通信局(站)接地系统的接地电阻应是越小越好,接地电阻越小,对于经接地系统快速泄入大地的电荷或电流就越有利,尤其是在各类通信局(站)均必须采用联合接地方式的情况下。所以,在通信接地系统中,往往把接地电阻值的大小,作为衡量接地系统效果优劣的指标。然而,在我国相关通信局(站)防雷与接地工程建设规范中,对综合通信大楼和移动通信基站的接地电阻值,从开始的有具体指标要求,逐步到未提出具体要求,或放宽要求,甚至特殊情况下可不做限制。这些标准规定是依据当时的技术条件有其正当理由的。
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关于通信局(站)防雷与接地工程设计规范,在早期是我国的通信行业标准分通信专业分别制定的,到后来统一整合为YD 5098-2005《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》,再后来的2011年升格为国家工程建设标准GB 50689-2011《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》。在这些工程建设标准中,对综合通信大楼和移动通信基站接地电阻值均有专门的规定,并有专门的条文说明。基本情况如下:
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一、通信综合大楼的接地电阻值
1、YDJ 26-1989的规定与说明
在1989年,当时的邮电部发布的第1个有关通信局(站)接地设计规范,即YDJ 26-1989《通信局(站)接地设计技术规定》(综合楼部分)中,对于综合通信大楼的接地电阻值的要求是:综合通信大楼的接地电阻值不宜大于1Ω,当楼内通信设备有更高要求时,或邻近有强电磁场干扰,而对接地电阻提出更高要求时,应取其中的最小值作为设计依据。之所以取值1Ω,YDJ 26-1989给出了如下表1-1的4条理由说明。
表1-1:YDJ 26-1989综合通信大楼接地电阻值规定的理由说明
2、YD 5098-2005的规定与说明
YD 5098-2005是对YDJ 26-1989的修订,然而在YD 5098-2005标准中,却未对综合通信大楼的接地电阻值提出具体指标规定,这样修订的主要理由是:
第一、由于城市环境所限,很多局(站)无法严格按照规定的测试方法,进行接地电阻的测量。因此,测得的接地电阻偏差较大。
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第二、从目前通信局(站)地网的检测情况看,绝大多数综合楼的接地电阻值都小于原规定的1Ω。
第三、原邮电部标准交换设备允许的接地电阻值是沿用前苏联的标准。根据资料介绍,前苏联对交换设备接地电阻值的规定是按照局间中继线的要求计算出来的,计算中又有很多未定因素和人为取值。随着通信技术的发展,模拟技术的交换系统已经被数字交换系统代替,原有局间金属实线连接已经被光缆所代替,因此由接地电阻大小引起的问题已经不突出了。
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第四、早在1972年,原CCITT(ITU的前身)的接地手册中,已经对多国交换局的允许接地电阻值进行了统计分析,当时统计的8个西方国家接地电阻允许值在0.5~10Ω。
第五、各通信局(站)在日常维护中,为了解地网的运行状况,对接地电阻进行定期测试时,应主要考察接地电阻值的变化情况。
3、GB 50689-2011的规定与说明
在通信局(站)防雷与接地工程设计规范升格为国家标准GB 50689-2011后,对通信综合大楼的接地电阻值同样未给出具体要求,其理由也给出了5点说明,与上述YD 5098-2005的5点说明稍有不同,理由更充分些,具体详见下附件1。
附件1:GB 50689-2011对通信综合大楼的接地电阻值规定的说明
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二、移动通信基站地网的接地电阻值的说明
1、YD 5068-1998的规定与说明
