基站防雷接地方案及安装规范(中间).doc
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1、 PAS/iPAS 500mW基站防雷与接地方案及安装规范(避雷针安装在支架中间) UT斯达康通讯有限公司目 录1目的12适用范围13相关规范及参考书目14防雷方案介绍14.1方案概述14.1.1基站安装连接关系14.1.2雷害侵入基站设备途径概述24.2设计原则24.2.1直击雷防护设计原则24.2.2感应雷防护设计原则24.3术语解释34.4直接雷击防护方案34.5感应雷击防护方案34.5.1感应雷防护措施34.5.2天馈传输线感应雷防护44.5.3电源线、信号线上的感应雷防护44.6防雷器件介绍44.6.1LR-200-1.5型避雷针54.6.2JB-LP-500CS型连接盒54.6.3
2、RFB003P型天馈避雷器64.6.4接地汇流排组件65防雷设备安装说明75.1安装流程75.2500mw基站防雷设备安装总图85.3避雷针连接件的安装105.4避雷针接闪器的安装115.5JOINT BOX接线盒(电源、信号避雷器)的安装125.6汇流排的安装和接地引下线的焊接145.7天馈避雷器的安装165.8天馈避雷器防水套管的安装176附录1:接地的要求和地网的制作186.1地网设计原则186.2工艺要求186.2.1材料186.2.2机械连接的工艺要求186.2.3地网的制作(方案的一种,供参考)196.2.4维护和检查196.2.5定期检查时间196.2.6主要检查项目207附录2
3、:PAS/IPAS设备的接地责任划分218附录3:保护范围计算(滚球法)229附录4:全国主要城市雷暴日数表23插 图 目 录图 1 防雷设备安装流程7图 2 500MW基站防雷设备安装总图8图 3 避雷针连接件的安装10图 4 避雷针接闪器的安装11图 5 JOINT BOX的安装12图 6 汇流排的安装和接地引下线的焊接14图 7 天馈避雷器的安装16图 8 天馈避雷器防水套管的安装17图 9 地网制作示意图(方案的一种)19表 格 目 录表 1 防雷接地工程责任划分21表 2 滚球法计算PAS基站避雷针保护范围(1)22表 3 滚球法计算PAS基站避雷针保护范围(2)22表 4 全国主要
4、城镇雷暴日数231 目的本方案专门为PAS/IPAS 500mw基站设计,用于保护地处中雷区、多雷区、强雷区(说明:根据YD/T 5098-2001规定,年雷暴日在2540天的地区为中雷区,在4090天的地区为多雷区,超过90天的地区为强雷区。)以及有雷击破坏史地区的基站,使之免遭雷击,以最大程度地保障设备安全运行。2 适用范围本方案适用于公司PAS/IPAS 500mw基站防雷与接地工程,是现场工程师及具体工程施工人员进行施工的指导性文件。3 相关规范及参考书目 GB 50057-94建筑物防雷设计规范YD 5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范YD 5078-98通信工程电源系统防雷
5、技术规定IEC 1312 防雷电电磁脉冲YD99D562 建筑物防雷设施安装(国家建筑标准设计)YD/T 5098/2001 通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范 4 防雷方案介绍4.1 方案概述4.1.1 基站安装连接关系UT斯达康提供的PAS/IPAS 500mw基站设备,被安装在2.6m、4m或6m的基站紧固支架上,基站紧固支架固定于楼房的房顶,在紧固支架的横梁上安装8根或者16根基站天线。同时,基站通过电源线、信号线和天馈线与外围设备连接,工作环境较为复杂。因此,在年雷暴日25天以上的地区、有雷击破坏史的地区以及较空旷的地区(基站周围没有其他高大建筑物保护),均需要对基站加以雷电防护
6、。4.1.2 雷害侵入基站设备途径概述由于PAS/IPAS 500mw基站设备完全暴露在室外环境,并被安装在多层建筑物的楼顶上,遭受直接雷击的机率比较高,所以应使用避雷针作为防直击雷装置。避雷针的机理是“引雷入地”,即首先引雷,代替被保护对象承受雷击,然后将雷电流引导入地。500mw基站设备耐过电压的能力较差,而设备通过电源线、信号线和天馈线与外围设备连接,当传输线上感应过电压时,与线缆连接的设备接口甚至整个设备都极易损坏。当雷电发生时,空间还存在很强的雷电电磁脉冲,基站也很容易感应雷电电磁脉冲而损坏。另外,雷电流泄流时可能会使地电位升高而对基站设备形成反击。4.2 设计原则YD5068-98
