6  移】动通信基站》的防雷与接地 】 ： ， 6.2】  地 网  【 【6.2？。.5  《对于利？用商品？房作机？房的移动通信—基站应尽量找出建】筑防雷地网或—其他专用地网—并就近再设一组地】网，三者相？互在地下焊接—连，通找不到原地—网时应因地制—宜就近设一组地网】并，与建筑物基》础内钢筋焊接连【通铁塔应在两个方】向与建？筑物避雷带就近连】接 ？。 ： 6？.，2.6  根—据某地区数百—个遭受雷击损坏【设备的基《站，。接，地电阻的《统，计5Ω以《下的占74％5Ω】～，10Ω的占1—9％10Ω以—上的：占7：％在2004年【某基站地《网优：化设计及《综合：防雷方案科研—组对5？1个现场勘察—的，雷害基站中山区型2！3个郊区型》25个市区型—3个接地电阻—。在5：Ω，以下：的31个5Ω～【。。。10Ω的4个1【0，Ω以上的1》。6，个可见接《地电阻？符合规？范要求？5，Ω，以，下但屡次遭雷—害的基站却》占60％左》右比例依然很高这说！明雷害同接地电阻值！并不是必然对应的】关系从统计数据来看！并不：是，接地：电阻：越小遭雷的》概率越小《防雷效果也越好实】践，证，明防雷效果和接【地电阻并无直接关系！设备的损坏是由于设！备间存在电》位，差，。造成的？  【   ？ ， ，。1  ？移动基站(包括【微波站)的接地 】 ？    》 随着移动通信服务！区网络不断》向郊区、山区、【交，通主干？线的延伸基站所处】地，理环境越加恶劣特】别是石头较多的山上！接地问题《更难解决其实移动通！信基站的接地问题直！困扰着移动通—信基：站的建？设，和设计单位》另外对于《建在：山区的基站》实际所处的地理位置！与雷电的《活动区域有》着一：定的：联系建在山》区的基站由于土【质很差多为碎石土】壤，、风化岩或花岗【岩石表面土》壤仅十几《至几：十厘米厚甚至只有】光秃秃的岩石土壤】电阻率极高要—使基站的《地网接触电阻—做的很小是》。极为困难《的 ： ：    — 基站？根据设计的不同【分为机房与铁塔【分别设立、机房在】铁塔四脚之内、铁】塔四脚建在机房之】上几类情况因此【各类：移动通信基》站接地系统的合【理设计是当》前移动通信》基站接地工程中的重！要课题根《据移动通信基站防】雷与接地设计规【范，YD： 5068-—9，8的要求基站接地电！阻应小于5》Ω由于基站所处【地理环境千差万【别实现？规范的要求可能【有众多问题许—多工程技术人员都反！映按照规范设计接】地，。系统不好处理也【做，不到条文所要求的】接地电阻值当然由】于基站的《地网类型很多不可】能用一种模式去解】决所有的问题 ！ ：。  ：     2  】移动基站《接地：的目的？ —。    目前建【在郊区或山区的移】动通信基站有各种各！样的：地网接地电阻—。值从几欧姆至—几十欧姆不等这主】。要是由基站所处的地！理环境和《土，质以：及站址所在地区【的土壤电《阻率决？定的对于正在运【行的基站设备实践】证明“？接，地电阻的大》小对基站《设备技术参数以及信！号传：输没有？任何影？响，”从理论上讲防【雷接地用的接—地电阻？越小越好《。。这是因为接地—装，。置上：流过的雷电流会使】接，地，点的：。地电位升《高产生过高的接触】电压和？跨步电压因此地网】。的设：计主要从防雷保【护的角度考》虑尽可能降低—接地电阻《的数值 ！     》  1)按》照信息？技术设备的安全I】EC 609—50采用通信开关】电源：供电的通信设备属于！基本绝缘类设备所以！这，类设备的外露可【导电部分一》定要可靠《。接地其目的是—为了防止设》备故障？。时的危险电压对人】身构成电击危险【 ：     】   2《)对于以分离器件为！。主的模拟通信设备】由于考虑干》扰信号？的地环流影响所以】设备需要独立的工作！接，地但对于以大—。规，模集成电路》器，件为主的数字通信】设，备由于设备》。本身的抗干扰能力】较，强但：内部器件的抗电涌】能力极差所以—工作地？必须直接和保护地合！一 【    《   3)对—于直流系《统(-4《8V系统为直流正】接地+24V—系统为直流负—接地)其接地—。目的至？少应包括以下两个】方面固定(均衡）】电位防？止在供电系统故障后！。危险电压对人身构成！。电，击危险；《固定(？均衡)电位》防止在供《电系统故障后危【险，电压对设备》本身造成的损坏 】    】。    