移动基站接地等电位技术简介课件.ppt
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1、移动基站接地等电位技术简介移动基站接地等电位技术简介 移动基站接地等电位w 1、引论、引论w 2、接地的目的与误区、接地的目的与误区w 3、移动基站接地的现状、移动基站接地的现状w 4、基站内经常遭雷击损坏设备的原因与分析、基站内经常遭雷击损坏设备的原因与分析w 5、机房内等电位连接改造、机房内等电位连接改造内容简介内容简介 移动基站接地等电位1 1、引论、引论 w 随着移动网络覆盖面的增加、网域的扩张,从节约成本等随着移动网络覆盖面的增加、网域的扩张,从节约成本等因素考虑,迫使许多移动通信机房需在高山、民用建筑中因素考虑,迫使许多移动通信机房需在高山、民用建筑中建立。而高山和民用建筑本身的环
2、境对于移动通信机房来建立。而高山和民用建筑本身的环境对于移动通信机房来说是比较恶劣的:高山的土质很差,多为碎石土壤、风化说是比较恶劣的:高山的土质很差,多为碎石土壤、风化岩或花岗岩石,表面土仅十几至几十厘米厚,并且土壤电岩或花岗岩石,表面土仅十几至几十厘米厚,并且土壤电阻率极高;民用建筑本身的接地系统不完善。在这种情形阻率极高;民用建筑本身的接地系统不完善。在这种情形下如一味的降低机房地阻的代价是极高的且有时也是不可下如一味的降低机房地阻的代价是极高的且有时也是不可能的。能的。w 据相关部门统计,遭雷击损坏的基站中:据相关部门统计,遭雷击损坏的基站中:机房接地电阻机房接地电阻5 5 以下的占以
3、下的占74%74%,5 5-10-10 的占的占19%19%,10 10 以上的占以上的占7%7%;该数据该数据表明机房接地电阻的高低与雷击概率的关系为同样的地理表明机房接地电阻的高低与雷击概率的关系为同样的地理环境下地阻小的机房反而更容易遭受雷击。环境下地阻小的机房反而更容易遭受雷击。移动基站接地等电位w当今信息技术的不断发展,大规模集成电路的普遍应用。当今信息技术的不断发展,大规模集成电路的普遍应用。通信设备的抗干扰能力增强了,但其耐雷击脉冲的能力降通信设备的抗干扰能力增强了,但其耐雷击脉冲的能力降低了。只有设备间的电位差缩小了,才能减小雷击脉冲对低了。只有设备间的电位差缩小了,才能减小雷
4、击脉冲对设备的影响,而对于接地电阻值的大小则无关紧要了。设备的影响,而对于接地电阻值的大小则无关紧要了。w因此,基站的防雷应从综合防雷,系统的进行设计,运用因此,基站的防雷应从综合防雷,系统的进行设计,运用等电位的理论进行施工改造。才能真正确保等电位的理论进行施工改造。才能真正确保“高枕无忧高枕无忧”。w本讲稿针对移动机房防雷现状,阐述了等电位理论的概念、本讲稿针对移动机房防雷现状,阐述了等电位理论的概念、方法、施工要求以及其重要性。望能够给因移动基站被雷方法、施工要求以及其重要性。望能够给因移动基站被雷击损坏所困扰的设计施工人员带来一些启示。击损坏所困扰的设计施工人员带来一些启示。移动基站接
5、地等电位2.12.1移动基站接地的目的移动基站接地的目的2.1.12.1.1按照按照IEC60950信息技术设备的安全规范信息技术设备的安全规范采用通信开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。因此应直接接保护故障时的危险电压对人身构成电击危险。因此应直接接保护地;地;2.1.22.1.2对于以分离器件为主的模拟通信设备,由于考虑干扰信对于以分离器件为主的模拟通信设备,由于考虑干扰信
6、号的地环流影响,所以设备需要独立的工作接地,但对于以号的地环流影响,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,所以工作地可以也必须直接和保护地合一。可以也必须直接和保护地合一。2 2、接地的目的与误区、接地的目的与误区 移动基站接地等电位2.1.32.1.3对于直流系统(对于直流系统(-48V系统为直流正接地,系统为直流正接地,+24V系统为系统为直流负接地)其接地目的至少应包括以下两个方面:直流负接地)
7、其接地目的至少应包括以下两个方面:a.固定电位,防止在供电系统故障后,危险电压对人身构固定电位,防止在供电系统故障后,危险电压对人身构成电击危险;成电击危险;b.固定电位,防止在供电系统故障后,危险电压对设备本固定电位,防止在供电系统故障后,危险电压对设备本身的危险。身的危险。所以该接地也可以且必须和保护地合一。所以该接地也可以且必须和保护地合一。2.1.42.1.4为防止静电对设备本身的危害,应直接接保护地。为防止静电对设备本身的危害,应直接接保护地。2.1.52.1.5为给窜入系统的雷电能量提供一个泄放的渠道,应直为给窜入系统的雷电能量提供一个泄放的渠道,应直接接保护地。接接保护地。移动基
