防雷是一项综合工程，它包括防直击雷、防感应雷以及接地系统的设计。本方案按照国家标准及中国移动通信有限公司提出的规范书，同时参照信息产业部批准的中国通信行业标准：“移动通信基站防雷与接地设计规范”,“通信工程电源糸统防雷技术规定” 及“通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范”，结合我公司产品的特点和工程设计的经验，提出了本方案。

第一部分：   接地系统

    防雷工程设计中无论是防直击雷还是感应雷，接地系统是最重要的部分。                   

根据国家标准GB 50057-2010（（建筑物防雷设计规范））条文说明：

引下线部分:

    第4.1.1条 所选用材料应采取镀锌等防腐措施或加大截面，接地线应与水平接地体的截面相同。

    第4.1.2条 为接地装置由多根水平或垂直接地体组成时，为了减小相邻接地体的屏蔽作用，接地体的间距一般5m，相应的利用系数为0.75-0.85。当接地装置的敷设地方受到限制时，上述距离可以根据实际情况适当减小，但一般不小于垂直接地体的长度。

    第4.1.3条 接地体埋得越深，土壤湿度和温度的变化愈小，接地电阻愈稳定。根据计算，在均匀土壤电阻率的情况下埋得太深对降低接地电阻值不显著。实际上，接地装置埋设深度一般不小于0.5-0.8m，既能避免接地装置遭受机械损坏，同时也减小气候对接地电阻值的影响。

    第4.2条 降低接地电阻宜采用下列方法：

一、采用多支线外引接地装置，外引长度不应大于地网有效长度。

二、接地模块埋于较深的底电阻率土壤中。

三、采用降阻剂。

四、采用换土法。

    第4.2.1 为了减小引下线的电感量，故引下线应沿最短接地路径敷设。

    第4.2.2 引下线在距地面高度1.7m处设断接卡，用PVC管保护。

在大楼外作防雷接地装置的施工，开挖的地沟长度约160m，宽度为0.8m，深度为0.8m，地极坑宽度为0.8m，深度为0.8m，地极坑之间间距为2m，接地模快15个。接地模块埋设深度距地面一般不小于0.5-0.8m，接地模块之间用40×4mm的镀锌扁钢连接，其焊接处按图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的制作要求施工，焊接处作防锈处理。

汇流排安装在机房静电地板下面,引下线连接地网和汇流排其焊接处作防锈及防腐处理，引下线距离要求尽量短。机房接地线用BVR35mm²的铜芯线；防直击雷接地线用40×4mm的镀锌扁钢。接地线的敷设应暗敷，如有外露，应用PVC管保护

    用长效降阻剂，主要在于降低地电阻和稳定地电阻，同时让深层泥土达到保湿的作用。

其联合接地系统地电阻需达到要求≤2欧。

引下线平均距离

4.2.2.1 对接地电阻的要求：

    从理论上讲接地电阻愈小愈好，据我们的经验，地阻决不能大于4欧姆，应力争小于1欧姆。

4.2.2.2 应采用联合接地：

    接地的流派很多，近年来联合接地的观点占上风。考虑现场的具体情况，地网设计为部分联合接地。

4.2.2.3 接地材料的选择：

    采用非金属高效接地极(即接地模块HD002)，它具有降阻、保湿、耐腐等特点，运行寿命20年以上。该接地极由A极和B极构成.A极由导电非金属材料制成,室温下电阻率<3.0欧.米,能与土壤有机的结合在一起,并可在其周围形复合水,从而达到保湿降阻的目的.B极由金属极和降阻液组成,能把沙土层电阻率大大降低,并可减少沙土流失.

