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移動通信監控機房綜合防雷及接地網改造方案
時間:2015-11-30  瀏覽:

第一部分、監控機房基本防雷等電位情況簡介

1.1、外部防雷系統和接地系統

機房利用大樓本身建有外部防雷系統,包括富蘭克林接閃體和引下線,符合規范要求并處在正常工作狀態。接地系統大多數根據郵電行業標準進行設計。監控機房接地系統的接地電阻為1.3Ω左右,該接地系統工作地、保護地和防雷地三地合一,即采用聯合地網。

1.2、機房內的接地線路基本符合規范

在機房內設立了接地總匯集排,分別連接到開關電源的直流參考地、設備及走線架保護地、交流地和饋線屏蔽接地。接地引下線使用一根150mm2電纜引入接地網。機房的接地引下線長度超出規范要求的30米距離。

1.3、電源系統

大樓的電力線為架空引入,機房內沒有安裝能量級別配套、組合合理的電源避雷器。少部分配電系統安裝了低能量級別的電源避雷器;部分開關電源已配套進口電源避雷器。

1.4、機房內部等電位連接現狀

監控機房內部等電位連接應該是不十分規范的。包括:所有不帶電的金屬物件、機柜、機殼都沒有就近接地等電位處理;機房走線架沒有形成閉合環路并接地等電位處理;電源系統沒有采取非直接接地等電位處理;天饋線系統沒有采取非直接接地等電位處理等;機房傳輸機柜內部采取不同回路接地處理,造成機柜機殼與光纜線路內部的金屬加強芯、金屬護套之間產生巨大電位差,雷擊損壞設備。

 

第二部分、二機樓四樓監控機房等電位連接工程技術方案

 2.1、機房供電系統的等電位連接保護

變壓器高壓電力線是架空的電線,由于線路鋪設距離長,大面積暴露LPZ 0-A防雷界面上,受直接雷擊的機率也特別大,電源線路線徑粗,雷擊的能量大,雷電流經過變壓器二次感應后,對后級設備及供電線路會構成嚴重威脅,所以電源系統的防雷保護是亦是重要的環節。

2.1.1國內《通信電源防雷保護暫行規定》明文規定要求在低壓電力線進入交流屏前,安裝可靠的防雷器件(等電位連接設備),但并未涉及具體需防護雷電的級別和能量的配合。而德國DEHN公司總裁PETER HASSE博士作為國際IEC標準委員會委員兼TC81防雷組織召集人,秉承IEC61312-1中所給出的防雷保護區概念,把裝在固定電器上的等電位連接保護器分為BCD三類。

2.1.2根據IEC的統計,自然界中首次雷擊電流波形為10/350μs(分別指波頭和半值時間)。由于外部防雷的接閃和電磁的衰減,約有50%的雷電能量入地,因此IEC-61312規定了作為處在LPZ 0-A 和LPZ 0-B 防雷區之間的第一級等電位連接設備的放電電流,應達到100KA(10/350μs)。考慮到符合電氣安全的電力電纜,其耐過壓能力一般是工作電壓的2-3倍,因此作為最內部的等電位連接器的殘壓要在685V左右,對精細的電子設備要求更低。由于雷擊的強度與設備的耐壓水平懸殊,IEC經過實踐證明只有分級保護才能達到這一要求。根據設備的不同位置和耐壓水平,可將保護級別分為三級或更多。

2.1.3采用BC兩級配合等電位連接保護就能達到最佳和最經濟的安全防范,經過兩級保護后,殘壓恒小于600V。

2.1.3.1第一級采用加強型等電位連接保護設備DK-380AC50G,安裝在四樓監控機房總交流配電箱內,對地并聯在三根相線和中線上,直接用35mm2銅纜接地至總接地線,并不通過交流配電屏接地。這樣可防范10/350μs100KA的雷電波,達到IEC規定能量的上限。

DK-380AC50G技術參數:

圖片1.jpg

2.1.3.根據IEC 364-4-442,為防止變壓器高壓側某一相對變壓器殼短路,造成用戶側相線對地產生持續高電勢差,建議第二級采用C類等電位連接設備DK-40/4P,即3C類等電位連接保護器分別由三根相線對中線安裝,再加上1個C類等電位連接器,連接在中線和地線間。保護器安裝在四樓監控機房交流列頭柜內,通過室內等電位均壓環接地。共需要第二級采用C類等電位連接設備DK-40/4P數量為6套。

