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移动通信监控机房综合防雷及接地网改造方案
时间:2015-11-30  浏览:

第一部分、监控机房基本防雷等电位情况简介

1.1、外部防雷系统和接地系统

机房利用大楼本身建有外部防雷系统,包括富兰克林接闪体和引下线,符合规范要求并处在正常工作状态。接地系统大多数根据邮电行业标准进行设计。监控机房接地系统的接地电阻为1.3Ω左右,该接地系统工作地、保护地和防雷地三地合一,即采用联合地网。

1.2、机房内的接地线路基本符合规范

在机房内设立了接地总汇集排,分别连接到开关电源的直流参考地、设备及走线架保护地、交流地和馈线屏蔽接地。接地引下线使用一根150mm2电缆引入接地网。机房的接地引下线长度超出规范要求的30米距离。

1.3、电源系统

大楼的电力线为架空引入,机房内没有安装能量级别配套、组合合理的电源避雷器。少部分配电系统安装了低能量级别的电源避雷器;部分开关电源已配套进口电源避雷器。

1.4、机房内部等电位连接现状

监控机房内部等电位连接应该是不十分规范的。包括:所有不带电的金属物件、机柜、机壳都没有就近接地等电位处理;机房走线架没有形成闭合环路并接地等电位处理;电源系统没有采取非直接接地等电位处理;天馈线系统没有采取非直接接地等电位处理等;机房传输机柜内部采取不同回路接地处理,造成机柜机壳与光缆线路内部的金属加强芯、金属护套之间产生巨大电位差,雷击损坏设备。

 

第二部分、二机楼四楼监控机房等电位连接工程技术方案

 2.1、机房供电系统的等电位连接保护

变压器高压电力线是架空的电线,由于线路铺设距离长,大面积暴露LPZ 0-A防雷界面上,受直接雷击的机率也特别大,电源线路线径粗,雷击的能量大,雷电流经过变压器二次感应后,对后级设备及供电线路会构成严重威胁,所以电源系统的防雷保护是亦是重要的环节。

2.1.1国内《通信电源防雷保护暂行规定》明文规定要求在低压电力线进入交流屏前,安装可靠的防雷器件(等电位连接设备),但并未涉及具体需防护雷电的级别和能量的配合。而德国DEHN公司总裁PETER HASSE博士作为国际IEC标准委员会委员兼TC81防雷组织召集人,秉承IEC61312-1中所给出的防雷保护区概念,把装在固定电器上的等电位连接保护器分为BCD三类。

2.1.2根据IEC的统计,自然界中首次雷击电流波形为10/350μs(分别指波头和半值时间)。由于外部防雷的接闪和电磁的衰减,约有50%的雷电能量入地,因此IEC-61312规定了作为处在LPZ 0-A 和LPZ 0-B 防雷区之间的第一级等电位连接设备的放电电流,应达到100KA(10/350μs)。考虑到符合电气安全的电力电缆,其耐过压能力一般是工作电压的2-3倍,因此作为最内部的等电位连接器的残压要在685V左右,对精细的电子设备要求更低。由于雷击的强度与设备的耐压水平悬殊,IEC经过实践证明只有分级保护才能达到这一要求。根据设备的不同位置和耐压水平,可将保护级别分为三级或更多。

2.1.3采用BC两级配合等电位连接保护就能达到最佳和最经济的安全防范,经过两级保护后,残压恒小于600V。

2.1.3.1第一级采用加强型等电位连接保护设备DK-380AC50G,安装在四楼监控机房总交流配电箱内,对地并联在三根相线和中线上,直接用35mm2铜缆接地至总接地线,并不通过交流配电屏接地。这样可防范10/350μs100KA的雷电波,达到IEC规定能量的上限。

DK-380AC50G技术参数:

