1、韶關(guān)石灰?guī)r山區(qū)移動通信基站防雷地網(wǎng)設(shè)計和施工方案分析 韶關(guān)公司 工程管理中心 林濱摘要：韶關(guān)公司這幾年大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)，使網(wǎng)絡(luò)方面的綜合能力得到了很大的提高，每年頗具規(guī)模的基站建設(shè)，使我們在工程管理方面做了大量的工作，同時也積累了一定的經(jīng)驗，以下對基站建設(shè)過程中防雷地網(wǎng)工程在設(shè)計和施工方面作一簡要論述，從而對山區(qū)基站地網(wǎng)工程建設(shè)進行探討、總結(jié)。1. 概述韶關(guān)地處粵北山區(qū)，移動通信基站大部分建在丘陵、山地之上，要做好基站防雷，地網(wǎng)（接地體）的施工技術(shù)方案是否合理可行是影響防雷效果的關(guān)鍵所在。GSM七期乳源營業(yè)部武豐基站建在韶關(guān)西北部的石灰?guī)r山區(qū)，山高路峭，地質(zhì)差異大，防雷地網(wǎng)設(shè)計、施工十分困

2、難，是一個典型的石灰?guī)r地質(zhì)基站，以此基站為例對我公司山區(qū)基站地網(wǎng)的設(shè)計、施工，以及工程質(zhì)量和造價控制有很好的借鑒。2. 基本情況石灰?guī)r地區(qū)地質(zhì)具有山高石多，土層薄，植被少，缺水干燥，土壤電阻率高，接地性能差等特點。乳源武豐基站地處京珠高速公路乳源縣大橋鎮(zhèn)路段旁，屬典型的石灰?guī)r地帶。基站建在離平地高約300米的武豐山山頂上，此山東北面成7080度坡度，大多為堅硬、尖聳銳利的石灰?guī)r，正西面連接另一山頭成東西走向的山脊背，西南約為45度坡度的樹林地帶。地質(zhì)分布大致是：基站50米范圍內(nèi)多為石灰?guī)r，石縫中間陷有淺層含碎石的黃泥土，深淺不一，但都不超過1米，由于長期缺水，土壤十分干燥，電阻率間于20003

3、000·m；西南面80米以下樹木漸多，土質(zhì)相對較為潮濕，電阻率間于400800· m，離基站250米處有一泉水口。據(jù)此地質(zhì)條件，如按常規(guī)的設(shè)計、施工是難以達到技術(shù)要求的，我分公司工程管理中心和防雷地網(wǎng)施工單位的技術(shù)人員通過深入的調(diào)查研究，細致分析，采用了有效可行的技術(shù)方案。3. 設(shè)計思路和技術(shù)方案移動通信基站防雷設(shè)計必須根據(jù)基站所處的具體位置、環(huán)境因素、所在地區(qū)的雷暴強度來確定基站的雷電保護措施和方法，充分利用有利條件（如基礎(chǔ)接地、接地性能好的地質(zhì)等）和當今先進的防雷技術(shù)，綜合防雷，既能做到長效達標，又能降低成本。武豐基站防雷地網(wǎng)設(shè)計就是根據(jù)以上思路進行的。3 . 1 設(shè)計

4、依據(jù)根據(jù)建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（GB50057-2000）、通信局（站）接地設(shè)計暫行技術(shù)規(guī)定（YDJ26-89）、移動通信基站防雷與接地設(shè)計規(guī)范（YD5068-98）及有關(guān)行業(yè)技術(shù)標準進行防雷設(shè)計、施工。根據(jù)當?shù)貧庀筚Y料統(tǒng)計，韶關(guān)地區(qū)年平均雷暴日為53天，基站屬第二類防雷建筑物，按二類防雷等級設(shè)防，接地電阻要求在5及以下。3 . 2 充分利用基礎(chǔ)接地首先在土建工程開工，基礎(chǔ)開挖，綁扎好基礎(chǔ)鋼筋后即安排防雷地網(wǎng)施工隊進場。因深基坑有較好的接地性能，故在每個基坑底各打入兩條垂直接地體（在基坑的對角打入），把基礎(chǔ)網(wǎng)筋焊成0.5m×0.5m網(wǎng)格并與柱主筋、垂直接地體相互連通。在基礎(chǔ)梁鋼筋綁扎好后

5、，利用基礎(chǔ)梁的兩條主筋環(huán)形焊通，并與柱筋連接，屋面梁筋施工時同樣環(huán)形焊通，再與柱筋焊接連通。這樣，垂直接地體、基礎(chǔ)網(wǎng)筋、地梁鋼筋、柱筋、屋面梁筋做到了有效連接，利用柱筋作引下線，并與所有構(gòu)件如門窗、鋼架可靠連通，形成一個“法拉第籠”，可防直擊雷和抑制雷電磁干擾。在機房頂安裝的鐵塔作為接閃部分，其四角的基座應(yīng)與四周柱子引出的柱筋焊接連通。由于防雷接地和設(shè)備接地共用，設(shè)備接地線最好從“中性點”引出，這樣可避免由于高電位引入引起反擊，造成對用電設(shè)備的損壞。具體做法是在基站基礎(chǔ)內(nèi)用水平接地體（-40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼）與四周接地網(wǎng)連接，中間交叉的“十字點”，就是“中性點”。另外，采用“一

