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2：004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5Ω以下】的3：1个：。5Ω：～10Ω的4个1】0Ω以上的1—6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 506—8-98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？IE：C 60950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+【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～3》。m，)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～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G《。。BJ ？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1！00％？则实心钢板地网接地！电，阻约为9《0％：。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8《0％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【(AF？SC-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＝25！0Ω·？m～：2000Ω·m【地网面积A＝100！m2～6《4，00m？2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！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10！00Ω·m时为7】1.63％)—当接地网的大小在】。40m？×40m(160】0m2？)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？.4：4％冲击等值半【径利：用率较低在土壤电阻！。。率，低于5？00Ω？·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～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《。20m～30m【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 》