基站防雷接地方案及安装规范中间.docx
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基站防雷接地方案及安装规范中间
PAS/iPAS500mW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
插图目录
表格目录
1目的
本方案专门为PAS/IPAS500mw基站设计，用于保护地处中雷区、多雷区、强雷区（说明：
根据YD/T5098-2001规定，年雷暴日在25～40天的地区为中雷区，在40～90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/IPAS500mw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
GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
YD5068-98《移动通信基站防雷与接地设计规范》
YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》
IEC1312《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/T5098/2001《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/IPAS500mw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。
4.1.2雷害侵入基站设备途径概述
由于PAS/IPAS500mw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《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，60％～80％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，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（8/20μs）（kA）
总阻值（Ω）
抗风强度（m/s）
自身高度
（m）
重量
（kg）
200
≤1
40
1.5
2.3
4.6.2JB-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：
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8/20μs（kA）
漏流（mA）
限制电压（kV）
保护形式
工作电压（V）
雷电通流8/20μs（kA）
限制电压8/20μs（kV）
冲击防护电压（1kV/μs）（kV）
传输速率（Bit/s）
插损（dB）
40
≤0.1
≤1.5
L-PE
N-PE
L-N
116
5
≤0.3
≤0.6
1M
<0.4
4.6.3RFB003P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（Ω）
工作频率（MHz）
传输功率（W）
驻波系数
插入损耗（db）
雷电通流（8/20μs）（kA）
限制电压（10/700μs）（V）
TNC
50
1800～2000
60
≤1.15
≤0.15
10
≤40
4.6.4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。
）
图1防雷设备安装流程
5.2500mw基站防雷设备安装总图
图2500MW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40mm×4mm或Ф10mm～12mm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-φ8.5）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。
）
∙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≤1.5Ω；整个系统的接地必须良好，其接地阻值≤10Ω。
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-φ8.5）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焊接处的总阻值≤1.5Ω；整个系统的接地必须良好，其接地阻值≤10Ω。
5.5
JOINTBOX接线盒（电源、信号避雷器）的安装
