高原山区移动通信基站防雷工程设计

论文总字数：12939字

目 录

摘要 1

关键词 1

1.引言 3

2.防雷分类以及分区 4

3.接地系统 6

4.外部防雷 9

5.内部防雷 11

5.1等电位连接 11

5.2 电涌保护器 12

6.结论 13

参考文献 15

致谢 16

高原山区移动通信基站防雷工程设计

阿布都外力·艾买尔江

，China

Abstract：The mobile communication base station is an integrated system composed of an antenna tower, a base station room, and a transformer in the room. In order to improve the lightning protection capability of the base station, prevent the mobile communication base station from being struck by lightning, ensure the safety and normal operation of the equipment in the mobile communication base station, and ensure the safety of the people in the building and the station, according to the lightning protection design specifications of the building and the protection of the communication bureau (station) The lightning and grounding engineering design specifications provide comprehensive lightning protection design for mobile communication base stations. The design first studied the harm of thunder and lightning to the mobile communication base stations in the plateau mountainous area, and then targeted the special conditions of the mobile communication base stations in mountainous areas and mountains. The two blocks of external lightning protection and internal lightning protection were used to prevent the mobile communication base stations in mountainous areas. Ray design. The overall grounding system design of the mountainous base station with high soil resistivity was also carried out.

Key words : Mobile communication base station ; lightning protection design ; grounding technology ；Plateau mountain area

1.引言

随着移动互联网行业的飞速发展,通信网络的覆盖范围在不断扩大,在快速发展的信息时代，移动电话已经变成生活中必不可少的基础设备，它已经成为人们彼此之间交流的重要工具。移动通信基站是电话移动通信的重要服务设施,想要移动电话的有效正常使用那么移动电话一定要在移动通信基站信号辐射的范围内，对于移动通信的畅通以及正常运行才有基础性保障。移动通信基站是全国分布最广，数量最多的无线电基站。想要得到畅通的通信效果，移动通信基站一般来说都是建在广阔的地区或者海拔较高的高原山地中,这么做就把移动通信基站遭遇雷击的几率就增加。因为通信基站机房内的设施设备的耐压能力不足，通信设备及其控制电路对雷电的敏感度强，一旦受到雷击，通信设施设备就会遭到破坏，直接影响移动通信基站的正常运行，带来的后果很严重。因此,要建立设计雷电防护模型,结合通信基站建立的地形以及地质条件,进一步降低雷电对于移动通信基站的侵害。

像高原山区一样高土壤电阻率地区的防雷设计在国内外都有不少学者在研究以及设计，高土壤电阻率地区的防雷工程设计中接地系统的设计是极为关键的。曾财兴等人^[1]发布了南方高山手机通信基站防雷保护设计，对中国联通福建上杭分公司具有代表性的南方高山手机通信基站的现场勘察情况，介绍其防雷基本现在的状状况以及目前还未能解决的一些问题,防雷措施要采用接闪、分流、屏蔽、等电位、接地保护和安装电涌保护器等多级防护措施,以解决南方高山手机通信基站的防雷问题，针对高山通信基站做出了初步的研究以及防雷设计；何健棠等人^[2]在广东省气象学会2012年学术年会上发布了土壤电阻率与防雷接地装置设计的探讨，提出影响接地电阻的大小有很多因素,只要控制好建筑物或构造物接地体的材料和其在土壤里的填埋深度、填埋导体面积等就能达到相应的接地电阻值，但这种办法在有些土壤电阻率极高的地区来说远远不够的要设计更有效地接地系统来降低接地电阻比如说延伸增加一圈和两圈的辅助接地网来降阻等新设计；张凤阳^[3]通过对高原山区移动通信基站防雷装置安全性能检测以及十几年来高原山区移动通信基站主要雷击原因分析的基础上,提出了山区移动通信基站的防雷措施，针对山区通信基站防雷开辟了新的一条道路，在通信基站防雷工程设计上取得了突破性的成就；李萍等人^[4]在2014年05期气象科技周刊上发布了高土壤电阻率下防雷装置设计论文，他对地质土壤电阻率极高的特点,探讨了其防雷装置的设计。他采用共用接地系统,而且把5Ω定为标准的接地电阻值，该项目采取了接地散流网、钢管接地极、深井接地装置、外引环型接地装置等方法进行防雷装置的设计施工，他还探讨了深井法、笼式泄流坑等接地方式在高土壤电阻率地区的应用，说明在高土壤电阻率的地区来说降低电阻的必要性。