图片1.jpg

2.1.3.根据IEC 364-4-442,为防止变压器高压侧某一相对变压器壳短路,造成用户侧相线对地产生持续高电势差,建议第二级采用C类等电位连接设备DK-40/4P,即3C类等电位连接保护器分别由三根相线对中线安装,再加上1个C类等电位连接器,连接在中线和地线间。保护器安装在四楼监控机房交流列头柜内,通过室内等电位均压环接地。共需要第二级采用C类等电位连接设备DK-40/4P数量为6套。

 

DK-40/4P技术参数:

图片1.jpg

2.1.3.4供电系统的等电位连接系统的接地

(1).如果供电线路为TN-S三相五线或单相三线制,则直接将PE线作为第一级B类等电位连接器接地线;如供电为TN-C三相四线或单相二线制,应按规范YD5068—98的3.1.5条款改为TN-C-S局部三相五线或局部单相三线制,将N线重复接地,再从接地点并接一条新的PE线,同时作为电源第一级B类等电位连接器的接地。所有等电位连接器的接地线均应增加安装敷设至新增的室内接地等电位均压环上,接入点选择按“就近原则”。

(2).房内的交流配电箱处应实行三相五线制或单相三线制,或是局部三相五线。其中的PE线接配电箱及电源第二级C类等电位连接器接地线;不是三相五线或单相三线时,应从机房地网汇集排单独引出地线作为PE地线。

(3).直流等电位连接器的接地线可直接接机房接地汇集排。

(4).等电位连接器的接地线应尽量短、粗,可根据长短选择16-35mm2多股铜线,连接必须可靠。

 

2.2、机房室内接地等电位均压环的设置

在如下图所示,在机房内部新增一圈接地等电位均压环(环形的等电位连接排),材料采用40×3mm铜排表面采用喷漆处理;使用螺丝压接方式形成闭环,电气连接和防腐措施必须可靠。

等电位均压环优先安装固定在机房内走线架上;如果走线架没有形成闭合环,则使用安装挂卡固定在靠近墙壁上,靠近走线架时可用安装挂卡等将其固定在走线架上。根据实际情况,位于走线架上的局部均压环可竖立,也可横放。

等电位均压环铜排之间的压接应该可靠、牢固,并防止雷击冲击发生跳火现象。

机房内各设备的接地系统、不带电的金属外壳等应就近与室内等电位均压环用16mm2BVR铜导线进行可靠连接。包括交流电源配电箱、开关电源、GSM设备、3G设备、SDH设备、ODF、DDF、环境监控设备、走线架、金属门窗、馈线接线架、馈线防雷器等。机房内通信电缆的屏蔽层、走线槽(架)、吊挂铁架、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗、防静电地板及支撑架等亦都要可靠连接到室内等电位均压环上。

应将光缆在进入机房后,增加光缆终端盒,并将其中加强芯就近入地(条件允许时,应直接接在地网上)而不能接在均压环上。避免由加强芯上感应的过电压对机房传输设备的影响。

 

2.3、机房室内接地等电位均压环与地网的连接

等电位均压环与地网的连接需要四处进行连接,其中可以利用机房原有的接地总汇集排,使用一根95mm2的BVR电缆就近连接至等电位均压环上。其他三处分别使用一根95mm2的BVR电缆就近穿透机房墙体,直接引出机房外,在机房外设置铜铁转换头,接地引入铜缆与地网接地体之间应通过过渡铜铁头连接。铜铁转换头另一端焊接40×4mm热镀锌扁钢,扁钢与地网主干接地母线焊接。

从外围地网水平接地体的四个不同点就近使地网与等电位均压环可靠焊接连接(该连接点应距基础、变压器、铁塔地网大于5米)。

引入线与地网之间的连接必须可靠和便于检查,过渡排、电缆之间的接头连接要可靠,在潮湿或有化学性腐蚀环境附近,要求采用火泥焊接;接地铜缆应铆接或热熔焊接在过渡排上,并做防电化腐蚀处理。对于公用建筑或租用民房,还应将墙内钢筋敲出,使之与均压环可靠连接。

 