8、站接地等电位2.2.12.2.1不是因为设备要防雷就一定要接地不是因为设备要防雷就一定要接地手机不接地、电视机不接地、飞机不接地,但其防雷问题都解手机不接地、电视机不接地、飞机不接地,但其防雷问题都解决的很好。这是因为雷是天与地之间的一种电荷释放现象,在该过程决的很好。这是因为雷是天与地之间的一种电荷释放现象,在该过程中,会在信息技术设备系统中产生感应过电压。对特低安全电压类设中,会在信息技术设备系统中产生感应过电压。对特低安全电压类设备(手机、飞机)和加强绝缘类设备(电视机),由于其不接地,所备(手机、飞机)和加强绝缘类设备(电视机),由于其不接地,所以这两类设备只要处理好差模(线间)感应雷
9、过电压就行了。而对于以这两类设备只要处理好差模(线间)感应雷过电压就行了。而对于基本绝缘类设备,由于安规要求必须接地,所以不但要解决差模(线基本绝缘类设备,由于安规要求必须接地,所以不但要解决差模(线间)感应雷过电压的防护问题,而且还要解决共模(线地间)感应雷间)感应雷过电压的防护问题,而且还要解决共模(线地间)感应雷过电压的防护问题,并且一般而言差模感应雷过电压的幅值远小于共过电压的防护问题,并且一般而言差模感应雷过电压的幅值远小于共模感应雷过电压的幅值。另外,由于移动通信基站是一个非常复杂的模感应雷过电压的幅值。另外,由于移动通信基站是一个非常复杂的系统,雷电过电压引起的地电位抬高,高电位
10、反击常常是造成设备损系统,雷电过电压引起的地电位抬高,高电位反击常常是造成设备损坏的主要原因,所以就造成了人们对接地的偏见,认为防雷就必须接坏的主要原因,所以就造成了人们对接地的偏见,认为防雷就必须接地,甚至很多人以为防雷就是接地。地,甚至很多人以为防雷就是接地。移动基站接地等电位正确的概念是:正确的概念是:基站接地是安规的要求,基站接地是安规的要求,而不是防雷的要求;正是由于系统的接地,使得而不是防雷的要求;正是由于系统的接地,使得其防雷问题变得更加复杂。其防雷问题变得更加复杂。移动基站接地等电位2.2.22.2.2不能简单的认为接地电阻越小,防雷效果就越好不能简单的认为接地电阻越小,防雷效
11、果就越好通常接地电阻越小,防雷问题就越容易解决,但防通常接地电阻越小,防雷问题就越容易解决,但防雷效果和接地电阻并无直接关系。这是因为对防雷而言,雷效果和接地电阻并无直接关系。这是因为对防雷而言,接地线电感对设备的影响远大于接地电阻对设备的影响。接地线电感对设备的影响远大于接地电阻对设备的影响。这个原因在于只要按照标准设计和施工,这个原因在于只要按照标准设计和施工,接地电阻上的电接地电阻上的电压降对整个机房设备都是等电位的,而不会在设备间形成压降对整个机房设备都是等电位的,而不会在设备间形成大的电位差大的电位差,但引线电感上的电位差却是直接加在设备间,但引线电感上的电位差却是直接加在设备间的。
12、的。移动基站接地等电位天馈线开关电源GSMSPD接地电阻理论地ab配电箱380V入基站等电位示意图 移动基站接地等电位如接地电阻处的电位抬高则整个机房内电位抬高如接地电阻处的电位抬高则整个机房内电位抬高,设备设备仍处于等电位中;但如设备至地之间引线较长的话,仍处于等电位中;但如设备至地之间引线较长的话,a a线为天线为天馈避雷器接地线(通常长度为馈避雷器接地线(通常长度为2323米,也有的基站为米,也有的基站为5757米),米),b b线为电源线为电源SPDSPD接地线(通常长度为接地线(通常长度为3535米,也有的基站为米,也有的基站为7979米,个别甚至有米,个别甚至有10 10米以上)米
13、以上),其上的电位差都可能引起设备损其上的电位差都可能引起设备损坏。这个电位差,可根据下式算出:坏。这个电位差,可根据下式算出:,如引线长,如引线长1m,入侵的雷电流为,入侵的雷电流为20kA(8/20 s),则每米导线上的电压,则每米导线上的电压降为降为3.6kV,b电位会抬高至电位会抬高至36kV,开关电源则会因过压导致,开关电源则会因过压导致损坏。如入侵的雷电流为损坏。如入侵的雷电流为5kA(8/20 s)则每米导线上的电压则每米导线上的电压降为降为1.2kV,a电位会抬高至电位会抬高至6kV左右,左右,GSM设备会因过压导设备会因过压导致损坏。致损坏。移动基站接地等电位正确的概念是:正