近几年来我国对通信基站防雷的设计更加重视，在国内学者纷纷站出来在相关的论坛以及期刊上发布了不少论文，为我国的通信基站防雷行业做出贡献，速进我国的设计水平，在国际上更上一层楼。2015年10月14日在我国天津市召开第32届中国气象学会年会，在该会议上何鹏飞^[5]发布了高土壤电阻率地区接地体的降阻措施探讨的论文，该论文从土壤的水平分层结构、水平接地体、垂直接地体以及敷设水下接地装置等几大因素综合探讨分析了降阻措施的方法,归纳总结了各种降阻措施在不同情形下的优缺点；王英军^[6]讲述了新型降阻剂与空腹接地的应用与比较,对今后改进工作、选材及施工方法进行研讨和提出建议，降低高土壤电阻率做出新想法；2015年齐飞等人^[7]在2015年05期中国电业期刊上发布了高土壤电阻率地区集中接地装置冲击降阻措施研究，该论文从冲击特性的影响因素出发,在分析目前所采用的集中接地装置冲击降阻措施的基础上,提出了一种基于接地装置结构优化和双层布置的冲击降阻方法,并开展接地模拟试验验证，文章提出的结构优化和布置的措施能有效降低冲击接地电阻,适合在变电站和输电线路的冲击接地设计上推广使用；雷菁^[8]在2016年03期机械管理开发期刊上发布了空腹式接地装置在高土壤电阻率地区的应用，他通过收集相关资料提出对防雷接地装置进行空腹式改造，并多次进行现场实验，最终使得空腹式接地装置取得了实质性的应用，以此来解决困扰多时在高土壤电阻率接地领域上的技术难题；近年来,移动通信基站的雷击灾害屡有发生,李建春^[9]提到这些灾害的陆续发生说明高原山区移动通信基站的接地地网防雷设计以及施工仍然存在一些或多或少的问题，这些问题都需要解决。针对近几年的问题他重新设计了高原山区移动通信基站接地地网以及防雷设计，制作更细致的防雷工程施工方案，他的设计以及施工方案已经在通信公司地网建设中实际运用,经实践证明。对现代基站防雷效果显著,取得了明显效益；我国整体面积大有很多种地形还有很多复杂的地质情况，其中有部分地区在建设移动通信基站方面存在着一定的困难，王东^[10]在高原山区这类土壤电阻率比较高的地区中建设移动通信基站已经是势在必行的事情，他还介绍了接地地网的有效降阻措施，以及工程应用降阻优化探讨，促进高土壤电阻率地区的移动通信基站建设；良好，安全的接地系统对移动通信基站的正常运行以及人身安全至关重要的，但对高土壤电阻率的高原山区来说设计能达到安全要求的接地系统是有点困难的，狄玉姣^[11] 针对高土壤电阻率地区如何降低接地电阻进行探讨,对引外接地降阻法和垂直接地极降阻法进行建模,仿真结果得出在距离主接地网1~2km内有低土壤电阻区时应用引外接地降阻法降阻效果比较明显，如果在土壤深处有低电阻区的情况下,则选择垂直接地极降阻法来降阻比较适宜，他提出土壤模型的选择直接决定了接地系统设计结果的准确性。

到了今年，张昌等人^[12]在2018年01期的电瓷避雷器期刊上发布高土壤电阻率地区柔性石墨复合接地材料与圆钢接地材料的有效长度对比研究，采用冲击散流试验加以验证,最后得出结论,高土壤电阻率情况并通以冲击电流时,柔性石墨复合材料接地体有更长的有效长度。在接地体领域上增加了异样的光彩，柔性石墨复合材料加入了接地体材料当中，在高土壤电阻率的接地系统领域上开辟了新的思路。

2.防雷分类以及分区

高原山区移动通信基站的设备昂贵，设备的结构组成特别是弱电设备对雷电十分敏感；设备损坏对正常的生产、生活秩序将产生较大影响；根据建筑物防雷设计规范^[13] 通信设备和天线安装在高耸的建筑物上或山顶上遇雷击的概率较大；基站建设的环境如田边、地头的空旷原野，易遭雷击等等，因此移动通信基站比照第二类防雷建筑物来设置防雷装置。

防雷系统是一个由好多种防雷措施组成的复杂系统为了更有针对性我们需要对防雷区进行划分。按照国际电工委员会IEC标准^[14], 对雷电防护分区做了明确的区分,根据本次的通信基站系统设备的构成和环境界面, 可以将通信基站按下图1进行防雷分区划分:

图1，高原山区移动通信基站防雷分区示意图

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