﹑精密空调等）的交流进线端也根据其容量 用不同型号的电源避雷器（DS150E-DS44或LA60-B-V20C/2）。13、通信电源或高频开关电源的直流侧，采建议用徳国OBO产品V20C/0-75V低压避雷器进行保护。

防雷工程步骤二、移动通信基站天馈系统的防雷与接地要求 １、移动通信基站天线在接闪器的保护范围内，接闪器应设置专用雷电流引下线，材料宜采用4times40的镀锌扁钢。２、基站同轴电缆天馈线的金属外护层，应在上部、下部和经走线架进机房入口处就近接地，在机房入口处的接地应就近与地网引出的接地线妥善连通，当铁塔高度大于或等于60m时， 同轴电缆天馈线的金属外护层还应在铁塔中部增加一处接地。３、同轴电缆天馈线进入机房后与通信设备连接处应安装馈线避雷器。以防来自天馈线引入的感应雷。馈线避雷器接地端子应就近引接到室外到馈线入口处接地线上，选择馈线避雷器时应考虑阻抗、衰耗、工作频段等指标与通信设备相匹配。英国ＭＡRＳＥ公司生产的同轴电缆保护器ＣＯＡＸ系 列产品是专为保护天馈线连接的设备而设计制造的，其工作频率可高达 2.5 ＧＨＺ，损耗0.5dＢ，残压有20Ｖ、35Ｖ、65Ｖ等，阻抗为50Omega、75Omega，详见图所示。


防雷工程步骤三、移动通信站信号线路的防雷与接地要求　　信号电缆应由地下进出移动通信基站，电缆内芯线在进出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地。站区内严禁布放架空缆线。　
　对于地处年雷暴日大于20天、大地电阻率大于100Omega.m的新建信号电缆，宜采取在电缆上方布放排流线或采用有金属外护套的电缆，亦可用光缆，以防雷击。　　对于寻呼台ＧＳＭ站内通信设备，目前，已普遍应用局域远程广域网，用得较多的挪威网和以太网，速度已达10Ｍ波特，不久将会扩展到60Ｍ甚至超过 100Ｍ波特。对于经常遭雷电脉冲及过电压危害的设备，如：数字编码器，网卡、Ｍodem、自动排队器、ＡＴ多功能卡、发射机、天线转换器、程控交换机、终端、服务器等，信号输入端或网络连接口应根据其传输速度、阻抗特性、接口特征选用相应的信号防雷器加以保护。

防雷工程步骤四、移动通信基站铁塔的防雷与接地要求1、 移动通信基站铁塔应有完善的防直接雷及二次感应雷的防雷装置。2、 移动通信基站铁塔应采用太阳能塔灯。对于使用交流电馈线的航空障碍信号灯，其电源线应采用具有金属外护层的电缆，电缆的金属外护层应在塔顶及进机房入口处的外侧就近接地。塔灯控制线及电源线均应在机房入口处分别对地加装避雷器，零线应直接接地。如图所示。

防雷工程步骤五、其它设施的防雷与接地１、移动通信基站的建筑物应有完善的防直击雷及抑制二次感应雷的防雷装置（避雷网、避雷带和接闪器）等。２、机房顶部的各种金属设施，均应分别与屋顶避雷带就近连通。机房屋顶的彩灯应安装在避雷带下方。３、机房内走线架、吊线铁架、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗等均应作保护接地。保护接地引线一般宜采用截面积不小于35mm2的多股铜导线。

防雷工程步骤六、移动通信基站的联合接地系统（一）地网的组成１、移动通信基站应按均压、等电位的原理，将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网。站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入。２、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，地网的组成如图所示。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。３、机房地网组成：机房地网应沿机房建筑物散水点外设环形接地装置，同时还应利用机房建筑物基础横竖梁内二根以上主钢筋共同组成机房地网。当机房建筑物基础有地桩时，应将地桩内2 根以上主钢筋与机房地网焊接连通。当机房设有防静电地板时，应在地板下围绕机房敷设闭合的环形接地线，作为地板金属支架的接地引线排，其材料为铜导线，截面积应不小于50mm2， 并从接地汇集线上引出不少于二根截面积为50～75mm2的铜质接地线与引线排的南、北或东、西侧连通。
４、对于利用商品房作机房的移动通信基站，应尽量找出建筑防雷接地网或其它专用地网，并就近再设一组地网，三者相互在地下焊接连通，有困难时也可在地面上可见部分焊接成一体作为机房地网。找不到原有地网时，应因地制宜就近设一组地网作为机房工作地、保护地和铁塔防雷地。工作地及防雷地地网上的引接点相互距离不应小于5m，铁塔尚应与建筑物避雷带就近两处以上连通。５、铁塔地网的组成：当通信铁塔位于机房旁边时，铁塔地网应延伸到塔基四脚处1.5m远的范围，网格尺寸不应大于3mtimes3m，其周边为封闭式，同时还要利用塔基地桩内2根以上主钢筋作为铁塔地网的垂直接地体，铁塔地网与机房地网之间应每隔3～5m相互焊接连通一次，连接点不应小于二点。当通信铁塔位于机房屋顶时，铁塔四脚应与楼顶避雷带就近不少于二处焊接连通，同时宜在机房地网四角设置辐射式接地体，以利雷电流散流。