4》)为防止静电—对设备？本身的危害的接【地   ！     5)【为给窜入系统的雷】电，能量提供《一个泄放渠道的【接地 】   ？ 分析以《上基站接地的目的可！。以清楚地《看到基？站接地电阻的大【小是以危险电—压不能对人身和设备！。的安全？构成危险为原则的】即在设备供》电系统发生对地短】路故障时故障—电流：在接地电阻上的电压！降不能对接触设备的！人和：设备本身构成安全】隐患  ！     3  】基站地网的》。组成形？。。式   ！  移动通》。信基站地网设计的主！要目的在于》在流：往地：中，的雷电流路径上得】到最低的接》地电阻在《保护范？围内把雷电流产【生的电势保持在【安，全范围内 ！     一个由多！接地：体组成的地网可【以近似地当作一【块孤立的平板它的电！容主要？是由它的面》积尺寸来决定的附】加于：这个：平板上的有限长度】(2m～3m)的】垂直接地体》不足以改变决定电】容大小的几何尺寸】因而是电容增加【不大亦？即接地？电阻减小不多这里】接，地电阻R为 】 ， 【     》这个：极为重要的物理【概念表明增大接【地网的面积是—减少接地电》阻的主要因素—只有当附《。加的垂直接地体【的长度与地网的等】效半径可以比—较时平板趋近于【一个半球时》电容才？会，有较大的增》。加，从而才可能降低【接地电？阻但是？即使在这《种情况下接地—。电阻减小仅3—6.3％这个—结果可由下式推出 ！ 《     如果将地！。。网等效为埋深为0】半径为r《的圆：盘时R1《＝ρ：／4r；半》径为r的半圆球时】R2＝？ρ／2πr》R1／R2＝0【.637 】。     —由此：可，见，。接地：网的：接，地电阻主要和—接地网面《积有关附《加，于接地网上的2m】。～3m的垂直接【地体对减少接地电阻！的作用不大对于地】网的设计那种认【。为，加密垂直接地体【可减小接地电阻【的观念是不可取的】从宏：观分析？应把地网看作一个】二维的平板采用不长！。的，垂直接地体(垂直】接，地体的长度》与地网等值》半径相？比至少小一个数量级！)不论打入多少根】即使密集成》厚度为2m》～3m的实体钢板】地网：也不会使接地电【阻有多大变化 ！  《   ？。。  4  地—网，大小及网格数与接】地电阻的关系 ！  《      1)】地网大小与接地【电阻的关系 — ？     基站的！地网作为《复合接地体(以水】平接地体为主且【边缘：闭合：)，的接地电阻 ！ 】   ？ 从式(2)可以看！出接地电阻主—要取决于《接，地网的面积而后一项！说明接地《网的：埋深接地体的直径】以及网内的水平【和垂直？接地体的总长度对】减少接？地电阻的《作用：很小通？常仅：占R总数的8％【左，右根：据工业？与民：用电力装置的接地】设计规范GBJ 】。。65-？83对于上述—复合式接地网的工】频接地电阻》的计算上式R约为 ！ 》    ！    2)—。。接地电？阻与：基站地网面积的大小！    ！ 从R=0》·，。5ρ／√A可以看出！在相同？土壤电阻率》的条件下要》使地网接地电阻减少！就要增加地网—的面积表《。1列出了《。在不同土壤电阻【率时保持《R，。为5Ω时的地网【面积 ？ ， 》   【  由此《可见：在高电阻率的山【区基站地网的接地】电阻要控制在5Ω】是难以实现的 【 ？ ，        3！)地网网孔个数和接！地电阻的关系 】 ：     地【网，中相：距较近的接地体不能！充分利用这》种接地体间》的相互屏《蔽引起？。的屏蔽？效应是由电》流流入大《地时电场重》叠，而，产生的(接地体的电！。阻主要是靠位—于接地体附近土壤】区域土壤电阻率所】决定的由《于上述电场是叠【加的所以每一个【接地体附近的电【流，密度变得不》均匀使得接地—体附近的土壤有效】面积减少或者—使流散电《阻增加)《。当接地体按照—同心圆的方式(【。即一环？套一环)或者地网】以，直，角小方格配置时由】于接地体的相—互，屏蔽作用其利—用，率特别低此时设【置在：网格：结点上的垂直—接地体的利》用系数仅《仅，达到：0，.15～0.20因！为这时对接地电阻】数值起主要作用的是！接地体的《外环部分而》不是网格内部接【。地体的数量所以增】加地网内网》格数目以减少地【网接地电阻》值既不经济又非优化！设计考虑 》    】 据有关资料介【绍，如果一般复合式地】。