 

DK-40/4P技術參數:

圖片1.jpg

2.1.3.4供電系統的等電位連接系統的接地

(1).如果供電線路為TN-S三相五線或單相三線制,則直接將PE線作為第一級B類等電位連接器接地線;如供電為TN-C三相四線或單相二線制,應按規范YD5068—98的3.1.5條款改為TN-C-S局部三相五線或局部單相三線制,將N線重復接地,再從接地點并接一條新的PE線,同時作為電源第一級B類等電位連接器的接地。所有等電位連接器的接地線均應增加安裝敷設至新增的室內接地等電位均壓環上,接入點選擇按“就近原則”。

(2).房內的交流配電箱處應實行三相五線制或單相三線制,或是局部三相五線。其中的PE線接配電箱及電源第二級C類等電位連接器接地線;不是三相五線或單相三線時,應從機房地網匯集排單獨引出地線作為PE地線。

(3).直流等電位連接器的接地線可直接接機房接地匯集排。

(4).等電位連接器的接地線應盡量短、粗,可根據長短選擇16-35mm2多股銅線,連接必須可靠。

 

2.2、機房室內接地等電位均壓環的設置

在如下圖所示,在機房內部新增一圈接地等電位均壓環(環形的等電位連接排),材料采用40×3mm銅排表面采用噴漆處理;使用螺絲壓接方式形成閉環,電氣連接和防腐措施必須可靠。

等電位均壓環優先安裝固定在機房內走線架上;如果走線架沒有形成閉合環,則使用安裝掛卡固定在靠近墻壁上,靠近走線架時可用安裝掛卡等將其固定在走線架上。根據實際情況,位于走線架上的局部均壓環可豎立,也可橫放。

等電位均壓環銅排之間的壓接應該可靠、牢固,并防止雷擊沖擊發生跳火現象。

機房內各設備的接地系統、不帶電的金屬外殼等應就近與室內等電位均壓環用16mm2BVR銅導線進行可靠連接。包括交流電源配電箱、開關電源、GSM設備、3G設備、SDH設備、ODF、DDF、環境監控設備、走線架、金屬門窗、饋線接線架、饋線防雷器等。機房內通信電纜的屏蔽層、走線槽(架)、吊掛鐵架、機架或機殼、金屬通風管道、金屬門窗、防靜電地板及支撐架等亦都要可靠連接到室內等電位均壓環上。

應將光纜在進入機房后,增加光纜終端盒,并將其中加強芯就近入地(條件允許時,應直接接在地網上)而不能接在均壓環上。避免由加強芯上感應的過電壓對機房傳輸設備的影響。

 

2.3、機房室內接地等電位均壓環與地網的連接

等電位均壓環與地網的連接需要四處進行連接,其中可以利用機房原有的接地總匯集排,使用一根95mm2的BVR電纜就近連接至等電位均壓環上。其他三處分別使用一根95mm2的BVR電纜就近穿透機房墻體,直接引出機房外,在機房外設置銅鐵轉換頭,接地引入銅纜與地網接地體之間應通過過渡銅鐵頭連接。銅鐵轉換頭另一端焊接40×4mm熱鍍鋅扁鋼,扁鋼與地網主干接地母線焊接。

從外圍地網水平接地體的四個不同點就近使地網與等電位均壓環可靠焊接連接(該連接點應距基礎、變壓器、鐵塔地網大于5米)。

引入線與地網之間的連接必須可靠和便于檢查,過渡排、電纜之間的接頭連接要可靠,在潮濕或有化學性腐蝕環境附近,要求采用火泥焊接;接地銅纜應鉚接或熱熔焊接在過渡排上,并做防電化腐蝕處理。對于公用建筑或租用民房,還應將墻內鋼筋敲出,使之與均壓環可靠連接。

 

