地鐵工程無線基站防雷接地研究

前言：本站為你精心整理了地鐵工程無線基站防雷接地研究范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢。

1關(guān)于雷電危害地鐵無線基站的概況

1.1雷電破壞無線通信設(shè)備的原理分析

做好地鐵無線基站防雷系統(tǒng)的建設(shè)有以下幾個(gè)前提：第一，必須針對(duì)雷雨天氣條件下電荷破壞無線設(shè)備的相關(guān)原理擬定計(jì)劃，因?yàn)殡姾稍谪?fù)點(diǎn)感應(yīng)的條件下將導(dǎo)致周邊地面產(chǎn)生正電荷，逐漸形成一個(gè)龐大的電場(chǎng)。電場(chǎng)中某處疊加的電荷密度超負(fù)荷之后將使電場(chǎng)強(qiáng)度擊穿空氣中的游離層，此時(shí)雷云逐漸呈階梯狀由上往下釋放電荷。第二，在電流逐漸接近地面時(shí)，一定距離范圍內(nèi)將在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生尖端放電，逐漸呈由下往上的先導(dǎo)放電趨勢(shì)，在兩種情況交匯的階段就會(huì)形成需電流，在兩種不同屬性電荷相互作用下需電流的強(qiáng)度逐漸擴(kuò)大，并且伴隨著閃電和雷電使附近金屬材質(zhì)的物體產(chǎn)生電壓，高壓電流迅速擴(kuò)散對(duì)無線設(shè)備造成破壞。

1.2雷電對(duì)無線基站造成破壞的表現(xiàn)形式

（1）直擊雷：所謂的直擊雷就是帶電云層（雷云）與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機(jī)械力等一系列的破壞作用。（2）感應(yīng)雷：雷電在雷云之間放電時(shí)或是雷電通過雷云對(duì)地放電時(shí)，雷電在放電區(qū)域周圍的戶外傳輸信號(hào)線路或是移動(dòng)基站內(nèi)部設(shè)備的連接線上都很容易就產(chǎn)生電磁感應(yīng)，從而迅速地侵入到基站設(shè)備中，這樣就會(huì)導(dǎo)致一些串聯(lián)在終端的或是線路中間的電子移動(dòng)設(shè)備受到損害。（3）球形雷：球形雷是一種較為特殊的雷電現(xiàn)象。球形雷的直徑可能一般只有10—20cm，其存在的時(shí)間也是在百分之幾s到幾分鐘的時(shí)間不等，球形雷大部分的存在時(shí)間都是2—5s左右，當(dāng)球形雷遇到障礙物或是電氣設(shè)備時(shí)，就會(huì)發(fā)生爆炸或是燃燒的現(xiàn)象。

