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移动通信基站防雷接地降阻措施的探讨
2017-03-12 05:50:58   来源:   评论:0 点击:

移动通信基站防雷的接地对通信设备的防雷至关重要,特别是对设备性能的耐雷水平影响较大。但是位于山区的通信基站,由于土壤电阻率高、
  移动通信基站防雷的接地对通信设备的防雷至关重要,特别是对设备性能的耐雷水平影响较大。但是位于山区的通信基站,由于土壤电阻率高、地形、地势复杂,交通不便,施工难度大,接地电阻普通偏高。位于偏远山区的基站有许多接地电阻偏高,有的甚至高达100多欧,位于高山基站接地电阻很高,每年都有雷害事故发生,经查发生雷害事故的基站均为接地电阻偏高的基站。对基站雷害事故进行深入的调查还发现,经常发生雷害事故的基站,一般都是若干接地电阻连续偏高。这是因为在这些基站一旦遭受雷击不能有效分流,而被击基站流过大部分的雷电流,由于接地电阻较高造成了较多的电位差,一旦冲击放电电压时,发生击穿——即引起地理位置“反击”。
   
一、基站接地电阻偏高的原因分析。


  对基站铁塔接地电阻偏高的原因进行调查发现引起铁塔接地电阻偏高的原因有多个方面,即有客观原因,又有运行维护方面的问题,归纳起来主要有以下几个方面的原因:
   1、地质、地势复杂,特别是山区主要是土壤电阻率偏高。据我们调查偏远山区的土壤电阻率一般在1300Ωm-3000Ωm,高山的土壤电阻率有的甚至高达5000-10000Ωm,且有的山区土层较薄或根本没有土壤,基本上全为岩石,交通不便。接地施工难度大。还有在土壤干燥,而大地导电基本上是靠离子导电、而各类无机盐类只有在有水的情况下,才能离解为导电的金属离子,所以干燥的土壤导电能力是非常差的,这是山区干旱地区铁塔接地电阻偏高的主要原因。

   2、设计施工方面的原因

  在山区由于地形复杂,土壤不均匀,土壤电阻变化较大。在设计铁塔的接地时需要实地进行认真的勘探,结合实际情况进行认真的设计。但是对实际工程进行调查时发现在设计方面存在一些问题,既设计时有些不到现场进行土壤电阻率测试,不到现场进行地形,地势和地质勘探,根据实际做出符合现场条件的设计,而是对相当大的范围取一平均电阻率。或者套用典型的设计图纸,对接地电阻不进行计算,结果设计与现场实际不符。在施工时由于接地工程是属于隐蔽工程,工程技术监督也存在着不到位的现象,不能严格的按图施工,如接地体的长度,埋深及焊接和回填土不符要求的存在较为普遍。造成基地施工后,存在有大量基站接地电阻超值。如在工程验收时不严格按进行测试,会使这些隐患一直得不到消除,直到基站投入运行。

  3、运行维护方面的原因,有些基站在初建成时是合格的,但是随着运行时间的推移,基站接地电阻会越来越大,这主要有以下一些原因:

  ①接地体的腐蚀,特别是在山区酸性土壤中,或风化后土壤中,最容易发生电化学腐蚀和吸氧腐蚀,最容易发生腐蚀的部位是接地引下线与水平接地体的连接处,由腐蚀电位差不同引起的电化学腐蚀。有时会发生因腐蚀断裂而使铁塔“失地”的现象。还有就是接地体的埋深不够,或用碎石、砂子回填,土壤中含氧量高,使接地体容易发生吸氧腐蚀,由于腐蚀使接地体与周围土壤之间的接触电阻变大,甚至使接地体在焊接头处断裂,导致基站接地电阻变大,或失去接地。
  ②在山坡坡带由于雨水的冲刷使水土流失而使接地体外露失去与大地的接触。
  ③在施工时使用化学降阻剂,或性能不稳定的降阻剂,随着时间的推移降阻剂的降阻成分流失或失效后使接地电阻增大。
  ④外力破坏,基站接地引下线或接地体被盗或外力破坏。