2.4、光缆的防雷等电位连接

通信光缆对机房设备的造成的雷害通常是由光缆的金属加强芯引起的。金属光缆在雷电的作用下,会在其金属构件上产生感应电流,纵电动势,使金属构件熔化,外护层击穿,甚至中断通信。 

光缆受雷电影响主要有以下方面:

(1)金属构件熔化。雷电流进入金属护套,缆芯导体与金属护套将出现冲击电压,击穿金属构件间介质而发生电弧,使金属构件熔化外护层被击穿。

(2)针孔击穿。雷电大地产生地电位升高,使光缆塑料外护套发生针孔击穿,土壤潮气和水通过针孔侵蚀光缆金属护套,从而降低光缆使用寿命。

(3)形成孔洞。雷电流通过雷击针孔击穿金属护套会而形成孔洞,进而损伤光纤。

(4)结构变形。雷击大地造对光缆的放电而引起的压缩力会压扁光缆,引起结构变形,增大传输损耗乃至中断通信。 

(5)雷电流进入金属护套并沿光缆敷设传输进入基站机房,对传输设备和其他电子设备出现冲击电压和雷击损坏。

光缆的防雷等电位措施:

(1)在选择光缆线路路由时,应与高大的树木、独立建筑电杆、高压架空电力电缆等保持一定的间距。

(2)在光缆上方敷设防雷线。当大地电阻率小于500欧姆米时,敷设两条防雷线。

(3)采用架空光缆吊线间隔接地,一般500-1000米接地一次。

(4)在强雷区采用非金属加强芯光缆,或者超厚PE外护层的光缆。 

5)使用无金属光缆对进入机房的光缆,从末端接头盒至机房的一段光缆改用无金属光缆,但对鼠害严重的地区慎用。

6)光缆以埋地方式进入机房对使用有金属加强芯的光缆,可将光缆敷设在金属管内或使用直埋光缆埋地进入机房,埋地长度宜不小于30m,一般可从线路终端杆开始埋设,埋地的金属管或直埋电缆的金属屏蔽层两端应就近可靠接地。

7)光缆架空进入机房

a)将光数混合架或光纤终端盒尽量设置在光缆进口处。

b)对光缆金属加强芯的接地安装应作妥善处理。光缆安装时,应将光缆加强芯和光缆终端盒内专用的加强芯接地母排妥善连接,同时将加强芯接地母排直接与室外馈线接地排相连,布放的接地线宜不小于35mm2,且宜短、直。若与馈线接地排距离较长(大于2m),也可与室内接地汇集线就近连接。此外,加强芯专用接地母排应与光缆终端盒体和机架内金属进行电气隔离。

对于新建基站,宜在机房外专设接地母排,用于光缆金属加强芯和金属护套的接地,该接地母排应就近与地网相连。光缆金属加强芯在此接地后将不再引入机房内。

光缆金属加强35mm2  专用接地引下线  光缆金属护套

 

第三部分、二机楼三楼监控机房电源保护技术方案

 

3.1、机房供电系统的等电位连接保护

3.1.1设计采用BC两级配合等电位连接保护就能使三楼机房达到最佳和最经济的安全防范,经过两级保护后,残压恒小于600V。

3.1.1.1第一级采用I级试验10/350电源防雷产品DK-50G/4P,安装在二楼监控机房总交流配电箱内,对地并联在三根相线和中线上,直接用35mm2铜缆接地至总接地线,并不通过交流配电屏接地。这样可防范10/350μs100KA的雷电波,达到IEC规定能量的上限。

3.1.1.根据IEC 364-4-442,为防止变压器高压侧某一相对变压器壳短路,造成用户侧相线对地产生持续高电势差,建议第二级采用DK-40/4P(DK-380AC40)I型电源电涌保护器,即3C类等电位连接保护器分别由三根相线对中线安装,再加上1个C类等电位连接器,连接在中线和地线间。保护器安装在二楼监控机房交流列头柜内,通过室内等电位均压环接地。共需要第二级采用C类等电位连接设备DK-40/4P(DK-380AC40)I型电源电涌保护器数量为3套。