高山通信基站的防雷接地改造浅析

　　摘要：本文针对原阳县境内的高山通信基站易遭受雷击的特点，根据基站的所处环境和建筑物实际情况，分析出基站接地存在的问题，提出了各种防雷地网整改方案，并结合实际情况分析了各种方法具有的优缺点。
　　关键字：防雷接地；外引地网；电解电极；降阻剂
　　前言：随着手机、电脑等现代化通讯设备的普及，移动基站的数量正已指数式增加，然而移动通信基站的防雷接地一直困绕着中国移动、中国联通的建设和设计单位，这主要是因为通信基站的建立大多是在偏远的山区或者农村。这些地方都难于满足建筑物防雷设计规范的需要，另外建在山区的基站，由于土质很差，多为碎石土壤、风化岩或花岗岩石，表面土仅十几至几十厘米厚，并且大地电阻率极高，要使基站的地网接地电阻满足要求，不仅实地操作困难，而且要使接地电阻达到要求是极为困难的。因此，各类通信基站的防雷接地的合理设计，是当前移动通信基站接地工程中的重要课题。
　　1地理位置
　　原阳县位于河南省北部，黄河北岸，地处华北平原南端，黄河故道上。属大陆性暖温带季风型气候，年平均降水量550毫米，年均气温14.4℃。郑州前8个月共出现雷暴日31个由于特殊的地理位置，移动通信基站大多都建在海拔高度比较高的山顶，地况极其复杂，土壤电阻率为1500Ω/m，山顶空气潮湿、气压低，大风频繁、雾、雷暴、冰雹经常发生。地面全为干燥的砂石、砂砾，并且砂层大于10m、地下水较深，草原粘土不大于1.5m、地层多岩层，地下水的埋没度度在100米以下。可见土壤环境极其恶劣，给通讯基站的防雷施工及整改带来了很多的困难。
　　2防雷地网现状
　　2.1通信基站的防雷接地采用的是复合接地网，利用接地电阻测试仪测试的电阻值为：102Ω，根据YD5068-98《移动通信基站防雷与接地设计规范》的要求，基站的接地电阻应小于5Ω。从理论上讲，防雷接地用的接地电阻越小越好。这是因为接地装置上流过的雷电流会使接地点的地电位升高，产生过高的接触电压和跨步电压，因此地网的设计主要从防雷保护的角度考虑，尽可能降低接地电阻的数值。
　　2.2通信基站的防雷地网是围绕着基站，在基站四周作的一圈环型地网，在地网四周打入扁铁（规格50mmХ50mmХ2.5）,接地体的埋置深度小于0.5m，小数地方已经可以观察到接地体。接地网未做任何防腐蚀措施，地网的不少地方已被腐蚀。
　　3可采用的措施
　　高山通信基站的防雷地网和传统的变电站地网相类似，根据电国部规程DL/T621-1997,在高土壤电阻率地区，可采用下列降低接地电阻的措施：
　　3.1当在建筑物2000m以内有较低电阻北的土壤时，可以敷设外接地级。
　　3.2当地下较深处的封电阻较低时，可采用深井式或深钻式接地极；
　　3.3填充电阻率较低的物质或降阻剂；
　　3.4敷设水下接地网。
　　4整改措施讨论
　　4.1深井接地法
　　深井接地法有接地参数稳定、不易被破坏及节省用地的优点，一般来说当通信基站建在人口密集的城市或郊区时都可使用此种方法。深井接地法应用要具备的条件：土壤为均匀土壤．上下层的土壤电阻率值变化不大．地面面积受地形的限制无法外延：土壤为不均匀土壤．土壤在垂直于地面的方向上分层．但下层土壤电阻率远远小于上层土壤的电阻率。由于基站建在海拔较高的高山上，山上的土质都为砂石或砂砾，并且附近没有盐湖或河流，所以使用深井接地法来降低通信基站的防雷接地电阻是不合理的
　　充分利用水工建筑物(水井、水池等)以及其它与水接触的金属部分作为自然接地体，可在水内钢筋混凝十结构物内绑扎成的许多钢筋网中．选择这些纵横交叉点加以焊接，并与接地网连接起来。
　　为了降低接地体周围的电阻率，可将无腐蚀性的污水引到埋设接地体处。接地体采用钢管。在钢管上每隔20cm钻一个直径为5mm的小孔，使水渗入土壤中。
　　结论：接地电阻改善原理如上所述，但由于乐昌市独特的地理条件，基站与河流、池塘都有相当的距离，也不可能将污水引入到地沟当中，所以这种方法也是不合理的。
　　4.2降阻剂
　　4.2.1降阻剂的作用
　　降阻剂本身的电阻率很低，现在各厂家降阻剂电阻率均可做到小于1Ω/m，把它包在接地体周围忽略降阻剂电阻，相当于将电极尺寸扩大，接地电阻因而降低；减小电极与土壤之间的接触电阻，并具有吸潮性，而保持电极附近土壤的潮湿性；在接地体四周使用降阻剂，敷设时浆状降阻剂溶液会向土壤四周有一定范围的渗透作用，使局部土壤的电阻率大大降低。
　　4.2.2电阻剂施工要点
　　按图开挖接地沟，并使其达到要求的深度和宽度，取细土铺在沟底，厚度控制在5cm左右，并洪水使其湿润，将垂直直接地极打入地中，水平接地线沿沟底约高2cm中心线，并按规定焊好。将降阻剂按定量没水平接地线浇敷一层等降阻剂凝固后再敷一层约20cm的厚土，并刮平再浇一遍水，最后将原土加垫到地平并夯实。
　　结论：经检测在有效接地网上加降阻剂后其接地电阻为4.7Ω。但在实际工程施工中很难达到这样的要求，降阻剂必须与外引地网配合，以达到预计效果。
　　4.3外引地网
　　根据《交流电气装置的接地DL/T621-1997》规定，当在发电厂、变电所2000m以内有较低电阻率的土壤时，可敷设引外接地极。现在的通信基站由于特殊的作用，一般都建在山坡上。这种地方的土壤大都为风化石土壤．或者多为岩山地。土壤电阻率都比较高．而且这样的地区下层土壤电阻率也会高于上层土壤电阻率。基站的占地面积也不会很大，一般不会超过50mХ50m．要在基站内部把接地电阻降到合格值几乎是不可能的。因此需要在基站外土壤电阻率较低的地方敷设外引接地装置。然后用2-3根水平接地体与变电站的人工地网可靠连接起来，起到降低工频接地电阻的作用。
　　结论：外引地网可以达到降低防雷地网的要求，但是由于山顶地理位置的限制，所以应该结合其它降阻措施，以达到目标阻值。
　　5结论
　　通过以上分析，由于乐昌市独特的地理特点，其高山通信基站的防雷地网设置具有相当困难，为了使地阻达到预期效果，必须采用多种防雷措施相配合的方法，本文着重分析了各种防雷措施的优缺点，希望高山通信基站有一定的帮助。
　　参考文献
　　[1]虞吴，臧庚媛，赵大铜.现代防雷技术基础[M].气象出版社.
　　[2]李景禄.实用电力接地技术[M].中国电力出版社.
　　[3]彭敏放，等．高土壤电阻率地区接地网建设中若干问题的探讨[J]．华北电力，2003(2):51-53