无线通信防雷必须高度重视设备的接地工作

2008spd

入夏以来即进入了雷雨频繁季节，防雷成为无线通信台站的一项重要任务，认真做好系统接地工作在无线通信设备防雷避雷中具有重要意义。根据多年来对无线通信系统的维护工作和吸取的经验教训，针对无线通信系统最基础的接地工作，与通信同行们来分析和探讨，以促进我们的通信防雷工作、减少通信机意外故障因素，为行业用户提供更优质可靠的无线通信服务。 　　 随着无线通信系统的自动化装备越来越先进，设备电路的精密集成度日益提高，感应雷电及雷电电磁脉冲的入侵很容易损坏相应的电子、电气设施，加之无线通信设备自有的室外天线和电缆馈线等的裸露，感应雷击的危害明显增加，仅靠避雷针已远远不能满足无线通信台站设备的防雷实际需求，因此，对系统工作地和保护地的要求更加严格，必须从细节抓起、从源头治理、全方位着手，在抓好系统接地工作的基础上，对台站设备实施综合防雷工程。要对设备防雷要认真规划、设计、施工，设备接地工作必须严格要求、高度重视，务必做到系统接地（即：连线坚固、地网可靠、泄流畅通），总的来说，在一个工作区域内，尽量将邻近的机房、铁塔、天线、变压器、配电柜、通信电缆统筹考虑，按均压、等电位的原理把工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网，台站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入，扩大地网范围，增强整体防雷能力。 　　一、无线通信防直接雷的接地工作 　　对于防直接雷袭击，我们一般主要采用避雷针、避雷带?网?等传统避雷装置，只要设计规范，安装合理，这些避雷设施便能对直接雷进行有效的防御，这种方法经济、简单，但要注意，避雷针应当装在高于天线尖端数米，避雷针与天线之间应有一定的间隔，以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。一般的做法是避雷针成为天线塔体的主杆，通信天线装在避雷针外线大约１．５个波长以外。由于避雷针?带?接触雷击的强度较大、范围较广，首先要确保其具有良好的电流泻放通道，主要接地标准应做到： 　　①避雷地线的直流通路的电阻要求足够低，一般为１０—５０Ω，小于５Ω最佳，由于雷电浪涌电流较大，频谱较宽且持续时间短，因此要求必须有尽量小的电感量。 　　②地线不能用扁平编织线或绞合线，因为这种线电感较大，不利于泄放雷击电流，且容易被腐蚀。要尽可能使用３毫米以上的实心导线，且最好是相同的金属材料。 　　③为了增大地表层的泄放面积，可采用埋设有一定间隔的多根接地体，且相互焊接。如在建筑物的四周以１至２米的间隔埋上１０根左右的铜管，并把它们焊接起来。 　　接地体宜采用热镀锌钢材，其规格要求如下： 　　钢管φ５０ｍｍ 壁厚不应小于３．５ｍｍ。 　　角钢不应小于５０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍ。 　　扁钢不应小于４０ｍｍ×４ｍｍ。 　　但由于无线通信台站的环境条件不一，其地网往往难以组成沿房屋四周封闭式的环形地网，所以对地网组成方式给予了灵活考虑，但机房工作地、保护地、铁塔防雷地三者应共同地网，且要求铁塔与建筑物连通（含地下、楼顶），有困难时也要确保楼顶避雷带与铁塔地网连通。对于地处市郊、多雷区（年雷暴日大于２０天以上）或建筑物较高而得不到周围建筑物防雷设施保护的台站，其地网应在地下、地面上作多点（两点以上）焊接连通，特别注意的是，在地网焊接连通时要与设备断开操作，以确保系统安全。 　　实例１：（雷击情况）如我公司无线集群通信系统主站机房在１９９９、２０００年夏季分别受强雷击，造成天线塔顶放大器等部分损坏，大部分对讲机用户无法入网通信。 　　（防雷措施）经防雷公司作检查后提出相应整改意见，我们参照集群移动通信基站及维护规程有关接地电阻的规定，为确保移动通信基站的接地电阻值小于５Ω，在机房楼旁原天线铁塔接地处再引出两根扁钢带与机房地网重复焊接，并埋入地下１米一直连到配电房接地点，每隔３米打入一根角钢作地下敷设接地体，从而形成沿楼房四周的封闭环形接地装置。这样一来，虽然系统处于成都平原的重雷区中，但实践证明：接地改造后，对改善铁塔天线防雷和保护其它设施的效果显著，最大程度上减少了直接雷的袭击事故。 　　除了做好室外防雷设施的有效接地外，从防雷工程的系统性和综合性来考虑，还要注意通信机房内相关设施的联合接地，即机房内走线架、吊挂铁架、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗等均应作保护接地，保护接地线一般宜采用截面积不小于３５ｍｍ２的多股铜导线。