7、移动通信基站防雷与接地设计规范第3.2.1条明确规定:移动通信基站铁塔应有完善的防直击雷及二次感应雷的防雷装置。 本方案将采取屏蔽、等电位连接、合理布线、正确接地、加装与各种连接线路适配的过电压保护器(SPD)和安装防直击雷装置等措施进行综合防护。这些措施联合使用,互相配合,各行其责,不可或缺。4.2.1 直击雷防护设计原则直击雷的防护原则是使雷电流迅速泄放到大地中去,通常采用避雷针对直击雷进行防护。4.2.2 感应雷防护设计原则感应雷是造成电子设备损坏的主要原因(占雷击灾害的78%)。传输线布置的范围越广,雷电入侵的机率就越高。本方案针对暴露于室外的长距离敷设的各种传输线,在传输线上安装相应
8、的过电压保护器(SPD),对线路来波进行抑制和泄放,同时采取屏蔽、均压等措施以防止雷电电磁脉冲干扰和地电位反击,确保设备的安全。4.3 术语解释雷击:雷电放电时产生的雷电流及雷电电磁脉冲携带大量的能量,通过直接及间接的形式在瞬间作用于物体,导致物体损毁的现象。直击雷:雷电直接对物体及设备放电并导致物体损毁和设备损坏的现象。感应雷:是雷电放电时雷电流及其所产生的雷电电磁脉冲通过传导、感应和耦合等方式形成暂态过电压并引入设备对设备造成危害的现象。感应雷引入设备的途径很多,可以经由各种传输线(如电源线、信号线、天馈线等)、接地线、空间等途径耦合至设备。雷电电磁脉冲:在雷电放电时,迅速变化的雷电流在空
9、间形成的电磁辐射脉冲。线路来波:雷电放电时经由传输线路感应耦合并沿传输线路引入设备的暂态过电压波。地电位反击:在避雷针引下线入地处,当强大的雷电流通过接地引下线入地时,地电位升高,并通过接地线对设备造成反击。等电位连接:用连接导体或电涌保护器(SPD)将处在需要防雷的空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、外来导电物、电气装置、电子设备连接起来,以减小雷电流在它们之间产生的电位差。4.4 直接雷击防护方案为保护基站设备和天线免遭直接雷击,本方案采用避雷针作为直击雷防护装置。避雷针直接安装于基站紧固支架上,将基站设备和天线置于避雷针的保护范围内。避雷针与基站紧固支架在电气上可靠连接,并利用支架立柱作
10、避雷针引下线,避雷针接地引下线由基站底座引出,在有避雷带时,必须接至避雷带,如无避雷带则直接接至地网。4.5 感应雷击防护方案4.5.1 感应雷防护措施 安装电源防雷器、信号防雷器和天馈防雷器以防护由传输线路引入的暂态过电压。 基站采用金属外壳,并可靠接地,天馈线屏蔽层可靠接地,以防护雷电电磁脉冲。 采取下列等电位连接措施以防地电位反击:a) 基站紧固支架采用热浸锌的表面处理工艺;b) 采用不锈钢螺栓,以防生锈导致接触电阻增大;c) 避雷针与基站紧固支架电气可靠连接;d) 基站紧固支架各衔接部分电气可靠连接;e) 接地汇流排与基站紧固支架电气可靠连接;f) 天线底部金属部分与基站紧固支架电气可
11、靠连接;g) 接地线应尽量短直,避免弯曲、绕环。4.5.2 天馈传输线感应雷防护当天线附近发生直击雷时,天馈线上将产生一定程度的感应雷电流。由于天馈线直接从室外天线引入,基站受到雷电感应的几率和强度特别大,因此需要在天馈线和收发信机的接口处安装相应的天馈线过电压保护器(SPD)。4.5.3 电源线、信号线上的感应雷防护电源线、信号线是分布最广的传输线,遭受雷电感应的几率也最高,特别是电源线。根据对雷电波的频谱分析,雷电波的绝大部分能量集中在40kHz以下,其中最大的谐波分量就在工频附近,因此,雷电波最易和电源线发生耦合。事实证明,6080 的线路来波来自于电力传输线。电源系统的防雷应采取多重保
12、护、层层设防的原则。根据IEC防雷的有关规定,本方案对电源线和信号线的线路来波分区域进行防护,在每个区域的界面上采取相应的措施,逐级对雷电流进行泄放,直到将感应过电压降低到设备可以承受的水平。4.6 防雷器件介绍根据以上防雷原理,为达到最佳的防雷效果,UT斯达康公司提供以下防雷产品,作为防雷及接地系统不可缺少的的组件。4.6.1 LR-200-1.5型避雷针本产品为可选项,用于防护直接雷击。原则上,根据该基站所处地理环境以及当地气象条件来选择。在年雷暴日25天以上的地区、有雷击破坏史的地区以及较空旷的地区(基站周围没有其它高大建筑物的保护)均需要安装。 工作原理当雷击发生时,避雷针的接闪器接闪
13、,雷电流通过避雷针及引下线迅速泄入地下,从而使被保护设备免遭雷击。 技术指标雷电通流(8/20s)(kA)总阻值()抗风强度(m/s)自身高度(m)重量(kg)2001 401.52.34.6.2 JB-LP-500CS型连接盒本产品为可选项,用于抑制和泄放来自于电源线和信号线上的感应雷电流。由UT斯达康提供的JB-LP-500CS型接线盒将电源、信号避雷器组合为一体,采用金属外壳,具有密封性好,外形美观,安装接线方便等优点,且防水、防尘、防腐蚀、防爆、阻燃。其中电源避雷器为串联式避雷器,电路上采用多级泄放,通流量大、限制电压低;信号避雷器用于保护通信设备,抑制来自信号线路上的感应雷电流。注意