网的接地电阻R为】100％《。则，实心：钢，板地网接地》电阻约为90％R而！中空的环形地网(只！有周：边有接地体)的接地！电阻：约，为11？0，％R房屋建筑物基础！(一般有钢筋—的地基较深而建筑物！。中间有空隙)的接】地电阻？约为80《％，R可见加密水平接地！。体增设？。垂，直接：地体对基《站地网的接》地电阻无显》著作用 【  ？  ： 接地电阻与接地】网，孔的关系美国电【磁兼容性设》计手册(AFSC】-DH1-4)认】为“从设计》的经济效益方面考】虑地网应尽可能覆】盖大的面积以降低其！接地：电阻而且网》孔数：目不宜多于16【个”这与我国—水，利电力部门的试验】。结果是相符的；当接！地网孔大于1—6个时接《地电阻？。。减小很慢如16个】。网孔的正《方形接地网与2【个网孔的《正方形接地网—相比接地《电阻减少2》3％；与4个网孔】。的正方？形接地网相比仅【减小10％网孔个数！和接地？电阻：。的关系用图2表示】(图中R为平—板的接？。地电阻) 【 【     由【此可见加《大地网网格的—密度以？降低接地电阻—的方式并《非优化设计所推【荐的如将多于—16个网孔的接地】体用来增大》。接地网的面积—对于减小接地—电阻的效果要好【得多 《     】  5？ ， 地网与《冲击半径及移动【通信基站地网最【佳面：积大小 《    】 对：于建在山上》的移动通信基站由】于所处的位置往往比！周围的山地显得突】出地理位置又与【。。雷电：的，活动：区域有着一定的联系！。。。加之山上一般多为岩！石或多石土壤要【使，防雷：接地电阻在有限的】面积做的很小(【如5：Ω)是不可能—的为此建《在山上的基》。站采：用，了均衡大地》。电位实施联合接地及！改进地线的》。敷设方法可以在雷】击，时，使站内各处电—位同样上升以致局】内设备相互间的冲】。击电压均衡》。增加了？雷电泄流能》力 》   《     1)【接地：网，与冲击半径》    ！ 一个避雷引—。的接地体接闪—时，。所呈现的电阻与自】流、工？频电流？的接地电阻有显著】不同对于雷》电在土壤所发生的】物理过程《和工：频，有着相当大的—区别它们的最主要区！别是：由雷电的形成过程以！及土壤对高频电磁】波的：传输特性决定的雷电！流是个？冲，击波：而且具有非常—大的电流值由于雷】。电流幅度很大在接地！体，附近：形成的电场强度超过！了土壤的冲击击穿强！度而产生电弧式火花！。放电结？果相当于增》加了接？地体的尺寸因—此，在实：际雷电？流作用下《接地网的接地电阻值！小了 》    — 雷电流通》过，接地体向《大地散流时有下列】特征 《 《   ？ 第：一当：。雷电流？通过接地装置流入】土壤时？由于电流《幅，值很大在接地体周】围形成强《大的：电场土壤呈现—的电阻率也》受到电场强度的影】响随着电场》强，度增加也就是随着】电，流密度的增》加土壤电阻率—随之减少 】     —第二雷电流相当于高！频电源除《接地体？的电阻和电导—外接地体的电—感，和电容对冲击—阻抗发生作用—。其作用的大小—决定于接地体的【形状、冲击电—流的波形和幅值【以及土壤中电—的参数εr和ρ即地！的介电系数和土壤电！阻率 —。 ：    第三冲击电！流在地中《流动时由于高频电】流的：集肤效？应不像直流和工频电！流那样穿透很深【。的地层而是在距离地！面不太深的范—围流动 —     第】四雷电流通过接地】装置流入《土壤时当接地—体周围？电场强度达到—一定数值时电压和电！流不：是直线关系而—呈现非？线性 》 ，  ？   所以》冲击电流或雷电流】通过接地体向大地】散，流时不再是用工频】接地：电阻而是用冲击接】地电阻来《度量冲击《接地的？作用接地装置对地冲！击，。电，。压的幅值与冲—击电流幅值之比则】称，为冲击接地电阻【。由上述？冲击接地电阻的【定义可以看出冲击接！地电：。阻是一？个人为？的概念并无具体的物！理意义因《为冲击电《压幅值和电流幅值】往往不？是在：同一个时《间出现的(由—于接地体的》电，感作用冲击电—压幅：值出现在冲击电【流幅值之前)把【两个：在不同时《间发生的《量之比定《义为冲击《接地：电阻并无《物理意义但在工程上！利用这个定义—可在已知冲击电【流的：幅值和冲击电阻【的，条件下计算出冲击电！流通过接地体散流】时的冲击电压幅值】 —。    《一个接地地网的面积！