浅析高山微波站的接地和降阻处理

大金防雷接地

浅析高山微波站的接地和降阻处理 王吉进 尚衍坤 （山东省日照大金防雷接地材料有限公司，日照 276800） 一、避雷针防雷 摘要:本文从微波通信站的接地电阻和接地方式入手，通过分析高山微波站接地工程中存在的问题和隐患, 从接地装置型式、降阻材料使用方面提出了降低高山微波站接地电阻的措施。 关键词: 高山微波站 接地方式 接地电阻 降阻处理 引言 随着现代通信设备的更新换代，集成芯片在微波站中广泛应用，这一方面加强了设备的使用功能，使得系统的控制功能更加灵活；另一方面，由于集成元器件的抗冲击能力较低，造成设备受雷电影响及损坏的机率增大；而微波站多建在地势较高的山顶上，由于山顶地势高、树木少、地质地形复杂、场地狭小和土壤电阻率较高等原因,接地电阻一般在10Ω以上；再加上直流接地、交流接地、工作接地、逻辑接地、防雷接地、安全接地等接地种类较多，各个接地要求不同, 独立的地网间会产生电位差,在泄流时会产生“反击”,或地电位干扰打坏微电子设备，还有可能因地面跨步电压造成工作人员的生命安全。因此,对高山微波站的接地形式和方法进行深入的研究, 采用切实可行的接地措施显得至关重要。 1 微波通信站接地电阻和接地方式和要求 　　微波站地网由机房地网、铁塔地网和变压器地网组成，同时应利用机房建筑物的基础（含地桩）及铁塔基础内的主钢筋作为接地体的一部分。 微波中继站地网的工频接地电阻值应不大于10Ω；重要的微波枢纽站地网的工频接地电阻值应不大于5Ω［2］。 1.1 微波通信站地网的组成 机房接地是利用机房建筑物基础自然间横竖梁内的2根以上主钢筋（必要时辅以相同尺寸的钢筋），组成网格不大于3m×3m的机房地网。当机房建筑物基础有桩时，应将地桩内2根以上主钢筋与机房地网就近焊接连通。 当微波天线铁塔座落在机房旁边时，其地网面积应延伸到塔基四脚外1.5m以远的范围，网格尺寸应不大于3m×3m，其周边为封闭式。同时，还应利用塔基地桩内2根以上主钢筋作垂直接地体，与地网焊接连通； 当微波机房位于微波天线塔内或微波天线铁塔位于机房屋顶时，宜在机房地网四角设置辐射式外引接地体，以利雷电散流。 当电力变压器设置在机房内时，其地网可合用机房及铁塔地网组成的地网；当电力变压器设置在机房外，且距机房地网边缘30m以内时，变压器地网与机房地网或与铁塔地网之间，应每间隔3～5m相互焊接连通（至少有两处连通），以相互组成一个周边封闭的地网。 1.2 对接地网的要求 接地体、接地引下线的材质及规格要求接地体应采用镀锌钢材,钢管宜采用 φ50mm，壁厚应不小于3.5毫米；角钢 应不小于50mm×50mm×5mm；扁钢 应不小于40mm×4mm。垂直接地体长度为1.5-2.5m。垂直接地体间距为其自身长度的1.5-2倍。当垂直接地体埋设有困难时，可设多根环形水平接地体，其彼此间隔可为1-1.5m，且应每隔3米相互焊接连通一次。接地体之间所有焊点。除浇注在混凝土中的以外，均应进行防腐蚀处理。接地引入线长度应不超过30m，其材料为镀锌扁钢，截面积应不小于40mm×4mm。接地引入线座作防腐、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。接地引入线应以对称方式(南北或东西)由地网就近引入，其中2根与电力室接地汇集线相连，另2根与机房接地汇集线相连。两接地汇集线之间庭采用截面积不小于40mm×4mm镀锌扁钢相互妥善连通。 微波站直流工作接地，应从接地汇集线上就近引接，接地线截面积应满足最大负荷要求，一般为35-95mm2，材料为多股铜线。 微波站通信设备及供电设备的正常不带电的金属部分、通信设备所设防雷保安器的接地端，均应作保护接地，严禁作接零保护，其接地线截面积应不小于35mm2，材料为多股铜线。 出入微波站的电缆金属护套在入站处应作保护接地，电缆内芯线在进站处应加装保安器，电缆内的空线对亦应作保护接地。站区严禁布放架空缆线。机房内的走线架应每隔5m作一次接地。走线架、吊桂铁件、机架(或机壳)、金属通风管道、金属门窗，以及其它金属管线，均应良好接地并相互妥善连通。 微波天线的馈线及塔顶航空障碍信号灯馈线的金属外护层，应在顶端及进入机房入口处的外侧就近接地。