1.3雷電對(duì)地鐵無線基站入侵的形式

雷電對(duì)基站相關(guān)損害方式按照雷電發(fā)生的位置不同來區(qū)分則分為以下三種：第一，直擊雷對(duì)通信設(shè)備的直接損害；第二，外部金屬帶電進(jìn)入基站內(nèi)部對(duì)無線設(shè)備間接損害；第三，基站外部感應(yīng)強(qiáng)電流對(duì)基站內(nèi)部的無線設(shè)備的間接損害。（1）直擊雷對(duì)通信設(shè)備的直接損害。①直擊雷中的強(qiáng)電流直接通過地鐵無線基站內(nèi)的金屬體與相關(guān)金屬設(shè)備外殼中的電氣交匯直接流入設(shè)備內(nèi)，造成基站內(nèi)設(shè)備的損壞；②直擊雷的強(qiáng)雷電流脈沖直接作用于地鐵基站的基站柱。在向地鐵站機(jī)房區(qū)域?qū)氲睦纂姶琶}沖在機(jī)房?jī)?nèi)金屬設(shè)備、通信設(shè)備上交互產(chǎn)生電壓，造成機(jī)房控制臺(tái)與通信設(shè)備的損壞；③直擊雷直接作用于基站塔頂，部分電流于天饋線相關(guān)金屬導(dǎo)體涌入機(jī)房，造成地鐵通信設(shè)備損壞。（2）外部金屬帶電進(jìn)入基站內(nèi)部對(duì)無線設(shè)備間接損害。①基于外部金屬線具有一定的長(zhǎng)度，所以雷電作用下導(dǎo)入的電磁脈沖將在金屬纜線上產(chǎn)生強(qiáng)度較大的電壓，在電壓不斷累積的過程中，一旦超出電纜的負(fù)荷，則會(huì)使強(qiáng)電壓導(dǎo)向機(jī)房，造成基站設(shè)備的損壞；②在雷電直接作用于外部纜線或附近時(shí)，由于電流強(qiáng)度大的因素，則很有可能會(huì)穿過電纜的相關(guān)絕緣層直接進(jìn)入電纜，從而導(dǎo)入地鐵機(jī)房直接對(duì)基站內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行損壞；③通過電磁感應(yīng)破壞通信設(shè)備基站建筑物附近落雷時(shí)，強(qiáng)大的雷電磁脈沖也會(huì)通過空間電磁感應(yīng)，直接在基站金屬纜線上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而一般的通信設(shè)備在防雷方面又很脆弱，很容易造成一些精密的核心電子設(shè)備損壞。

2無線基站防雷接地在地鐵工程中的應(yīng)用

2.1地鐵基站外部防雷

地鐵基站防雷系統(tǒng)的外部建設(shè)由避雷針、引下線、接地地網(wǎng)這三者組成，三者相輔相成缺一不可。從一般情況下來說，雷電直接作用在外部，是由避雷針對(duì)強(qiáng)度高的雷電進(jìn)行阻斷與分流。使電流弱化之后逐漸導(dǎo)入引下線流入接地地網(wǎng)之中最后作用于大地，有效保護(hù)地鐵內(nèi)部相關(guān)設(shè)備的安全。但對(duì)于無線基站而言，天饋線與地鐵機(jī)房更容易直接受到雷電的作用。所以通過合理的避雷設(shè)計(jì)與良好的接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將整個(gè)系統(tǒng)連接起來，使其最終成為一個(gè)完善無漏洞高功效的統(tǒng)一接地系統(tǒng)。而對(duì)于避雷設(shè)計(jì)與引下線之間的配合也是極其關(guān)鍵的一點(diǎn)，因?yàn)槔纂姴皇亲饔糜诒芾灼鞫瞧涓浇鼤r(shí)，對(duì)線路本身材質(zhì)與避雷作用的考驗(yàn)就能直觀的體現(xiàn)出來，所以避雷設(shè)計(jì)應(yīng)該貫穿整個(gè)防雷系統(tǒng)的整體，而非一部分。線路的避雷，設(shè)備的避雷，有效將雷電流導(dǎo)入大地，從而確保地鐵無線基站內(nèi)部相關(guān)設(shè)備和人身安全。

2.2地鐵基站內(nèi)部防雷

在地鐵基站的建設(shè)過程中，內(nèi)部防雷工程比外部防雷工程的建設(shè)更加復(fù)雜，難度更大。針對(duì)內(nèi)部防雷工程的相關(guān)特點(diǎn)，內(nèi)部防雷工程主要由建設(shè)屏蔽器、防雷器以及等電位連接三個(gè)部分組成。

2.2.1地鐵基站中的線路屏蔽措施

建設(shè)內(nèi)部屏蔽系統(tǒng)是地鐵基站防雷工作中的一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)，通過對(duì)雙絞線進(jìn)行配對(duì)或分組進(jìn)行金屬屏蔽，是當(dāng)前屏蔽防雷中的一種主要的措施。其原理是根據(jù)金屬體對(duì)電荷的趨膚效應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的吸收與反射，能夠?qū)Ω邏弘娏鬟M(jìn)行一定程度的弱化，減少對(duì)設(shè)備的影響，并且在分組屏蔽合理的情況下甚至能夠分割電場(chǎng)，消除影響。