14、:在已经安装避雷针的基站系统中本产品为必选项。 工作原理当有感应雷电波侵入电源或信号传输线时,电源避雷器的防雷组件将以纳秒级(50ns)的响应速度呈现低阻抗状态,迅速将雷电流泄放到大地,并把由雷电引起的过电压限制在用电设备可以承受的耐压范围以内,以确保电气设备的安全运行。 技术指标雷电参数通讯终端保护最大雷电通流8/20s (kA)漏流(mA)限制电压(kV)保护形式工作电压(V)雷电通流8/20s (kA)限制电压8/20s (kV)冲击防护电压(1kV/s) (kV)传输速率(Bit/s)插损(dB)400.11.5L-PEN-PEL-N11650.30.61M0.44.6.3 RFB00
15、3P型天馈避雷器本产品为必选项,用于抑制和泄放来自天馈线上感应的雷电波。 工作原理天馈避雷器连接在天馈线与被保护的设备之间,当受到雷击时,雷电流通过避雷器的保护支路泄放到大地,避雷器将雷电过电压限制在设备安全允许的数值内。 技术指标接口类型特性阻抗()工作频率(MHz)传输功率(W)驻波系数插入损耗(db)雷电通流(8/20s)(kA)限制电压(10/700s)(V)TNC5018002000601.150.1510404.6.4 接地汇流排组件本产品为必选项,含汇流排、接地线及配件螺栓,用于所有防雷接地线的接地。5 防雷设备安装说明5.1 安装流程(注意:安装顺序可根据实际安装情况适当调整。
16、)避雷针连接件的安装JOINT BOX的安装天馈避雷器的安装天馈避雷器防水套管的安装接地汇流排的安装避雷针接闪器的安装图 1 防雷设备安装流程5.2 500mw基站防雷设备安装总图图 2 500MW基站防雷设备安装总图说明: 避雷针的安装相对高度如图所示(本方案以6m紧固支架为例,其他类型支架类同)。 本方案根据等电位连接原理,利用基站支架作为自然引下线,在基站底座处直接用镀锌扁钢40mm4mm或10mm12mm镀锌圆钢(引下线)连接到避雷带或者地网上,两端均采用焊接工艺,焊接长度不小于100mm,焊接处采用防锈漆作防腐防锈处理。(注意:引下线是必选件) 建筑物有避雷带时,直接将引下线焊接在避
17、雷带上;无避雷带时,将引下线连接到新做的地网上。 采用接闪器长1.5m的LR-200-1.5型避雷针。 所有基站支架连接处采用不锈钢螺栓连接,防止生锈,避免因阻抗增大而影响导电性能。 汇流排用两端压接了铜鼻子且截面积大于16mm2的多股铜芯导线连接到支架底座。 汇流排上连接的所有地线要求尽量短且直。5.3 避雷针连接件的安装图 3 避雷针连接件的安装说明: 避雷针的部件包括接闪器和连接件。连接件的作用是连接支架和避雷针、增加避雷针的高度。 安装方法:将连接件的下端与紧固支架立柱顶端法兰盘的螺孔(4-8.5)互相对齐对正后,用4套螺栓、螺母和垫片将连接件和支架紧固。(注意:不要忘记安装平垫和弹垫
18、。) 维护与检查:每年雷雨季节前须检查连接部位的连接是否可靠,不允许松动;从接闪器顶端至支架底座引下线焊接处的总阻值1.5;整个系统的接地必须良好,其接地阻值10。5.4 避雷针接闪器的安装图 4 避雷针接闪器的安装说明: 避雷针的部件包括接闪器和连接件。接闪器的作用是雷击发生时接闪并通过避雷针及引下线迅速将雷电泄入地下,从而使被保护设备免遭雷击。 安装方法:将接闪器的下端与连接件上端的螺孔(4-8.5)互相对齐对正后,用4套螺栓、螺母和垫片将接闪器和连接件紧固。(注意:不要忘记安装平垫和弹垫。) 维护与检查:每年雷雨季节前须检查连接部位的连接是否可靠,不允许松动;从接闪器顶端至支架底座引下线
19、焊接处的总阻值1.5;整个系统的接地必须良好,其接地阻值10。5.5 JOINT BOX接线盒(电源、信号避雷器)的安装图 5 JOINT BOX的安装说明: 接地线请选用截面4mm2以上,耐压不低于AC500V的绝缘导线,连线应可靠且尽量短。接地要求良好。 安装方法:1) Joint Box固定在支架上2) 打开机壳,按照输入和输出的L、PE、N标示接线,旋紧输入输出及PE端口的所有螺钉。(注意:将电源线的外防护套穿过Joint Box相应的过线孔,防止水从外护套进入电源线。)3) 将信号线按输入输出连接好。4) 检查电源输出端与CS连接必须稳妥。5) 将汇流排固定在支架上。6) 将Join
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