通信基站接地系统建设中存在的问题及解决方法

2022-09-11

通信基站多数位于山区或郊外较空旷地区, 金属构架的铁塔由于相对位置较高, 易引发雷击。铁塔一旦遭受雷击, 基站内设备将位于雷电干扰中心 (直击雷干扰半径为500m) , 内部引线将产生强烈的电磁感应, 这种干扰甚至直接作用于基站内各种设备的线路板, 造成损坏。在综合考虑基站因雷电的电磁感应、二次效应以及地线的反击对基站内设备造成危害的同时, 做好接地系统的建设, 给雷电流提供一个完整的泄流通道, 对于高山和野外基站是至关重要的。通信基站所处地理位置一般土层较薄, 其下多为岩石层, 通信基站接地系统施工有时处于冬季, 最多有>2m的冻土层, 土壤电阻率高, 在现有的施工条件下有效降低接地电阻是主要任务。

1 接地网的建设依据

1.1 接地电阻

决定接地电阻的因素很多, 仅以接地环为例, 在土壤电阻率已经确定的情况下, 要想达到设计要求的电阻必须有足够的接地面积, 要降低接地电阻只有扩大接地面积, 接地面积每扩大4倍, 接地电阻会降低50%。

在上述的接地网中要降低接地电阻的另一个方法是加大接地材料的尺寸, 但是耗材太大而且效果并不理想。尤其是地形复杂的山地要求大面积可供施工的土质空地是不太可能的, 即使在地理条件许可的地方, 由于开挖量大、耗材多以及工程费用高, 这是不可取的。所以, 需要运用更好的接地材料和施工设计方法。

根据《移动通信基站防雷与接地设计规范》YD5068-98要求, “移动通信基站地网的接地电阻值应<5Ω, 对于年雷暴日<20d的地区, 接地电阻值可<10Ω”

1.2 降阻措施

选用接地铜棒为垂直接地体, 接地扁钢为水平接地体, 进行了大量的实测、统计, 得出结论:采用多根并联垂直接地体比单根垂直接地体有明显降阻效果, 而采用垂直、水平综合接地体的方案更优于并联接地体方案。

但是, 防雷接地工程既要考虑降阻效果又要考虑施工量、施工成本等因素, 所以每个工程都要经过严格的工程实地勘测、计算和论证, 最后才能确定工程方案。通信基站接地工程主要采用垂直、水平综合接地体的方案。

1.3 降阻剂

1.3.1 降阻机理

(1) 接地体施加了高效膨润降阻剂以后, 由于加水后膨胀到原来的2~3倍, 扩大了接地体的有效截面, 填充了接地体周围的土壤间隙, 从而使接地体的有效散流面积增大, 接地电阻降低。 (2) 降阻剂一方面与接地体接触紧密, 另一方面由于降阻剂具有膨胀特性, 施加降阻剂以后减小了接地体与土壤的接触电阻。 (3) 降阻剂的渗透性能改善周围土壤的电阻率。施加降阻剂以后随时间的推移, 降阻剂的导电离子向周围的土壤渗透、扩散, 使周围土壤的电阻率下降, 增大了大地的泄流面积, 使接地体周围的土壤形成一个变化缓慢的低电阻区。

1.3.2 降阻剂的优点

(1) 具有较低的电阻率以及较高的吸水性和保水性, 可以改善土壤的导电性能, 具有较好的稳定降阻作用。降阻剂特别适合北方干旱地区和缺水的高山地区使用。 (2) 具有较好的防腐性和稳定性, 对接地网具有良好的保护作用, 而且具有长效性。 (3) 具有很好的冲击特性和均压效果, 具有降低工频接地电阻的作用, 降低冲击接地电阻的功效。 (4) 对中小型接地系统具有较大的降阻功能, 对大型接地系统也能实现一定的降阻功能。更主要是具有防腐作用和均压效果使接地网系统具有很高的性能指标。

2 接地系统的具体施工方案

2.1 接地体材质、规格、敷设方式

因环形接地优于其他型式的接地, 故通信基站地网采用环形接地装置。环形接地装置由水平接地和垂直接地体组成, 水平接地体周边为封闭式, 水平接地体与地网在同一水平面上。接地体采用热镀锌钢材, 垂直接地体为Φ50mm、壁厚为3.5mm钢管, 水平接地体为40mm×4mm扁钢。垂直接地体长度为2m, 间距为3m, 与环形水平接地体可靠焊接。若遇高山岩石密布处, 垂直接地体埋设有困难时, 可将垂直接地体长度减少为1.5m, 适当加大间距, 并每隔1m设二圈或三圈环形水平接地体, 且每隔3m相互焊接连通一次。如接地电阻达不到要求时, 适当扩大地网面积, 埋设垂直接地体有困难的山上基站也可从塔基沿山体的自然沟壑, 选择阴暗潮湿的地方, 制作横向辐射接地网, 辐射接地长度为20m左右, 塔基四周辐射的横向接地网越多也有利于雷电散流。