4.2.2.4地网施工说明：

    接地装置由多根水平或垂直接地体组成，为了减小相邻接地体的屏蔽作用，接地体间距一般5M，相应的利用系数为0.75-0.85。上述距离可根据实际情况适当减小，但不能小于垂直接地体长度。接地体埋得越深，土壤湿度和温度的变化越小，接地电阻越稳定。根据计算，在均匀土壤电阻率的情况下埋得太深对降低接地电阻值不显著。实际上，接地装置埋设深度一般不小于0.5-0.8M，既能避免接地装置遭受机械毁坏，同时也减小气候对接地电阻值的影响。

    为了减小引下线的电感量，引下线应沿最短接地路径敷设，引下线在距地面高度1.7M处设断接卡。汇流排安装在机房静电地板下面，引下线连接地网和汇流水排焊接处作防锈、防腐处理，引下线距离要求尽量短。

4.2.2.5接地电阻计算公式:

单一垂直接地体:

R_c=ρ/2πL×ln4L(L+2h)/d(L+4h)

几个并联的相同垂直接地体:

R_nc= R_c/nη_c

水平接地体:

R_p=ρ/2πL×(lnL²/hd+A)

几个平行的水平接地体或垂直水平综合接地体中的水平接地体:

       R_np= R_p/nη_p

板式接地体:

       R_b=ρ/4d(l+d/6h)

垂直水平综合接地体:

R_x=R_eR_p/R_Cη_P+R_Pη_cn)

式中

R_c--单根垂直接地体的工频接地电阻(欧)

R_nc--N根垂直接地体的工频接地电阻(欧)

R_p--单根水平接地体的工频接地电阻(欧)

R_np--N单根水平接地体的工频接地电阻(欧)

R_b--板式接地体的工频接地电阻(欧)

R_x--垂直水平接地体的工频接地电阻(欧)

ρ--土壤电阻率

L—垂直接地体单根长度

h—接地体顶面埋深

n--垂直接地体的数量

      η_c--垂直接地体的利用系数

      η_P—水平接地体的利用系数

A--水平接地体的形状系数

4.2  对接地电阻的要求：

从理论上讲接地电阻愈小愈好。据我们的经验，接地电阻一般不大于10欧姆，应力争小于4欧姆。

4.2．1  应采用联合接地：

接地的“流派” 很多，近年来联合接地的观点占了上风。因为，现代化的城市不可能以足够的距离作几个地网来满足使用要求。采用联合接地时只要保证各种接地做到共地网而不共线的原则，机房设备做到用汇流排或均压环实现设备的等电位联接即可。

基站地网防雷方案

  技术标准

 根据国家标准GB 50057-2010《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》和YD 5098-2005《通信局（站）防雷接地工程设计规范》以及相关行业要求,特制定技术规范如下：

一、工程技术基本慨述

1、移动通信基站地网由机房地网，铁塔地网和变压器地网组成。基站地网将充分利用机房建筑物的基础(含地桩)，铁塔基础内的主钢筋和地下其他金属设施作为接地体的一部分。当铁塔设在机房房顶其地网可合用机房地网。

2、机房地网：机房地网将沿机房建筑物外设环形接地装置，同时还将利用机房建筑物基础横竖梁内两根以上主钢筋共同组成机房地网。当机房建筑物基础有地桩时，将地桩内两根以上主钢筋与机房地网焊接连通。

3、铁塔地网：当铁塔位于机房旁边时，将采用40x4的热镀锌扁钢将铁塔地基四角塔脚内部金属构件焊接连通组成铁塔地网，其地网网格尺寸不大于3m×3m，其周边为封闭式，铁塔地网与机房地网之间将每隔3m～5m相互焊接连通，连接点不少于两点。

4、变压器地网：当电力变压器设置在机房内时，可共用机房及铁塔地网组成的联合地网；当电力变压器设置在机房外，且距机房地网边缘大于30m时，将设独立地网；若电力变压器设置距机房地网边缘30m以内时，变压器地网与机房地网或铁塔地网之间，将至少两处焊接连通，以相互组成一个周边封闭的地网。

将机房、铁塔、变压器地网相互连通组成一个联合地网，如果大地电阻率较高的地区，接地电阻达不到标准规定的要求，再在铁塔地网远离机房一侧的铁塔两角采用辐射型接地体，并在辐射型水平接地体周围采用液状长效降阻剂处理。