６、变压器地网的组成：当电力变压器设置在机房内时，其地网可合用机房及铁塔地网组成的联合地网；当电力变压器设置在机房外，且距机房地网边缘30m以内时，变压器地网与机房地网或铁塔之间，应每隔3～5m相互焊接连通一次（至少有两处连通），以相互组成一个周边封闭的地网。
７、当地网的接地电阻值达不到要求时，可扩大地网面积，即在地网外围增设1圈或2圈环形接地装置。环形接地装置由水平接地体和垂直接地体组成，水平接地体与地网宜在同一水平面上，环形接地装置与地网之间以及环形接地装置之间应每隔3～5m相互焊接接连通一次；也可在铁塔四角设置辐射式延伸接地体，延伸接地体的长度宜限制在10～30m以内。（二）接地体１、接地体宜采用热镀锌钢材，其规格要求如下：钢管 Phi50mm，壁厚不应小于3.5mm角钢 不应小于50mmtimes50mmtimes5mm扁钢 不应小于40mmtimes4mm２、垂直接地体长度宜为1.5～2.5m，垂直接地体间距为其自身长度为1. 5～2倍。若遇到土壤电阻率不均匀的地方，下层的土壤电阻率低，可以适当 加长。当垂直接地体埋设有困难时，可设多根环形水平接地体，彼此间隔为 1～1.5m，且应每隔3～5m相互焊接连通一次。３、在沿海盐碱腐蚀性较强或大地电阻率较高难以达到接地电阻要求的地区，接地体宜采用具有耐腐、保湿性能好的非金属接地体。４、接地体之间所有焊接点，除浇注在混凝土中的以外，均应进行防腐处理。接地装置的焊接长度：对扁钢为宽度的2倍，对圆钢为其直径为10倍。
５、接地体的上端距地面不应小于0.7m，在寒冷地区，接地体应埋设在冻土层以下。（三）接地线和接地引入线１、接地线宜短、直、载面积为35～95mm2，材料为多股铜线。２、接地引入线长度不宜超过30m，其材料为镀锌扁钢，截面积不宜小于40mmtimes4mm或不小于95mm2的多股铜线。接地引入线应作防腐、绝缘处理，并不得在暖气地沟内布放，埋设时应避开污水管道和水沟，裸露在地面以上部分，应有防止机械损伤的措施。３、接地引入线由地网中心部位就近引出与机房内接地汇集线连通，对于新建站不应小于二根。详见图所示。
（四）接地汇集线接地汇集线一般设计成环形或排状，材料为铜材，截面积不应小于120mm2，也可采用相同电阻值的镀锌扁钢。机房内的接地汇集线可安装在地槽内、墙面或走线架上，接地汇集线应与建筑钢筋保持绝缘。
（五）接地电阻１、移动通信基站地网的接地电阻值应小于5Omega，对于年雷暴日小于20天的地区，接地电阻值可小于10Omega。２、架空电力线与电力电缆接口处的保护接地以及电力变压器（100KVA以下）保护接地的接地电阻值应小于10Omega。３、架空电力线上方的避雷线及增装在高压线上的避雷器的接地电阻值，其首端（即进站端）应小于10Omega，中间或末端于小30Omega。（六）防止ＳＰＧ对ＤＣＧ地电位反击的措施　
　目前ＩＥＣ标准及国际GB50057--94都推荐采用综合地网，但是，某些单位及某些设备制造商仍在强调采用独立的直流电网。据国际有关专家统计，微电子设备遭受雷电危害，大约有60％是来自地电位反击。所以针对目前具体情况，提出以下防止SPG对DCG地电位反击的措施。　 　假设大厦公用防雷地网SPG冲击接地电阻值为4Omega，一个中等（40KA）的直击雷击中大厦屋顶防雷针系统，40KA雷电浪涌电流通过避雷针、引下线（有可能是大厦结构钢筋）、地网泄入大地，在地网接地电阻（4Omega）上形成瞬时电压降4times40000＝160kv，即16万伏高压。机房内微电子设备，正常不带电的金属外壳保护接地（SPG），此时电位为160KV，而微电子设备内部电路接直流地（DCG），其电位为"0"伏，微电子设备的内外电位差达160KV 高压，必毁无疑！而且是毁坏机房内一大批设备。　
　既要保持独立设置的直流工作地网抗干扰的优越性，又要防止大厦遭直击雷时破坏性的地电位反击，最合理的措施是在DCG入室处C点，接一地网连结保护器SGP1（100KA）或低压电源避雷器DC98（220V），其接地点接到SPG系统 的D点。在未遭直击雷的绝大多数情况下，由于地网连结器的气体放电管起隔离作用或DS98开路，SPG与DCG是两套互相独立的地网，直流地网可以照常发挥其抗干扰的优越性；在遭直击雷的特殊情况下，地网连结器中气体放电管放电或DS98内部MOV元件导通（忽略残压），故相当于SPG与DCG 构成瞬时等电位体，机房内所有微电子设备都可避免因地电位升高而引起的损坏。