经走线架上塔的天线的馈线，应在其转弯处上方0.5-lm范围内作良好接地；在进入机房入口处应与地网就近引出的接地线妥善连通。塔灯控制线的每根相线均应在机房入口处分别对地加装氧化锌无间隙避雷器，零线直接接地。微波天线应在避雷针保护范围内。 避雷针与引下线应可靠焊接连通，引下线材料为40mm×4mm镀锌扁钢。引下线在地网上连接点与接地引入线在地网上连接点之间的距离宜不小于10m。微波机房屋顶应设避雷网、其网格尺寸不大于3m×3m，且与屋顶避雷带一一焊接连通。微波机房四角应设雷电流引下线，该引下线可利用机房四角房柱内2根以上主钢筋，其上端应与避雷带、下端应与地网焊接连通。机房屋顶上其他金属设施亦应分别就近与避雷带焊接连通。 当微波站天线铁塔位于机房旁边时，铁塔地网与机房地网之间，应每间隔3—5m相互焊接连通一次(至少有两处相互连通)，铁塔四脚座与其地网就近焊接连通。当微波站天线铁塔位于机房屋顶时，其四脚应在屋顶与雷电流引下线分别就近连通。电力变压器低压侧的每根相线应分别就近对地加装氧化锌无间隙避雷器。变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近接地。进入微波站的低压电力电缆的长度应不小于50m，其三根相线及零线在进交流屏之前，应分别对地加装氧化锌无间隙避雷器或其他可靠防雷器件，屏内交流零线不作重复接地。 2 高山微波站接地接地电阻偏高的原因 由于微波站一般都建在较高的山上,这些地方的土壤电阻率往往较高,给有效降低接地电阻带来了困难.造成高山微波站接地电阻超标主要有以下原因: 2.1 地质、地势复杂 北方山区的土壤电阻率一般在1300Ωm-3000Ωm，南方山区的土壤电阻率有的甚至高达5000-10000Ωm，且有的山区土层较薄或根本没有土壤，基本上全为岩石，交通不便。接地施工难度大。还有在北方土壤干燥，而大地导电基本上是靠离子导电、而各类无机盐类只有在有水的情况下，才能离解为导电的金属离子，所以干燥的土壤导电能力是非常差的，这是高山微波站接地电阻偏高的主要原因 　2.2 设计施工方面的原因 在山区由于地形复杂，土壤不均匀，土壤电阻变化较大，在设计微波站的接地时需要实地进行认真的勘探，结合实际情况进行认真的设计。但是对实际工程进行调查时发现在设计方面存在一些问题，既设计时有些不到现场进行土壤电阻率测式，不到现场进行地形，地势和地质勘探，根据实际做出符合现场条件的设计，而是对相当大的范围取一平均电阻率。或者套用典型的设计图纸，对接地电阻不进行计算，结果设计与现场实际不符。在施工时由于接地工程是属于隐蔽工程，工程技术监督也存在着不到位的现象，不能严格的按图施工，如接地体的长度，埋深及焊接和回填土不符要求的存在较为普遍。如在工程验收时不严格按进行测试，会使这些隐患一直得不到消除，直到投运。 2.3 人为降阻带来的负面影响, 在对微波站的接地及其地网图纸进行检查时还发现了一些不正确的做法,如： 不正确的使用外延接地,有的为了降低接地电阻在很大的范围内设置了外延接地,有的甚致把接地引到山下,这对降低工频接地电阻是有效的方法,但微波站的防雷接地,过长的外延对降低冲击接地电阻是无效的。应以有效降低冲击接地电阻为主。 采用深井式接地极,深井式接地极也只是对降低工频接地电阻有效,因为雷电流是高频电流,有很强的集肤效应,一般沿地表散流,并不在深层土壤中流散,因而深井式接地极对以防雷为主的微波站接地无效。 采用木炭、食盐或化学降阻剂进行降阻,这种方法只能短时有效,随着时间的推移,随着水土流失,木炭、食盐或化学降阻剂会逐渐失去作用,还会造成对接地体的腐蚀。 2.4 运行维护方面的原因 接地体的腐蚀，特别是在山区酸性土壤中，或风化后土壤中，最容易发生电化学腐蚀和吸氧腐蚀，最容易发生腐蚀的部位是接地引下线与水平接地体的连接处，由腐蚀电位差不同引起的电化学腐蚀。有时会发生因腐蚀断裂而使设备发生“失地”现象。 还有就是接地体的埋深不够，或用碎石、砂子回填，土壤中含氧量高，使接地体容易发生吸氧腐蚀，由于腐蚀使接地体与周围土壤之间的接触电阻变大，甚至使接地体在焊接头处断裂，导致杆塔接地电阻变大，或失去接地。 在山坡坡带由于雨水的冲刷使水土流失而使接地体外露失去与大地的接触。 