不论有多大在工频】。。时是可以把》接地体的表》面近似地看成等位】面的故接地网—全部面积都》能得到利用》但是许多根》接地：体在地中构成的网状！。接地体？在，冲击电？流的作用《下当土壤电阻率【和介电系数》一，定时接地网的冲击】。等效半径就是一【个常数而冲击—等效半径要比—接地网面积的—等，值半径小《得多即在冲击电流】的情况下仅仅—利用接地《网很小的一》块面积在工频时【接地电阻之所以【和接地网面积的平】方，根成反？比是因为接地网上的！电位比较均匀全部接！地体都起着散—流作用接地体—得到充分利用的缘故！但在雷？。电流作用《下情况？就不同了由于接【地体的电感作用接】地网的电位呈现不】均匀性离《开雷电流《引入点愈远的地方接！地体上的《电位：。就愈低甚至电位【为零：其变化规《律按指数曲线衰减】只有雷电流引入点附！近一块接地网—才，起着散流作用而【且散流的程度与这一！。块面积上的电位【分，布成：正比 《。。 《       【2)地网的最佳面积！大小 》     冲击！等值半径与接地【网面积的等值半【径，之比 ？ 】 ？ —   ？ 在：不同的土壤》。电阻率和《地网的面积条件【。下两者之比可为基】站地网优化设计提供！一，。个考虑方案表2列出！了土壤电阻》率，ρ＝25《。0Ω·m～20【0，0Ω·m地》网面积？A＝100m2【～640《0m2时冲击等值半！径，与接地网面》积的等值半径的【变，。化规律从冲》击等：值半径与接》地，网面积？的等值半《径变化规《律得出一个结—论在移动通》信基站地网优—化设计时根据—移动通信《基站所处《的，。具体地？理环境其接地网【的大小应控制在20！。m×20m(4【00：m2)内这时—地网在？雷，击时：冲击等值半径利用率！在高电阻率土质的】情况是较高的(在】土壤电？阻率为1《000Ω《·m时为71.【63％)当》接地网的大小在40！m×：40m(16—00m2)时—此时地网在雷击时】冲击等值半径—。利用率在电阻率【为1000Ω·【m的土质情》。况是53.》。44％冲击等值半径！利用率较低》在土壤？电阻率低于》500？Ω·m时地》网可小于400【m2这？样加之外引水平【接地体地网的利用率！可更高另外考虑到】垂直接？地体能起到集中接】地扩大？散泄雷电流》之用可在冲》击等值？。半径：处打入一圈垂直接地！体其等效半径应以铁！塔为中心《此时垂直接地体是为！了加速散《泄雷电流而不是【以减小地网接地电】阻为目？的   ！。    6》 ， 网格？与均衡电压接—触，。系数：的关系 《   【。  实施基站联合】。接地：均，衡电位？的目的除了减小【设备：。上的：反击电压外》另，一个目的《是减小地《网内的最大接触电】位差(当电》流，流过接地装》置时大地表面—形成分布电位在地面！上离设备水平距【离为0.《8m：处与设备外壳或【墙体离？地面：的垂直距离1.【 8m处两》点间的电位差—称为接触电位—差人：体接：。触该两点时》所承受的电压称为最！大接触？电压)接地网地面的！最大接触电压—可近：似按下式计》算 — 》     由此】。可见最大《接触系数随网孔个】。数增加而下降—的梯度和《。接地电阻随网孔个数！增加而下降》的梯度是相似—的这说明了》。用增加网孔个—数而减小接触—系数：和减小接地电阻一样！不能作为主要方法】一般地网网》孔可：采用3m×》3m或？者5m×5m当然最！好能：利，用冲击电流进行现】场实际测《量和校核 》  —   另《外由：。于现：在站：内地面一般》都，采用高？电阻率的《地面：结，构，其平均击穿》强度远高于土—壤并且限制了通【过人体的能量—其效果十《分显著为《了提高？地面击穿强度—在方案实施时—可以考虑在地面【上铺设？。3mm？～5mm厚的绝缘橡！胶板 》。 ：       【7 ： ，基站地网是否合格】的判定依《据 》 ：    在》移动：通信基站采用联合】。接地土壤电》阻率较低的情况下可！以规定一《个接地电阻的—要求以减《小，建设地网投资但在大！地电阻较高的—地区：评价基站地》网接地电阻是—否合格？应，采取优化设计的方式！换一种方式来评价即！以地网面积的大【小为判定依据看看是！。否能满足雷击时基】站接：。。地，的需要另外地—。网四角还应辅以20！m～：3，0，m的热镀锌》扁，钢做：辐射型接地以—提供：更，好的雷电流散流【通道： ：