5、自立式铁塔或者通信杆塔的地网

自立式铁塔一般采用塔基基础内的金属作为接地体，自立式铁塔接地系统将和建筑物的接地以及避雷带相连，围绕机房做一个地网，                                                                                                                        其地网将与自立式铁塔底部相连。

6、接地体将采用热镀锌钢材，其规格要求如下:

钢管： 选用直径50毫米，壁厚3.5毫米；

角钢 ：选用50×50×5㎜；

扁钢：选用40×4㎜；

圆钢：直径 选用8㎜。

7、接地系统中的垂直接地体：将采用长度为2.5米的热镀锌钢材（将根据埋设地网的土质及地理情况决定垂直接地体的长度）、铜包钢或者采用新型的接地电极，垂直接地体间距大于5米，具体数量可以根据地网大小、施工情况来确定，地网四角的连接处将埋设垂直接地体，接地系统中的水平接地体都采用热镀锌扁钢，水平接地体与垂直接地体采用焊接相连。

                  第二部分：感应雷电的防护

一、概述

  1、前言：

随着中国移动通信的不断发展，GSM网、CDMA网、3G基站大范围投入使用，通信设备在实际运行中所暴露出的雷击事故逐渐加剧。据统计在移动通信基站雷击事故中，电源模块、收发系统和数据传输系统的电源模块损坏的数量占实际事故总数量的绝大部分，而这些设备的损坏95%是由于雷电感应过电压引起的，因此对移动通信基站的雷电感应过电压的防护就显得尤为重要。如何提高通信质量，建设一个稳定可靠的通信网络并最终得到用户认可，增强通信市场的竟争力已成为各通信运营商的首要任务。

2、目前移动通信网络防护的现况：

1、浪涌保护器的应用较为普及，但电源、信号系统防护设计单一化，                  全方位系统的防护工作尚不全面。

2、受基站选址的限制，大多高山站接地很难符合要求，各接地系统没有形成系统化，防地网反击能力差。                                                 

3、系统防护的目的：

1、提高通信质量，使通信网络运行稳定可靠。

2、防止雷击造成通信中断。

3、防止雷击损坏通信设备。

4、移动基站雷电感应过电压引入的途径分析：

   根据移动通信基站的特点及防雷现状，从雷电防护角度来看，移动基站大都处在高山上，雷害的风险性很大，尤其是象广东、福建等地，地质情况复杂，气候潮湿多雨，年平均雷暴日在60以上，属于强雷区，因此对雷电防护的要求很高。

    从大量的移动基站雷击事故的了解和分析，雷击事故的95%以上都是由电源线；天馈、微波等信号线；电缆及光缆金属加强芯以及地电位反击引入的。因此必须针对这几方面入手对移动基站采取强有力的防护措施。

                         雷电侵入移动基站示意图

二、基站防雷技术方案

1、方案依据

   （1）、IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》

   （2）、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

   （3）、GB50057-10《建筑物防雷设计规范》

   （4）、GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

   （5）、GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

   （6）、YD5068-98《移动通信基站防雷与接地设计规范》

   （7）、YD2011-93《微波站防雷与接地设计规范》

   （8）、YD/T5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》

   （9）、YDJ26-89《通信局（站）接地设计暂行技术规定》

   （10）、YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》

   （11）、XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁肪冲防护规范》

2、技术方案

   （1）、通过电源线引入雷电的防护：

     在各种传输线路中，电源线是分布最广的，也就意味着受雷电感应的机会最多，最易引入感应雷。根据气象资料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，因此雷电波极易与电源线耦合，事实也证明了这一点，由电源系统耦合引入的感应雷击造成设备的损坏占雷击灾害损失概率的70%以上。因此对电源系统的防雷保护是整个防雷工程中必不可少的一个环节。

   根据IEC1312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分区加以考虑。只做单级防雷可能会带来因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。因此，根据实际情况及防雷原理，结合YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》，本方案对电源系统实行多级防护，从交流电力线路开始，根据基站主要电源配套设备的耐冲击能力和防雷器残压要求，采用分级协调，逐级降压的防护原则，使过电压降到对设备无害的值。具体措施如下：