6、點接地”方式，即從“中性點”引出至匯流銅排，再接至每個設(shè)備，這可有效消除公共阻抗耦合和低頻接地環(huán)路引起的干擾。3 . 3 利用環(huán)形接地和進行等電位處理環(huán)形接地網(wǎng)就是把接地體沿建筑物周圍圍成一個封閉環(huán)。武豐基站沿基站周圍每隔45米開挖地網(wǎng)，設(shè)三圈（水平接地體用-40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體用50mm×5mm×2500mm熱鍍鋅角鋼），并沿四個方向連通。這樣接地網(wǎng)可使到界面以內(nèi)的電場分布比較均勻，減少跨步電壓對人的危害，也減少室內(nèi)在被雷擊時由于地面電位梯度大而容易產(chǎn)生對設(shè)備高壓反擊的危險。等電位處理就是把建筑物內(nèi)的所有金屬物進行連接。武豐基站主要是電源、信號

7、線外套金屬管埋地進入，并與防雷接地連接。這樣當雷電襲擊時在這建筑物內(nèi)部，大體是等電位的，因而不會發(fā)生內(nèi)部設(shè)備被高電壓反擊和人被雷擊事故。3 . 4 填埋高效、長效的的接地模塊和增加水平接地體，改良接地性能。由于武豐基站四周大多為石灰?guī)r，土層淺、干燥、電阻率大，垂直接地體難以打入。從理論上講：“由于沖擊電流陡度高，在沖擊電流的情況下，僅僅利用接地網(wǎng)很小的一塊面積”，所以地網(wǎng)設(shè)計盡量在基站周圍“很小的一塊面積”內(nèi)布好接地極。因此，選擇高效、長效的接地模塊沿基站四周填埋是十分必要的。具體做法是：在基站周圍選擇泥土相對較多的小塊范圍，挖2.5m×1.5m×1.2m（長×寬

8、×深）的基坑進行填埋，在模塊周圍多布設(shè)水平接地體，并從山腳下挖取電阻率較低的土壤（如粘土、黑土等）替換山上電阻率較高的泥土，回填后進行夯實。接地模塊共八塊，采用廣州市番禺立信防雷科技有限公司生產(chǎn)的型號為“PE-2A”的接地模塊，其工作原理是利用該接地模塊具有導(dǎo)電性好、性能穩(wěn)定、具擴散性、不溶于水但易吸水的性能，通過金屬芯棒與泄流裝置引下線連接，使雷電流得以迅速泄放到大地。這樣大大地改良基站周圍地網(wǎng)的接地性能，增強了防雷效果。3 5 變壓器地網(wǎng)與機房地網(wǎng)做到有效連接武豐基站的電力變壓器安裝在離機房約20米處，變壓器地網(wǎng)與機房地網(wǎng)每隔5m相互焊接連通，相互組成一個周邊封閉的地網(wǎng)。3 .

9、6 因地制宜，選擇土層深、潮濕、土壤電阻率低的方向開挖地網(wǎng)因西南面土層相對較深，樹木多，土質(zhì)較為潮濕，接近山腳處還有一泉水口。因此，地網(wǎng)主要從這方向伸展，并伸至泉水潮濕處。地網(wǎng)的平面布置見下圖: 實踐證明, 乳源營業(yè)部武豐基站防雷地網(wǎng)的施工技術(shù)方案是可靠、合理的，成本也得到了控制（總費用為3.5萬元），各項技術(shù)參數(shù)達到了要求, 接地電阻經(jīng)測量為4.2，符合5.0以下的要求。基于這種設(shè)計思路和技術(shù)措施，GSM八期和九期基站在類似的地質(zhì)條件下進行設(shè)計、施工，很好地達到了規(guī)范要求，成本也得到了控制。4. 防雷地網(wǎng)設(shè)計、施工中應(yīng)注意的幾個問題4 . 1 防雷的設(shè)計、施工與土建的設(shè)計、施工應(yīng)同時進行，這

10、樣才能充分利用基礎(chǔ)接地，節(jié)省成本，提高防雷效果。4 . 2 在防雷地網(wǎng)設(shè)計、施工中，接地體最好不超過最長有效長度，由于雷電沖擊電流陡度高，電脈沖在接地中傳播速度是有限的，故當接地體長度超過某一數(shù)值時，實際對散逸雷電流作用不大。接地體有效長度按下式確定：l=2l 接地體的有效長度，單位: m 土壤電阻率， 單位: ·m4 . 3 在實際測量中，有時應(yīng)用沖擊接地電阻與工頻接地電阻的換算。在雷電沖擊電流作用下，土壤接地性能會有所變化，電阻減少。在土壤電阻率高的地區(qū)施工時，測量的工頻接地電阻往往比較大，如及時進行換算，沖擊接地電阻達要求時，則可視為達到要求，這樣有助于節(jié)省成本，減少不必要的開支。沖擊接地電阻與工頻接地電阻的換算按下式確定：R=ARiR工頻接地電阻，單位: A換算系數(shù)，通常在1.03.0之間（參考華南理工大學蘇邦禮教授1996年編著的雷電與避雷工程）。Ri沖擊接地電阻，單位: 4 . 4 防止跨步電壓對人產(chǎn)生危害。當雷擊時雷電流從接地裝置向土地散逸，各點之間有電壓存在，當人站在接地裝置附近地面時，電流從人體上流過，當跨步電壓足夠大時，對人的生命是有危害的。所以在實際施工中，在基站的人行道或離人行道3m內(nèi)開挖地網(wǎng)，水平接地體埋深