二、基站接地电阻降阻措施探讨

  对于接地电阻超标的铁塔进行降阻改造是提高线路耐雷水平保证设施安全运行的重要措施。但对基站接地来说,由于降阻主要是出于防雷的需要,所以对降阻措施又有明确的要求,即以降低铁塔冲接接地电阻为主要目的。所以对铁塔降阻措施应考虑以下几方面的问题。
  1、关于水平接地体,既然是为了降低冲击接地电阻,那么就不能向发电厂、变电所降低工频接地电阻。那样,有那么大的范围可以外延水平接地体,而是对接地体的长度有一定的要求,这主要是出于如水平接地体过长,由于电感的影响,对降低冲击接地电阻无效的考虑。对于水平接地体应根据现场的地形、地势、沿铁塔四周向外放射水平射线为主,要充分利和现场地形和地质,比如山岩裂缝等结合使用降阻剂进行降阻处理。为防止雨水冲刷,水平接地体能沿等高线布置的要尽量的沿等高线布置,并结合防水墙进行防护。水平接地体的埋深要尽可能的达到0.7m以下。在北方要埋设在冻土层以下。比如偏远山区、高山基站的铁塔降阻改造都是结合现场的有利地形使用降阻剂把接地电阻都降低到合格范围以内。

     2、关于垂直接地体,垂直接地体是铁塔接地的常用措施,但位于山区的基站由于石头多,特别是位于岩石地带的铁塔,垂直接地极的施工是不容易的,这时可结合岩石裂缝使用垂直接地极。在地下有金属矿,或地下有低电阻率的地质结构时可采用竖井式接地降阻法。但如地下没有较低电阻率的地质结构时,再使用竖井法降阻是不经济的。再说雷电流属于高频电流具有很强的趋肤性。雷电流一般沿表层土壤散流,深层土壤并不散流。所以在一般的地质结构使用深井式接地极,对降低冲击接地电阻效果并不大。所以对铁塔接地的接地体应以水平接地体为主,以垂直接地体为辅,垂直接地体的长度以1-2m为宜,一般设置在水平接地体的顶点,或水平接地体中间容易打入的位置。
  3、关于降阻剂的使用。大量的工程实践证明,使用降阻剂对降低铁塔接地电阻是非常有效的。因为铁塔接地是属于中小型接地装置、降阻剂的降阻效果能得到充分发挥。但在实际工程上也发生了一些问题,主要是(1)降阻剂的稳定性问题,有些降阻剂,特别是一些化学降阻剂,虽然短时期内具有很好的降阻效果,但其性能不稳,随着降阻剂的渗透、扩散,特别是随着雨水的流失其降阻效果容易失效;(2)降阻剂的腐蚀性问题,有些降阻剂具有很强腐蚀性,能对钢接地体构成较大的腐蚀,如基站使用的某型号的降阻剂后不到5年接地体就全部腐蚀烂掉,还对其地下相邻的接地系统造成了较大的腐蚀;(3)降阻效果问题,降阻剂的降阻效果主要由降阻剂本身的电阻率、保水性、渗透和扩散作用决定的。所以在降阻剂的选用上,一定要注意选用降阻性能好,对钢接地体低腐蚀,性能稳定、寿命长、保水性好,不易随水土流失的降阻剂。
  无论什么型号的降阻剂的降阻效果都是通过一定的设计和施工体现出来的。关于降阻剂的用量要结合设计进行认真的接地电阻计算,如水玻璃土降阻剂就给定了降阻系数和用量的关系,设计时应根据具体的工程要求和土壤电阻率进行计算。降阻剂及水平接地体要埋设在冻土层以下,埋深最好能达到0.7m以下,回填土要用细土回填,并分层夯实,不可用砂子和碎石回填。因降阻剂大多具有比土壤高的腐蚀电位所以对所有的接地体都应均匀的包裹在降阻剂中间,不允许有脱节,或接地体外露的现象,因为这样会造成腐蚀电位差不同,引起电化学腐蚀,这已为大量的工程实践所证实。如我公司近年来在基站发现在铁塔接地中均匀包裹在降阻剂内的钢接地体基本无腐蚀,而有脱节或因降阻剂施加不匀,使接地体外露的,则发生了严重的腐蚀。有一基铁塔接地则因埋深不够,又用碎石回填,结果造成了降阻剂失效和接地体腐蚀。
  4、关于工程施工。因接地工程属于隐蔽工程,所以在该工程中要对每一个环节进行全过程的认真的技术监督。对新建铁塔最好在铁塔基础和拉线基础施工时坑底,铺设接地体和降阻剂进行降阻,这样可收到事半功倍的效果。对改造降阻工程要结合现场有利地质、地势做切合现场实际的设计,按要求进行水平接地和垂直接地体的施工。要特别注意水平接地体的埋深,焊接要合格。回填土要用细土回填,并分层夯实,对接地引下线的各连接头要做防腐处理,对接地引下线直到与水平接地体连接处要刷沥清漆和防腐漆进行防腐处理。
  5、关于运行维护,对铁塔的接地装置要定期进行维护和检查,比如定期对接地引下线进行防腐处理,定期测试铁塔接地电阻和回路电阻,定期检查接地体有无冲刷和外力破坏等。