按照《通讯局（站）防雷与接地设计规范》要求，对机房的接地引入线长度不宜超过３０ｍ，其材料为镀锌扁钢，截面积不宜小于４０ｍｍ－４ｍｍ或不小于９５ｍｍ２的多股铜线。接地引入线应作防腐、绝缘处理，并不得在暖气、地沟内布放，埋设时应避开污水管道和水沟，裸露在地面以上部分，应有防止机械损伤的措施。 　　二、无线通信防感应雷的接地工作 　　无论多么完善的避雷针?带?，对感应雷击都无能为力，由于其来自线路的感应电流，加之有的系统屏蔽差，以及没有采取有效的等电位连接措施、综合布线不合理、接地不规范造成地电位反击等，因此需要运用完善的综合防雷手段，在电源和馈线等线路上安装相关的避雷器?ＳＰＤ?，与合格的避雷针?带?有机结合、相互补充，构成一套完整的防雷体系。而对任何先进、科学的防雷器件而言，设备的本身接地和防雷器的接地都尤为重要，一般要求通信机房地阻不超过１Ω，这也是保证避雷设备发挥作用的前提和关键。 　　１．?机房内的设备首先要做到保护地、工作地等电位连接，特别是相关设备机箱的外壳必须接地，以最大程度上减少二次感应雷击的危害。对接地汇集线和接地排的要求较高，它一般设计成环形或排状，材料为铜材，截面积不应小于１２０ｍｍ２，也可采用相同电阻值的镀锌扁钢，机房内的接地汇集线可安装在地槽内、墙面或走线架上，接地汇集线应与建筑钢筋保持绝缘。 　　２．?通信站传输射频信号的同轴电缆馈线一般都有金属外护层，应在上部、下部和经走线架进机房入口处就近接地，在入机房处的接地应与地网引出的接地线直接连通，以泻放线缆在外界感应的雷电流。当铁塔高度大于或等于６０ｍ时，同轴电缆馈线的金属外护层还应在铁塔中部增加一处接地。在天馈系统中安装避雷器时要注意以下方面的接地问题。一是避雷器的接地端的接地电阻不得大于５Ω，否则将影响防雷效果；二是安装通信天线时，天线支撑杆要与铁塔可靠连接，连接电阻等于零，馈线应从铁塔内部垂下，并每隔一段距离用铜丝与铁塔固定。 　　３．?为有效防范在电源和信号线路上产生感应雷击，所设置的各种避雷器的接地状况直接关系防雷效果。对于配电柜中电源避雷器的接地线，应至少保证截面在１６ｍｍ２以上，而信号线路的避雷器的接地线也要达到截面在６ｍｍ２以上，并且到接线排的距离要越短越好?在小于１米范围内?，这样一旦受雷击时，可保证避雷器上强电流在最短时间内泻放，达到对电源、信号线路的有效防雷目的。 　　４．?为防感应雷击的二次破坏效应，我们必须重视接地线的布设，切记不可将避雷器接地线与供电或信号线路混合捆扎，虽然平时看起来线路相互之间没有干扰和简洁美观，可一旦发生雷击，避雷器作用时强大的泻放电流将在瞬间再次感应同向的邻近线路，从而造成相联设备受损，这一点我们往往容易忽视，可事实却提醒我们在防雷工作中不可半点马虎，否则后果不堪设想。 　　实例２：（雷击情况）我公司的８００兆集群机房于２０００年７月２９日遭受强雷击，强大的感应雷流通过天馈线路避雷接地线涌向地网，保护了天馈线路部分，但是由于该接地线与几个信道机信号线混在一起，所以产生对这几个信道机的信号线路二次感应电流，从而导致这几个信道机参数丢失和正反向功率校准电路失灵。 　　（防雷措施）故障发生后经我们加班抢修才恢复正常。通过吸取这次事件的教训，我们在防雷专家的指导下，对机房内所有接地线路的走向作了改进，确保接地线的独立和畅通，类似情况也再未发生。 　　三、以接地工作为根本，通信防雷力求有的放矢、综合治理。　　 　　雷电作为一种自然现象，我们对它的认识和防范总在不断地探索和提高，也不能仅仅依赖防雷器件的作用，在设备运行维护工作中，我们必须认真总结经验教训和提高警惕，从全局性着眼、细微处入手，把诸如系统接地、线路保护等基础性的工作做扎实了，才能进一步确保防雷质量。我公司一贯坚持人为预防和应急措施相结合的防雷理念，认真做好设备接地的日常巡检和定期维护工作，经常组织技术人员对机房地阻进行测量和对比，努力排除防雷的安全隐患，多年以来，我们针对８００兆无线集群通信系统主站机房位置特殊性、其地势平坦空旷，加上其收发天线高达七八十米，周围又无高大建筑物，受雷击的危险程度较高，从而采取了一系列改良措施：认真做好系统设备的等电位连结和重复接地，设法改善系统接地条件，扩大地网覆盖范围，屏蔽入室电线、电缆，定期测试和加紧加固原有的避雷器等等，这些都对当前防雷工作起到一定的促进作用，但是要做到更好的防雷和避雷，必须运用更加科学和完备的综合治理手段，努力做到防微杜渐、未雨绸缪，万一遇上特殊恶劣的强雷雨情况，还要因势利导、随机应变。这样，才能有效地防止雷击事故，减少因此而造成的设备停机和故障隐患，提高无线通信保障能力。