14、确的概念是:对必须接地的设备,从防雷角对必须接地的设备,从防雷角度讲,必须进行可靠接地,但地阻值的大小是安规度讲,必须进行可靠接地,但地阻值的大小是安规的要求,对防雷效果并无直接影响。的要求,对防雷效果并无直接影响。对防雷效果影对防雷效果影响最大的是基站内系统间的等电位连接,因此响最大的是基站内系统间的等电位连接,因此。移动基站接地等电位 根据根据YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范移动通信基站防雷与接地设计规范的要求,基站的接地电阻应小于的要求,基站的接地电阻应小于55,但基站所处地理环境但基站所处地理环境千差万别,满足条款的要求可能有众多问题,也难以达到条千差万别,满足条款的要
15、求可能有众多问题,也难以达到条文所要求的接地电阻值文所要求的接地电阻值,当然由于基站的地网类型很多,不,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。那么由于郊区、山区、可能用一种模式去解决所有的问题。那么由于郊区、山区、城市、专用机房和租用建筑物环境因素不同,基站地网是否城市、专用机房和租用建筑物环境因素不同,基站地网是否能满足标准的接地电阻的要求呢?下面分别讨论。能满足标准的接地电阻的要求呢?下面分别讨论。3 3、移动基站接地的现状、移动基站接地的现状 移动基站接地等电位w 3.13.1建在郊区或山区的基站地网建在郊区或山区的基站地网 目前建在郊区或山区基站移动通信基站有各
16、种各样的地网,接地电阻值从几欧至几十欧姆不等。这主要由基站所处的地理环境和土质以及站址所在地区土壤电阻率所决定,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”。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,而且土质很差,大地电阻率极高(1500.m以上),要使基站的地网电阻做的很小是极为困难的。移动基站接地等电位w 3.23.2建在城市利用办公大楼和大型建筑物的地网建在城市利用办公大楼和大型建筑物的地网国家标准GB50057-94建筑物防雷设计规范对于建筑物的接地一般都采用其钢筋混凝土基础作为地网,因为建筑物其钢筋混凝土基
17、础埋地较深,与大地的接触面积大,在相同的土质条件下,用其基础作接地体可比一般人工接地所得的电阻低的多,另外基础钢筋埋设在混凝土中,作为接地体的钢筋不会受到外力的损伤和破坏,不需要维护、使用期限长,接地电阻稳定。对于通信局(站)这种接地方法是相当有效的。同样利用办公大楼、大型宾馆、高层建筑的基础作为基站机房和天馈线系统的接地是可行的(相对而言,此类建筑物内的主钢筋作为防雷接地系统是安全的)。移动基站接地等电位w 3.33.3建在城市和郊区利用小型民用建筑的地网建在城市和郊区利用小型民用建筑的地网移动通信系统的扩容,微蜂窝、小区化,城市中多数基站一般都利用小型民用建筑设立站址,在其建筑物房顶安装移
18、动通信天线,并在楼顶的某一间房子作为机房,其接地也是从避雷带或房间中的柱子引出。国家标准GB 50057-94建筑物防雷设计规范,对于通信局(站)和民用建筑的防雷设计,从建筑物的分类来讲就不是一个类别,对于通信局(站)的防雷设计要求,远高于小型民用建筑的防雷设计,不同类别的建筑物使用的目的是不同的,明明是民用建筑物,基站却要设计在这里,这就为移动通信基站的防雷接地带来不少的难题,另外往往由于条件所限或者租用的民用建筑物所处的业主和环境因素,实施接地系统的改造需要得到业主的同意。移动基站接地等电位3.43.4机房内设备接地线的连接方式机房内设备接地线的连接方式设备的接地一般按下图所示方法,呈大星
19、形状接地。设备的接地一般按下图所示方法,呈大星形状接地。较长的能有十几米,这样当基站受雷击时,设备间的电位较长的能有十几米,这样当基站受雷击时,设备间的电位差就会非常大,导致设备发生损坏。差就会非常大,导致设备发生损坏。地网排状接地汇流排设备 移动基站接地等电位 通信局(站)地网的概念在小型民用建筑中是不可能存通信局(站)地网的概念在小型民用建筑中是不可能存在的,小型民用建筑本身的防雷接地仅是利用建筑物内的金在的,小型民用建筑本身的防雷接地仅是利用建筑物内的金属构件和基础内的钢筋作为防雷接地系统,由于作为雷电流属构件和基础内的钢筋作为防雷接地系统,由于作为雷电流引下线柱内的主钢筋并非要求焊接,
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