防雷接地装置设计及检测方法论文

防雷接地分为两个概念，一是防雷，防止因雷击而造成损害;二是静电接地，防止静电产生危害。那么防雷接地系统怎么做呢?接下来就由我一起去学习吧!

防雷接地类别

一、工厂防雷分为整体结构防雷，就是主厂房防雷，主要基础打接地极、接地带，形成一个接地网，接地电阻小于10欧。再与主厂房的钢筋或钢构的主体连接。水泥混凝土屋顶接避雷带或避雷针，墙外地面还得留有接地测试点，钢构应用镀锌扁铁作直接引到屋顶。

二、供电系统接地分为保护接地和工作点接地，保护接地是带电设备外壳接地。工作点接地指零线接地，接地网做法与避雷接地方式一样，接地电阻小于4欧。如达不到要求，则应加接地极，条件不好的，应加电解物及(或)更换土壤。工作接地和保护接地在配电室独立引出，系统可并为一个。工作方式，如地线和零线分开，

三、仪器仪表接地系统。该系统接地电阻小于1欧，不能与防雷接地连接。

四、防静电接地，如油管等，每隔(弯头)35米就得有一处可靠接地(可系统也可独立)，电阻小于30欧。一、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)，外部防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。

(1)接闪器:根据建筑物的特点和防雷等级选用避霄网、避雷带或避雷针。在保护范围以外的突出金属物，如金属设备、金属管道、金属栏杆、看板、航空标志灯等，均应与防雷系统相焊接或卡接，构成统一的导电系统。屋顶的金属装饰物如金属旗杆或满足规范要求壁厚的金属屋面，

(2)引下线:尽量利用建筑物钢筋混凝土柱内的对角主筋作为引下线，建筑物的消防梯、钢柱等金属构件也可作为引下线，但其各防雷部件之间均应连成电器通路。

(3)接地装置:设计接地装置时，当基础采用矽酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4％，基础资料表面无防水层时，可利用基础内的钢筋作为接地装置(详后面的说明)，如果基础被塑胶、橡胶、油毡等防水材料包裹或涂有沥青质的防水层时，不得利用基础内的钢筋作为接地装置，此时在基础槽的周围敷设环型接地装置，并与基础内的钢筋做可靠连接。

内部防雷措施及防雷击电磁脉冲

1 防止侧击雷

如果按滚球法计算避雷针的保护范围确定，

2等电位连接

要做好建筑物内的等电位连接，等电位连接的目的在于减少需要防雷的空间内，各种金属部件和各种系统之间的电位差。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地，在附近空间产生强大的电磁场变化，会在相邻的导线(包括电源线和信号线)上感应出雷电过电压，

等电位的主要做法:

①用连接导线或过电压保护器，将处在需要防雷的空间内防雷装置、电气设备、金属门窗、电梯导轨、电缆桥架、各种金属管线、及弱电系统的金属部件(箱体、壳体、机架)等，相互焊接或连接起来，构成统一的导电系统。形成建筑物的法拉第笼，从而避免各接地线之间存在电位差，以消除感应过电压产生。

②全楼建筑物结构的梁、板、柱、基础内的钢筋是等电位连接的一部分，

③从不同方向、地点进入建筑物的照明、动力和弱电系统的管线，应就近连接到建筑物的接地连接板或环型母带上(室内可利用基础圈梁或承台梁，或另做若干条等电位连接母带，室外则为周圈式接地装置)。

弱电设备的遮罩

应将遮罩作为弱电系统减少干扰的必要措施，遮罩的主要目的是防雷电电磁脉冲，在电子设备和资讯设备系统较多的建筑物内，应根据防雷分区和设备的要求，将建筑物作成全遮罩(外部遮罩)、部分遮罩、局部遮罩或设备及管线的遮罩，使雷击时的电磁场层层衰减。将建筑外部(外墙)进行全遮罩构成笼式防雷是最安全可靠的防雷设计方案。因此重要的微电子设备如弱电机房等的位置宜放在大楼的中心部位、深部或下部楼层。

关于电涌保护器SPD

1SPD在电源系统中的安装位置

(1)在LPZOA区和LPZOB区与LPZl区交界面处，在从室外引来的线路上安装第一级SPD (一般为电压开关型SPD)。建议安装位置:总电源进线处，如变压器低压侧或总配电柜内。

(2)当上述安装的SPD电压保护水准加上其两端引线的感应电压保护不了后续配电盘供电的设备时，应在该级配电盘安装第二级SPD(一般为限压型)，其位置一般设在LPZl区和LPZ2区交界面处。建议安装位置:安装于下端带有大量弱电、资讯系统设备或需限制暂态过电压的设备的配电箱内，如:楼层配电箱、电脑中心、电信机房、电梯控制室、有线电视机房、楼宇自控室、保安监控中心、消防中心、工业自控室、变频设备控制室、医院手术室、监护室及装有电子医疗设备的场所的配电箱内。另外，对所有引至室外照明或动力线路的配电箱，均应加装SPD，SPD在此处的作用主要是为了防止高电位窜入。