当基站采取10kV高压市电引入，通过专用降压变压器供电时，在变压器的高压侧和低压侧的三相线路处分别加装氧化锌高、低压避雷器。做为供电线路的A级过电压防护（此处大都由供电公司在建站时做）。当220/380V低压供电线路直接引入基站时，在基站总配电箱进线处安装最大通流容量为100KA型号为KSJ-380BJ/100三相交流电源防雷箱做为供电线路的B级防护。在开关电源的输出端加装最大通流容量为20KA型号为KSJ-M（S）/2DC10/48直流电源防雷模块做为供电线路的C级防护。注意两级防雷器之间的距离大于10米。如果距离较近可运用退耦器来实现两级的能量分配，以确保两级防雷器能正常响应。另在防雷模块前需串联适当电流容量的保险丝或空开，进行后续保护，以防止防雷模块因大电流击穿时（防雷模块来不及发热脱扣）对地短路，造成供电系统的安全隐患。

   （2）、通过天馈线、微波等信号线引入雷电的防护：

天馈、微波线从铁塔上引入机房，当避雷针遭受雷击时，避雷针的引下线上有强大的雷电流通过，极易在天馈线上感应雷电过电压，该过电压将沿天馈线转输到GSM（CDMA）设备，从而损坏收发设备、传输设备等。因此在此天馈线与收发设备接口处需安装最大通流容量为10kA型号为KSJ-T3000天馈线路防雷器加以防护（此处大都在建站时已经做到）。

（3）、通过电缆、光缆金属加强芯引入雷电的防护：

实践证明，进入基站的PCM电缆如果未加装保安单元致使PCM接口、PCM逻辑盘、话路板以及2Mb接口被雷击坏的事故时有发生，为了减少雷害事故的发生，在进入基站的PCM电缆芯线应加装保安单元，空线对应就近接地，出入基站的电缆应将金属铠装外护层做接地处理。

光缆里的光纤不会传导雷电流，但光缆的金属加强芯能感应并传导雷电流，金属加强芯一般与光端设备外壳相连，当雷电流通过光纤金属加强芯传来时，使与金属加强芯相连的设备外壳端形成高电势，而另一方面光端设备直流供电电源的正极为低电势（接近零电势），这样设备外壳的高电压必然通过设备电源正极放电，从而轻则使传输设备出现误码，重则将设备的电路板直接烧毁，造成通信中断，因此出入基站的光缆应将缆内的金属加强芯在终端处做接地处理。

（4）、接地系统、地电位反击的防护：

电子设备及网络的接地主要包括三种，即工作接地、保护接地，防雷接地，根据相关标准规定，这三种地分别与电子设备所在建筑物的自然接地网（或者另建人工接地网）相连，实现电子设备及网络防护所需要的零电势、等电位。同时建筑物的防雷系统（避雷针、避雷带、避雷网等）通过金属引下线也与该接地网相连，实现雷击时泄放雷电能量的目的。这就是标准所规定的联合接地体。

YD5068-98《移动通信基站防雷与接地设计规范》要求，基站的接地电阻值应小于5Ω，基站设备的工作地、保护地与防雷地在基站联合接地网上的引接点距离不应小于5m，条件允许时宜间隔10 m～15m。铁塔避雷针的接地引接点与工作地、保护地的引接点宜分别安装在对角塔基上。铁塔顶端至底端的过渡电阻应小于0.03Ω，铁塔接地点应与设备保护接地、工作接地点分开5m以上的距离。铁塔上架设的移动通信系统馈线，同轴电缆金属外护层应在天线处及进入机房入口处外侧就近接地，经走线架上塔的馈线及同轴电缆，其屏蔽层应在其转弯处上方0.5 m～1m处进行良好的接地处理,当馈线及同轴电缆长度大于60m时，其屏蔽层宜在塔的中间部位增加一个与塔身的接地连接点，室外走线架始末两端均应和接地线、或地网相连。