2.2.2地鐵基站內(nèi)部避雷器的使用

避雷器的使用始終貫穿于地鐵防雷內(nèi)外部系統(tǒng)建設(shè)的始終。其原理是用高壓低阻短路狀態(tài)來承受以及分流強(qiáng)度較大的電流以確保相關(guān)設(shè)備的安全。在雷電直接作用與避雷器上或附近時(shí)，瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)電流能通過避雷器的分流阻斷效果分流向防雷地網(wǎng)作用到地下，使設(shè)備能夠收到保護(hù)。所以避雷器的安裝對(duì)地鐵無線基站中的防雷保護(hù)具有重要的意義。

2.2.3基站內(nèi)部設(shè)備的等電位連接

地鐵基站內(nèi)部防雷建設(shè)中的等電位連接能夠減少電位差穩(wěn)定電壓，并且能對(duì)雷電直接作用之下的電磁感應(yīng)破壞進(jìn)行一定程度的防范。電位連接系統(tǒng)建設(shè)一般步驟是在地鐵施工路段內(nèi)，打開內(nèi)柱的一段混凝土，使其露出柱筋，采用橫截面積為50mm的絕緣皮多股銅芯線，從柱子的主筋焊接出接地端子，并連接到匯流排上。匯流排采用面積為120mm銅排制作，采用橫截面積為50mm的絕緣皮多股銅芯線做等電位連接帶，把等電位連接帶沿機(jī)房的四周敷設(shè)成閉合環(huán)，并與匯流排連接。采用橫截面積為35mm的絕緣皮多股銅芯線做等電位連接線，把數(shù)字通信設(shè)備的機(jī)架，模擬通信設(shè)備的機(jī)架，整流供電設(shè)備的機(jī)架、空調(diào)機(jī)的金屬外殼等金屬體相互連接，并連接到等電位連接帶上。這樣能確保高電壓強(qiáng)電流之下整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作，所以從外部天饋線的防雷開始，纜線每5m用等電位連接線進(jìn)行連接且不能少于兩處。

2.3地鐵基站中相關(guān)設(shè)備的防雷

2.3.1地鐵基站外的天饋線防雷

地鐵外部天饋線建設(shè)避雷防雷系統(tǒng)其關(guān)鍵手段就是避雷針的安裝，雷電天氣時(shí)，外部的強(qiáng)雷通過避雷針導(dǎo)入接地線直接進(jìn)入底下接地網(wǎng)，使雷電的威力不會(huì)直接作用于天饋線與地鐵基站內(nèi)部系統(tǒng)的連接裝置上，從而保證地鐵內(nèi)部相關(guān)系統(tǒng)的安全。并且為了防止雷電強(qiáng)度過大無法分流的情況發(fā)生，在天饋線與設(shè)備交匯處，針對(duì)性的安裝避雷設(shè)備。

2.3.2地鐵基站內(nèi)的機(jī)房防雷

在對(duì)地鐵基站內(nèi)部機(jī)房進(jìn)行防雷建設(shè)的之前，首先要對(duì)地鐵機(jī)房?jī)?nèi)部環(huán)境與外部配套防雷設(shè)施的安裝工藝與材料規(guī)格進(jìn)行仔細(xì)檢測(cè)，確保整個(gè)防雷體系的穩(wěn)定運(yùn)作。然后對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)部的匯流排與接地引下線的整個(gè)連接線路進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃，并對(duì)相關(guān)輸電線路與電纜安裝避雷器。最后檢查外部天饋線與內(nèi)部的連接過程中避雷器的安裝是否沒有疏漏，并且測(cè)試天饋線的金屬護(hù)層、金屬線路、無線通信設(shè)備的雷電防護(hù)情況并做好記錄繪制相關(guān)機(jī)房防雷設(shè)備連接平面示意圖。

作者：宋世超 單位：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司通號(hào)處城軌所