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51个现】场勘：察的雷害基站—中山区型2》。3，个郊区型2》5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16？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6—0％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5Ω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IEC 6【。0950《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(-48V！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：／4r；《半径为r的半圆球时！R2＝ρ／2—。πrR1／R—2＝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～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》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0.1【。5～0.2》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1？10％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＝250》Ω·m～200【。0Ω·m地网面【积A＝100m2】～6400m2【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》(400《。。m，2)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4】0m×40m(1】600m2)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！500Ω·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》3m：m～5？mm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～3【0m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 】 ，