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！5，Ω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51？个现场勘察的雷【害基站中山区型23！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】0Ω以？上的16个》可见接地电阻符合】规范要求《5Ω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 【5068-98【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IE—C， 609《。5，0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+24】V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36.3！％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／》4，r；：半径为r《的半：。圆球时R2》＝ρ／2πrR【1／R2＝0.63！7 ？ ，。     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～3！m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GB？J 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=0·5—。ρ／√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5？Ω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》0.15～0.2】0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10《0％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：110％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(A—FSC-《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16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23！％；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5Ω)—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＝250Ω·m】～2000》Ω·m地网面积【A＝100m—2，～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2！0m×2《0m(40》0m2)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1000Ω·m！时，为71.63％【)当接地网》的大小在40m【×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10！00Ω·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500Ω·m】时地网可小于4【00m2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×3【m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—～5：m，。m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20m～30【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 》