2.4、光纜的防雷等電位連接

通信光纜對機房設備的造成的雷害通常是由光纜的金屬加強芯引起的。金屬光纜在雷電的作用下,會在其金屬構件上產生感應電流,縱電動勢,使金屬構件熔化,外護層擊穿,甚至中斷通信。 

光纜受雷電影響主要有以下方面:

(1)金屬構件熔化。雷電流進入金屬護套,纜芯導體與金屬護套將出現沖擊電壓,擊穿金屬構件間介質而發生電弧,使金屬構件熔化外護層被擊穿。

(2)針孔擊穿。雷電大地產生地電位升高,使光纜塑料外護套發生針孔擊穿,土壤潮氣和水通過針孔侵蝕光纜金屬護套,從而降低光纜使用壽命。

(3)形成孔洞。雷電流通過雷擊針孔擊穿金屬護套會而形成孔洞,進而損傷光纖。

(4)結構變形。雷擊大地造對光纜的放電而引起的壓縮力會壓扁光纜,引起結構變形,增大傳輸損耗乃至中斷通信。 

(5)雷電流進入金屬護套并沿光纜敷設傳輸進入基站機房,對傳輸設備和其他電子設備出現沖擊電壓和雷擊損壞。

光纜的防雷等電位措施:

(1)在選擇光纜線路路由時,應與高大的樹木、獨立建筑電桿、高壓架空電力電纜等保持一定的間距。

(2)在光纜上方敷設防雷線。當大地電阻率小于500歐姆米時,敷設兩條防雷線。

(3)采用架空光纜吊線間隔接地,一般500-1000米接地一次。

(4)在強雷區采用非金屬加強芯光纜,或者超厚PE外護層的光纜。 

5)使用無金屬光纜對進入機房的光纜,從末端接頭盒至機房的一段光纜改用無金屬光纜,但對鼠害嚴重的地區慎用。

6)光纜以埋地方式進入機房對使用有金屬加強芯的光纜,可將光纜敷設在金屬管內或使用直埋光纜埋地進入機房,埋地長度宜不小于30m,一般可從線路終端桿開始埋設,埋地的金屬管或直埋電纜的金屬屏蔽層兩端應就近可靠接地。

7)光纜架空進入機房

a)將光數混合架或光纖終端盒盡量設置在光纜進口處。

b)對光纜金屬加強芯的接地安裝應作妥善處理。光纜安裝時,應將光纜加強芯和光纜終端盒內專用的加強芯接地母排妥善連接,同時將加強芯接地母排直接與室外饋線接地排相連,布放的接地線宜不小于35mm2,且宜短、直。若與饋線接地排距離較長(大于2m),也可與室內接地匯集線就近連接。此外,加強芯專用接地母排應與光纜終端盒體和機架內金屬進行電氣隔離。

對于新建基站,宜在機房外專設接地母排,用于光纜金屬加強芯和金屬護套的接地,該接地母排應就近與地網相連。光纜金屬加強芯在此接地后將不再引入機房內。

光纜金屬加強35mm2  專用接地引下線  光纜金屬護套

 

第三部分、二機樓三樓監控機房電源保護技術方案

 

3.1、機房供電系統的等電位連接保護

3.1.1設計采用BC兩級配合等電位連接保護就能使三樓機房達到最佳和最經濟的安全防范,經過兩級保護后,殘壓恒小于600V。

3.1.1.1第一級采用I級試驗10/350電源防雷產品DK-50G/4P,安裝在二樓監控機房總交流配電箱內,對地并聯在三根相線和中線上,直接用35mm2銅纜接地至總接地線,并不通過交流配電屏接地。這樣可防范10/350μs100KA的雷電波,達到IEC規定能量的上限。

3.1.1.根據IEC 364-4-442,為防止變壓器高壓側某一相對變壓器殼短路,造成用戶側相線對地產生持續高電勢差,建議第二級采用DK-40/4P(DK-380AC40)I型電源電涌保護器,即3C類等電位連接保護器分別由三根相線對中線安裝,再加上1個C類等電位連接器,連接在中線和地線間。保護器安裝在二樓監控機房交流列頭柜內,通過室內等電位均壓環接地。共需要第二級采用C類等電位連接設備DK-40/4P(DK-380AC40)I型電源電涌保護器數量為3套。

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