3 降低接地电阻的措施 　　充分掌握站址附近的地质、水文情况,详细了解土壤电阻率的分布情况, 充分利用站址附近散流条件较好的地方。综合分析各方面因素后, 选择接地网的形式,各种接地极的位置、长度, 以及合理的降阻措施和降阻材料, 才能使微波站地网的设计更符合工程实际的需要, 并能满足安全运行的要求。 3.1 合理采用接地装置型式,适当扩大接地面积 　　微波站的接地应当以微波塔和机房为中心设置以水平接地为主的环形地网,当地网的接地电阻值达不到要求时，应扩大其面积，具体做法是：在地网外围增设1圈或2圈环形接地装置。环形接地装置由水平接地体和垂直接地体组成。水平接地体，既然是为了降低冲击接地电阻，那么就不能像发电厂、变电所那样降低工频接地电阻，而是对接地体的长度有一定的要求，这主要因为水平接地体过长，因电感的影响，对降低冲击接地电阻无效的考虑。对于水平接地体应根据现场的地形、地势、沿微波站四周向外放射水平射线为主，水平接地体周边为封闭式，水平接地体与地网宜在同一水平面上，环形接地装置与地网之间以及环形接地装置之间均应每间隔3～5m相互焊接连通一次；也可在铁塔四角设置辐射式延伸接地体，延伸接地体的长度宜限制在100m以内。 微波站的接地电阻偏高，多是因为建设在石山顶或土壤覆盖层很薄, 场地平整后基本无土壤覆盖层,施工场地普遍较为狭小, 土壤电阻率在500～ 5000Ω及以上均有可能, 接地处理难度很大。接地网设计采用以水平接地扁钢为主, 垂直深井接地极为辅的等电位闭合接地网。关于垂直接地体，垂直接地体小型接地装置的常用措施。特别是位于岩石地带的微波站，垂直接地极的施工是不容易的，这时可结合岩石裂缝使用垂直接地极。应以水平接地体为主，以垂直接地体为辅，垂直接地体的长度以1.5-2m为宜，一般设置在水平接地体的顶点，或水平接地体中间容易打入的位置。接地网施工时需使用接地降阻剂, 以降低地网的接地电阻值。有条件的话, 可在站址附近寻找低土壤电阻率区建设分地网。放射接地极和分地网的最大的引接长度不宜超过100m。 3.2 合理使用降阻材料 因为微波站接地装置是属于中小型接地装置，降阻剂的降阻效果能得到充分发挥，所以降阻剂对降低微波站接地电阻是非常有效的。但在实际工程上也发生了一系列问题，主要表现在： 3.2.1 降阻剂的稳定性问题 有些降阻剂，特别是一些化学降阻剂，虽然短时期内具有很好的降阻效果，但其性能不稳，随着降阻剂的渗透、扩散，特别是随着雨水的流失其降阻效果容易失效 3.2.2 降阻剂的腐蚀性问题 有些降阻剂具有很强腐蚀性，能对钢接地体构成较大的腐蚀。 3.2.3 降阻效果问题 降阻剂的降阻效果主要由降阻剂本身的电阻率、保水性、渗透和扩散作用决定的。所以在降阻剂的选用上，一定要注意选用降阻性能好，对钢接地体低腐蚀，性能稳定、寿命长、保水性好，不易随水土流失的降阻剂。水平接地体要埋设在冻土层以下，埋深最好能达到0.6m以下，回填土要用细土回填，并分层夯实，不可用砂子和碎石回填。因降阻剂大多具有比土壤高的腐蚀，所以对所有的接地体都应均匀的包裹在降阻剂中间，不允许有脱节，或接地体外露的现象，因为这样会造成腐蚀电位差不同，引起电化学腐蚀。 3.2.4 关于工程施工。 微波站接地最好在人工开挖的坑底铺设接地体和降阻剂进行降阻，这样可收到事半功倍的效果。 对改造降阻工程要结合现场有利地质、地势做切合现场实际的设计，按要求进行水平接地和垂直接地体的施工。要特别注意水平接地体的埋深，焊接要合格。回填土要用细土回填，并分层夯实，对接地引下线的各连接头要做防腐处理，对接地引下线直到与水平接地体连接处要刷沥清漆和防腐漆进行防腐处理。 4 结束语 4.1 国内外的通信规范要求微波站的接地电阻应达到2欧姆以下，在高土壤电阻率地区可放宽到5欧姆。 4.2 微波站降阻措施应以降低冲击接地电阻为主。不宜采用特长的外延接地和较深的深井接地。但可以结合现场地形用放射形接地，深埋接地体和采用适当的降阻剂的方法进行降阻。 4.3 对具体的工程要做好开工前的现场勘查，做出切合实际的设计，并进行精心的施工，加强运行维护，才能收到理想的防雷接地效果。

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