(3)对于需要将瞬态过电压限制到特定水准的设备(尤其是资讯系统设备)，宜考虑在该设备前安装具有防操作过电压和防感应雷双重功能的第三级SPD(一般为浪涌吸收器)，其位置一般在LPZ2区和其后续防雷区交界面处。建议安装位置:电脑设备、资讯设备、电子设备及控制设备前或最近的插座箱内。

弱电设备的遮罩

应将遮罩作为弱电系统减少干扰的必要措施，遮罩的主要目的是防雷电电磁脉冲，在电子设备和资讯设备系统较多的建筑物内，应根据防雷分区和设备的要求，将建筑物作成全遮罩(外部遮罩)、部分遮罩、局部遮罩或设备及管线的遮罩，使雷击时的电磁场层层衰减。将建筑外部(外墙)进行全遮罩构成笼式防雷是最安全可靠的防雷设计方案。因此重要的微电子设备如弱电机房等的位置宜放在大楼的中心部位、深部或下部楼层。

关于电涌保护器SPD

1SPD在电源系统中的安装位置

(1)在LPZOA区和LPZOB区与LPZl区交界面处，在从室外引来的线路上安装第一级SPD (一般为电压开关型SPD)。建议安装位置:总电源进线处，如变压器低压侧或总配电柜内。

(2)当上述安装的SPD电压保护水准加上其两端引线的感应电压保护不了后续配电盘供电的设备时，应在该级配电盘安装第二级SPD(一般为限压型)，其位置一般设在LPZl区和LPZ2区交界面处。建议安装位置:安装于下端带有大量弱电、资讯系统设备或需限制暂态过电压的设备的配电箱内，如:楼层配电箱、电脑中心、电信机房、电梯控制室、有线电视机房、楼宇自控室、保安监控中心、消防中心、工业自控室、变频设备控制室、医院手术室、监护室及装有电子医疗设备的场所的配电箱内。另外，对所有引至室外照明或动力线路的配电箱，均应加装SPD，SPD在此处的作用主要是为了防止高电位窜入。

(3)对于需要将瞬态过电压限制到特定水准的设备(尤其是资讯系统设备)，宜考虑在该设备前安装具有防操作过电压和防感应雷双重功能的第三级SPD(一般为浪涌吸收器)，其位置一般在LPZ2区和其后续防雷区交界面处。建议安装位置:电脑设备、资讯设备、电子设备及控制设备前或最近的插座箱内。

移动通信基站的防雷与接地问题探讨工学论文

摘要： 本文论述了移动基站防雷接地系统经常出现的问题，介绍了移动通信基站防雷接地的重要性，防雷接地系统的构成和基本要求，并结合多年运维经验提出根据实际情况设计移动通信基站防雷接地系统的设计思想。

关键词： 移动通信;基站;防雷;接地

简介由于移动通信基站的天线设置大多安装在建筑物的房顶上，还有一部分安装在铁塔上，相对周围环境而言，形成十分突出的目标，从而导致雷击概率增多。通信设备损坏，耗费了大量人力财力。怎样才能有效地预防雷害，确保移动通信基站设备和工作人员的安全呢?几年来的维护经验告诉我们：必须根据每个基站的实际情况设计移动通信基站的防雷接地系统，实施基站针对性防雷。

1认清移动基站雷害的主要原因

移动基站防雷是一个复杂的系统工程，过去我们按照防雷理论[1]，尽量提高基站防雷系统的泄流能力，选用了80kA甚至100kA的大型防雷器，但是防雷效果却不尽人意，经常出现基站防雷器没有明显动作，基站设备却已经发生损坏[2]。是防雷器不好吗?不，防雷器都是检测合格的入网产品。原因是没有按照基站的实际情况设计防雷系统。经调查统计了黑龙江省近两年来的雷击事故，得出一条重要数据;基站内设备被直击雷和雷电感应破坏的概率为零。这是因为基站设备包括基站室外电力变压器的位置普遍较低[3]，完全处于建筑防雷设施或铁塔以及架空线路避雷系统和建筑防雷等外围的避雷系统泄放，所以基站设备很难遭到直击雷损害。

2防止地电压反击是基站防雷接地的主要课题

当雷电流基站附近的避雷器对地泄放时，由于接地电阻的存在必然引起基站工作地的电位升高，基站直流负荷如BTS电源、开关电源的监控单元、基站的动力环境监控器等设备相对远端地一般都存在寄生电容，这些设备一端接工作接地，无流的远端地与基站的工作接地间存在电位差，因而产生差模脉冲电压[5]。当超过设备绝缘耐压的容许限度时必然造成设备的损坏。基站的单相交流负荷如基站空调、照明等设备的零线接在变压器的交流地上，当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，变压器的交流地和交流重复接地电位也会升高，因此基站的单相交流设备也同样存在地电压反击的问题。

若把基站设备与接地有关的电路简单等效为线路电阻、线路寄生电感(可忽略不计)、线路负载(如传感器、BTS、空调、灯具等)、终端对远端地寄生电容组成的串联回路。假设基站的冲击接地电r为2欧姆，防雷器对地的泄放电流为2kA，这时基站的接地排的瞬间电压为U=1×r=4kV，可见负载两端的瞬间浪涌电压可达4kV，如不采取措施，必然造成设备损坏。