图5JOINTBOX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）JointBox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JointBox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JointBox机壳地线1（双铜鼻子4mm2地线备件）一端连接在JointBox机壳的固定螺钉上，一端用备件螺栓压紧固定在汇流排上。
7）将JointBox防雷地线2（单铜鼻子6mm2地线备件）无铜鼻子端穿过过线孔固定在JointBox的PE端，有铜鼻子端用备件螺栓压紧固定在汇流排上。
8）检查电源线连接无误后，方能接通供电电源。
此时机内绿色发光二极管亮，表示避雷器工作正常。
然后，合上机壳，上紧螺钉，即可投入使用。
∙维护与检查：
本避雷器在正常使用中不需特别维护。
但由于电源避雷器长期处于不间断荷电状态，为防止避雷器失效，应对其工作状态作定期检查，特别是雷电过后，应及时检查。
如果发现无电压输出，绿色发光二极管不亮，红灯亮，则应及时检修输入线路及该避雷器和用电设备的状况。
本避雷器在正常使用中应特别注意检查接地系统，以避免因保护接地线开路，或电阻值太大，而使避雷器失去防雷作用。
5.6
汇流排的安装和接地引下线的焊接
图6汇流排的安装和接地引下线的焊接
说明：
∙用户必须自备一台电焊机（防雷接地必备工具）。
∙安装方法：
9）将汇流排通过角铁安装到底座槽钢的外侧（与基站安装在同一侧），用两颗螺栓拧紧。
10）将JointBox机壳地线1（双铜鼻子4mm2地线备件）一端连接在JointBox机壳的固定螺钉上，一端用备件螺栓压紧固定在汇流排上。
11）将JointBox防雷地线2（单铜鼻子6mm2地线备件）无铜鼻子端穿过过线孔固定在JointBox的PE端，有铜鼻子端用备件螺栓压紧固定在汇流排上。
12）将基站防雷地线4（单铜鼻子4mm2地线备件）无铜鼻子端穿过过线孔固定在CS的PE端，有铜鼻子端用备件螺栓压紧固定在汇流排上。
13）将天馈避雷器上的2.5mm2多股铜绝缘导线（单铜鼻子地线备件）经过基站背后的凹槽用自带铜鼻子压紧固定在汇流排上。
14）将汇流排引下地线5（接地备件16mm2多股铜芯两端都压上镀镍铜鼻子的导线）一端压紧在汇流排上，一端压接在支架立柱底座的固定螺栓上。
15）用Ф10mm～12mm镀锌圆钢或40mm×4mm镀锌扁钢一端焊接在立柱底座上，另一端焊接到避雷带上或者接入地网。
∙维护与检查：
螺栓连接处需加平垫和弹垫并且需要防锈处理。
引下线焊接处必须牢固可靠，不能有焊接缺陷，而且需要防锈处理。
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≤1.5Ω，整个系统的接地必须良好，其接地地阻值≤10Ω。
5.7天馈避雷器的安装
图7天馈避雷器的安装
说明：
∙为确保电子设备和操作者的人身安全，避雷器的地线必须牢固连接。
∙安装步骤：
16）避雷器牢固地安装在天线和设备之间。
17）输入端插座接天馈电缆插头，输出端插座接设备RF端。
18）将避雷器上的2.5mm2多股铜绝缘导线（单铜鼻子地线备件）经过基站背后的凹槽用自带铜鼻子压紧在汇流排上。
∙维护与检查：
雷击后，若通信中断或通信质量下降，应检查避雷器技术指标是否符合产品说明书规定值，若不符合要求，应更换新的避雷器。
5.8天馈避雷器防水套管的安装
图8天馈避雷器防水套管的安装
说明：
∙关于天馈避雷器和防水套管的安装，详见专门的安装手册。
∙安装方法：
19）将防水套管往下拉并覆盖住馈线连接头、天馈避雷器及其接地引下线的和天线连接器。
20）在馈线和防水帽的边缘连接处，用3M防水绝缘胶带由下往上用力绕几圈，以完全覆盖连接处。
∙维护和检查：
保证防水帽连接牢固、摇动不松动。
6附录1：
接地的要求和地网的制作
6.1地网设计原则
本规定提供PAS/IPAS500mw基站接地系统的设计和施工方面指导原则。
当发生雷击或市电电网故障时，能够将人身伤害降低到最低程度，保护设备免遭损坏，最大限度地保障通信系统不致产生服务中断。
基站汇流排的接地线直接到地网或避雷带，并且连接点必须用防锈漆作防腐防锈处理。
基站支架的引下线采用钢筋或扁铁，一端焊接在支架底座上，另一端焊接到楼顶避雷带（焊接点尽量与避雷带的总接地引下线保持最短距离）。
若楼顶无避雷带则直接接到地网。
接地地阻要求：
按YD5068-98《移动通信基站防雷与接地设计规范》要求，接地地阻值不大于10Ω。
（见地网制作示意图）
6.2工艺要求
6.2.1材料
∙接地引下线超过2.5米时，应采用镀锌扁钢40mm×4mm或Ф10～12mm镀锌圆钢。
∙埋于地下的接地极采用镀锌材料，避免过早腐蚀；
∙接地极规格可采用：
50mm×50mm×5mm镀锌角钢、φ８镀锌圆钢、φ40×3.5mm镀锌钢管、非金属接地体（ZGD-2-1型）
6.2.2机械连接的工艺要求
∙焊接长度均要求100mm以上，焊接处无虚焊，保证电气上良好连接。
∙焊接处应用防锈漆做防腐防锈处理。
∙接触面应清洁和平整；
∙多股绝缘铜导线连接处采用相应铜鼻子压接；