三、聚丙烯酰胺降阻剂使用方法

1、配制原料及用料比例

①聚丙烯酰胺水溶液,规格7%(浓渡的水溶液),用量2.6kg,占总用量的9.3%(纯树脂占3.6%)作用是主剂;

②漂白粉,规格为有效氯含量不少于28—30%,用量0.16kg,占总用量的0.5%,作用固化剂;

③食盐为工业品用料3kg,占总用量10%,作用是电解质;

④细土,用量16kg,占总用量57%,作用是填加剂;

⑤水,用量6kg,占总用量22%(总水量占30%);

2、配制方法及步骤

①用5kg的水溶解树脂,然后加入电解质进行溶解,配成均匀的水溶液;

②其余的水溶解固化剂(漂白粉)

③将树脂水溶液和土混合,加入固化剂的水溶液进行搅拌掺加,然后加到接地体周围,待凝固后固填土;

这种降阻剂导电效果好,成本低,宜于于推广使用。

四、聚丙烯酰胺降阻剂使用方法

1、配方原料及用量比例

①水玻璃(液体)5kg②水泥(固体)10kg③食盐2.5kg④水12kg

2、降阻剂配制方法与步骤

①用适量水溶解2.5kg食盐变为电解质;

②将10kg水泥掺入2.5kg电解质拌和;

③将12kg水倒入水泥与食盐拌和的混合物中拌匀;

④将5kg水下班加到水泥与食盐、水混合物中搅匀;

⑤净配制好的水下班降阻剂加到接地极周围。

     水玻璃俗称泡花硷,呈液体状态,使用时将电解质加入水泥中拌和,然后加水掺和,最后加入水玻璃混匀,即可加入到接地极周围,混合物由浆状逐渐凝固而硬化,形成具有导电能力的降阻剂。此经类降阻剂还可以加入一定的炭素粉,使其导电性能更加提高。

     目前,国内外已经研制出的降阻剂种类较多,使用单位可以根据接地体的工作环境、土质、气候等不同条件就地取材,因地制宜的方针加以选用,这样才能使降阻剂应用更加安全可靠、经济合理。

五、水玻璃化学剂阻剂配剂施工方法

1、垂直接地体施工法:破土挖坑,坑直径为0.5米,深度为1-2米,接地极打入坑中心,接地极离地面为0.3-0.5米,然后灌入配制好的水玻璃化学降阻剂,严密包住接地极,降阻剂凝固后填土历实,垂直接地体之间用40×4mm扁钢连接,垂直接地体之间距离为3-5米,接地体与扁钢连接处要四周围焊,必须焊接牢固可靠。

2、水平接地体施工方法:破土挖沟,深度为1-2米,长度为3-20m,地沟在底部形成200×200mm的凹槽中央,然后灌入配制好的水下班化学降阻剂,严密包住接地网,降阻剂凝固后填土历实。

3、注意事项

①使用前应根据当地气温条件,进行凝固时间的测定,(从加入固化剂至凝胶体生成的时间)。一般温度高,凝固速度快,温度低凝固时间长,通过调节固化剂用量来必变凝固时间,常温下,一般凝固时间为3—10分钟。

②在施工中,操作人员要了解所用原料的性质,凡标明为毒性物品,应避免与皮肤直接接触,操作完后,用清水洗手。

③在施工中操作人员要戴乳胶套,如液体溅在手、脸和腿上用清水洗掉即可,液体降阻剂加入“凝固剂”生成聚全物系统性(PH值7)无毒,无污染。

④选用降阻剂要根据固地制宜,就地取材的原则,用量配方扩大或缩小。

⑤浇注降阻剂回填后即可测量电阻值,随着时间、土质沉实后,电阻值还有下降的趋势。

结束语
  移动通信基站的接地降阻处理因主要目的是防雷,所以应以降低冲击接地电阻为主,那么所有的降阻措施都应围绕这个目的进行,不宜采用特长的外延接地和较深的深井接地。但可以结合现场地形用放射形接地,深埋接地体和采用适当的降阻剂的方法进行降阻。对具体的工程要做具体的技术经济分析,做出切合实际的设计,并进行精心的施工,加强运行维护,才能收到理想的防雷效果。

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