3因地制宜消减反击电压

怎样才能避免地电压反击造成的`损失呢?一般很自然会想到使用交流过压保护器和直流浪涌抑制器，即在交流变压器的低压侧、基站交流配电箱的地零间加装交流过压保护器;在直流负载的电源输入端加装浪涌抑制器。所有交流过压保护器和直流浪涌抑制器必须靠近被保护的设备安装，避免被保护设备由于接地或电源引线过长引起脉冲反射。除此之外一个非常重要的问题就是将基站的工作接地与室外避雷器接地在基站地网上的引接点分开焊接，这样可以大大降低基站工作接地母排的电压浪涌幅值。众所周知，雷电电流沿地网泄放时，在避雷器引下线与地网连接点附近土壤内形成一个强电位场，距离越近电压越高。将基站工作接地与室外避雷器接地分开，可以大大降低基站的反击电压。所以YD5068-98《移动通信基站防雷与设计规范》明确指出：基站工作地与防雷地在基站联合接地网上的引接点距离不应小于5m，条件允许时宜间距10~15m。实际上除电力线路外，基站的铁塔遭雷击次数最多，与铁塔共用接地网的基站经常受到地电压反击的损害，如果铁塔地网边缘距离基站大于5m，应在基站附近另建环形工作接地网;条件差的基站可以沿铁塔地网与基站工作接地引接线，补设接地桩;只能利用铁塔地网的基站也应把铁塔避雷接地的引接点与工作接地的引接点分别在对角塔基上安装。

对于山项基站尤其应注意将基站的工作接地与铁塔避雷接地及站基室外接地分开，因为山顶基站的接地电阻较大，接地引线较长，雷电流泄放相对缓慢，所以地电压反击比较严重。

降低基站接地电阻也有利于电压反击事故。接地电阻较大的山上基站，可利用塔基钢筋、蓄水池、无爆炸和电击危险的金属管路等自然接地体，埋设地桩有困难的山上基站也可从塔基沿山体的自然沟壑，最好选择阴暗潮湿的地方，制作横向辐射接地网，辐射接地网长度应小于30m，塔基四周辐射的横向接地网越多也有利于雷电散流。

4适当地选用电源线路保护空开

防止雷电波侵入避雷的响应特性有远近软硬之分：气体放电管和火花间隙防雷器是基于斩弧技术的角形火花隙和同轴放电火花隙，当线中电压超过防雷器的击穿电压后，防雷器的绝缘电阻立刻急剧下降，放电能力较强，残压相对较高，恢复电压低于原来的击穿电压，属于硬响应特性;属于软响应特性的压敏电阻和浪涌抑制二极管，其特点是响应时间短，放电电流小，残压低，而且恢复电压基本不变。硬响应特性的防雷器工频后续电流和防雷器绝缘劣化可能造成线路短路，所以防雷器前面应该配置过流保护空气开关或熔丝。其额定电流应小于防雷器的最大短路允许强度。如果主电路保护空开关大于防雷器的最大保险丝强度，应设避雷器分路保护空开。

5实现分级防雷

防雷器的残压是保护基站设备的最重要参数，一般来讲，泄流能力强的防雷器，响应时间长，残压高。世界上没有任何一种防雷器能满足所有混合雷电冲击波、残压以及响应时间指标要求，所以应根据基站电源设备的绝缘等级划分防雷层次，实现多级防护，对雷电能量逐级减弱，使各级防雷器残压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。另外多级防护对于某一级防雷器失效、防雷器的残压不配合设备绝缘强度等也是必须的。我们认为应该结合YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》和基站的实际情况，从交流电力网高压线路开始，根据基站主要电源配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求，采取分级协调的防护措施，进行基站的防雷系统设备。避雷器的直流1mAA参考电压是我们选择避雷器的绝缘要求，选用时应考虑电网的电压波动上限值和操作过电压远小于直流1mA参考电压。

实现各级防雷器的能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。电缆本身的感抗有一定的阻碍电流及分压作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。当保护地线与其它线缆紧贴敷设或处于同一条电缆之内时，要求两级防雷器之间线缆长度在15m左右，当防雷器接地线与被保护电缆有一定距离(>1m)，这时要求线缆长度大于5m即可。在一些不适合采用线缆本身作退耦措施的，如两级防雷器靠近或线缆长度较短时，可利用专门的退耦器件，这是无距离要求。

参考文献

[1]YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范[S].

[2]张殿富.移动通信基础[M].北京：中国水利水电出版社.

[3]金山，刘吉克，陈强.YD/T 1429-2006通信局(站)在用防雷系统的技术要求和检测方法[S].2006.

[4]曹和生，吴少丰，匡本贺.GB/T 21431-2008建筑物防雷装置检测技术规范[S].2008.

[5]张农.关于基站防雷接地的问题[J].邮电设计技术，2004(4).