∙接线鼻孔径和不锈钢螺栓的尺寸应与安装孔相配合；
∙采用合适的弹簧垫圈和垫片以防止螺母松动。
6.2.3地网的制作（方案的一种，供参考）
图9地网制作示意图（方案的一种）
6.2.4维护和检查
一个接地系统总是暴露在风化和腐蚀之中的。
在设备运行过程中，环境温湿度、土质及连接可靠性的变化均可对接地电阻造成影响而接地系统对人身及设备安全的至关重要，因此，定期对接地系统的各个部分进行检查是必须的。
6.2.5定期检查时间
∙在接地工程刚结束或刚完成改造时检查
∙6个月后检查
∙每年雷雨季节前检查
6.2.6主要检查项目
∙螺栓和线箍连接的可靠性及易遭物理性损伤的跨接线的状况
∙所有的机械连接点必须再进行抗氧化处理
∙建议同时也对接地电阻进行检查，因为任何接地电阻的增大表明了接地系统的退化。
∙如果接地电阻测量值有增大，可通过分别测量各子系统来定位产生问题的部位。
这些子系统包括金属杆接地（及放射状接地线），建筑物外部接地环，内部接地系统和公用事业接地系统。
∙接地系统直径小于30m的小型站点可采用“电位差法”来测量地阻。
注意精确的测量需要在5倍于接地系统直径的距离处打辅助接地极。
也可采用先进的，操作简便的接地电阻测量仪来进行接地电阻的测量。
7
附录2：
PAS/IPAS设备的接地责任划分
除非特别声明，UT斯达康公司仅对所提供设备的接地方式负责，对局方提供设备的接地方式则有根据自身设备的特点及其相应的保护规范提出建议及要求的责任。
例如：
地网接地电阻、局方提供的主接地排的位置、电源及传输的保护要求等。
UT斯达康公司对不属于自己提供的设备以及不属于自己的设计、规划范围的任何设备的安装、保护接地的设计及施工质量不负直接责任。
若因局方原因导致施工质量，施工方法，连接方式，使用材料等达不到本方案的各项要求，造成雷害事故，其所有后果皆应由局方承担。
表1防雷接地工程责任划分
序号
任务描述
设备供应方
任务实施方
检验方
备注
UTStarcom
Customer
UTStarcom
Customer
UTStarcom
Customer
1
基站/天线/馈线/JointBox安装固定
2
信号线连接
3
基站供电
4
基站防雷接地的地下部分和地上接地排的设计/施工/验收
5
基站接地
8
附录3：
保护范围计算（滚球法）
表2滚球法计算PAS基站避雷针保护范围
（1）
避雷针装在基站支架上（天线长度0.93m，接闪器长1.5m，连接件高度0.6m）
hx=基站紧固支架高度+天线长度（m）
h=基站高度+连接件高度+接闪器长度（m）
rx=天线顶部保护半径（m）
2.6+0.93
2.6+0.6+1.5
2.55
4+0.93
4+0.6+1.5
2.14
6+0.93
6+0.6+1.5
1.77
表3滚球法计算PAS基站避雷针保护范围
（2）
避雷针装在基站支架上（天线长度1.3m，接闪器长1.5m，连接件高度0.6m）
hx=基站紧固支架高度+天线长度（m）
h=基站高度+连接件高度+接闪器长度（m）
rx=天线顶部保护半径（m）
2.6+1.3
2.6+0.6+1.5
1.7
4+1.3
4+0.6+1.5
1.43
6+1.3
6+0.6+1.5
1.19
滚球原理计算保护半径公式：
rx=[h（2hr-h）]1/2-[hx（2hr-hx）]1/2
其中：
rx——避雷针在hx高度的平面上的保护半径（m）；
hr——滚球半径，按建筑物防雷规范之第二类建筑物，取45m；
hx——被保护物的高度（m）；
h——避雷针的高度（m）.
9附录4：
全国主要城市雷暴日数表
表4全国主要城镇雷暴日数
序号
地名
全年雷暴日数
序号
地名
全年雷暴日数
序号
地名
全年雷暴日数
序号
地名
全年雷暴日数
1
北京市
晋城市
27.7
沈阳市
26.4
佳木斯市
32.2
北京市
35.7
5
内蒙古自治区
大连市
19.0
伊春市
35.4
2
天津市
呼和浩特市
36.8
鞍山市
26.9
绥芬河市
27.1
天津市
27.5
包头市
34.7
本溪市
33.7
嫩江县
31.3
3
河北省
乌海（海勃湾）
16.6
丹东市
26.9
漠河乡
35.2
石家庄市
30.8
赤峰市
32.0
锦州市
28.4
黑河市
31.5
唐山市
32.7
二连浩特市
23.3
营口市
27.9
嘉荫县
32.9
邢台市
30.2
海拉尔市
29.7
阜新市
28.6
铁力县
36.3
保定市
30.7
东乌珠穆沁旗
32.4
朝阳市
33.8
克山县
29.5
张家口市
39.2
锡林浩特市
31.4
7
吉林省
鹤岗市
27.3
承德市
43.5
通辽市
27.9
长春市
35.9
虎林县
26.4
秦皇岛市
34.7
东胜市
34.8
吉林市
40.5
鸡西市
29.9
沧州市
29.4
杭锦后旗
23.9
四平市
33.5
9
上海市
乐亭
32.1
集宁市
43.3
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