在原信产部于1998年发布的第1个版本关于移动通信基站防雷与接地设计规范,即YD 5068-1998《移动通信基站防雷与接地设计规范》中,对其接地电阻值给出了明确的要求:移动通信基站地网的接地电阻值应小于5Ω;对于年雷暴日小于20天的地区,接地电阻值可小于10Ω。当初的理由是参照了集群移动通信基站及维护规程有关接地电阻的规定。
2、YD 5098-2005的规定与说明
在2005年发布的YD 5098-2005后,整合了多个通信专业的防雷与接地设计规范,即其中也取代了YD 5068-1998。此时的YD 5098-2005标准对移动通信基站地网的接地电阻值由原来的5Ω放宽到10Ω,且对少数大地电阻率很高(大于700Ω·m)的基站不限制工频接地电阻值,但此时的地网等效半径应≥20m,并在地网四角敷设20m~30m辐射型水平接地体。YD 5098-2005对于其要求变化给出的理由说明是:
第一,随着移动通信服务区不断向郊区、山区及主要交通干线的延伸,基站所处地理环境也越来越恶劣,特别是石头较多的山上,接地问题很难解决,成为困扰建设单位和设计单位的难题。在一些地区,投入运行多年的站点,虽然投入大量改造资金,但接地电阻值仍无法达到原设计规范的要求,而不能移交运维部门管理,长期由建设部门负责维护。
第二、由于山区基站的土质较差,很多是碎石土壤、风化岩或花岗岩石,有些表面土壤仅十几至几十厘米厚,甚至是光秃秃的岩石,土壤电阻率很高,要使基站的地网接地电阻做小是极为困难的。
第三、大量统计数据表明,并不是接地电阻越小,遭雷害的概率越小。基站雷害同接地电阻值并不是必然对应的关系。目前基站设备受到雷击损坏的主要原因是机房等电位连接不好和没有适当的雷电过电压保护措施。具体统计数据详见下表2-2中。
表2-2:对移动基站遭雷击的统计数据
第四,为了彻底解决移动基站地网的接地电阻问题,标准研究人员和中国移动集团公司广东省分公司一起,采用“优化地网面积”、“机房均压等电位连接”和“有效过电压保护”的综合防雷方案,对约300个雷害频繁的移动基站(大部分是山顶站)进行了试点改造。经过两年多的实际运行,防雷效果良好,所有完成改造的基站至今未出现新的雷害故障。
鉴于此,根据以上试点工程验证,结合各地基站的实际情况,并考虑到实际操作的便利性,标准将移动通信基站地网的工频接地电阻要求由原来的5Ω放宽到10Ω,对少数大地电阻率很高(大于700Ω·m)的基站不限制工频接地电阻值,而要求地网达到雷电最大有效冲击半径(20 m),并同时提高电源第一级过电压保护和设备端口的保护水平,作为补偿措施。以上规定完全可以满足移动基站防雷和设备正常运行的需要。
同理,标准对移动通信直放站、微波站(特别是高山站)、小型无线通信站等也做了基本如此的相同规定。
3、GB 50689-2011的规定与说明
在GB 50689-2011中,对于移动通信基站的接地电阻要求,给出了与上述YD 5098-2005的相类似的规定要求,但其中有几个数值发生了变化:一是对于基站不限制工频接地电阻值的地区土壤电阻率由大于700Ω·m变为大于1000Ω·m;二是地网等效半径应≥20m变为≥10m;三是敷设的辐射型水平接地体长度由20m~30m减小为10m~20m。
为此,在GB 50689-2011中给出详尽的理由说明,其中包括:移动通信基站接地的现状、移动通信基站接地的目的、基站地网的组成形式、基站地网大小及网格数与接地电阻的关系、地网与冲击半径及移动通信基站地网最佳面积大小、网格与均衡电压接触系数的关系、基站地网是否合格的判定依据等7个方面。该说明数据充分,内容详实,分析到位。若要详细了解的请查阅下附件2。
附件2:GB 50689-2011对移动通信基站接地电阻值规定的说明
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另外,在YD/T 2324《无线基站的防雷技术要求与测试方法》的附录C《地网》中,也有对移动基站地网、接地电阻等的分析说明,说明的内容与上述GB 50689的说明大同小异,略有不同,可供参考。
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三、结论
对于综合通信大楼和移动通信基站接地电阻值规定,虽然标准规范中没有具体数值指标的要求,或不做其限制。但并不是不做要求,而是在其采用联合接地方式情况下,以实际最大有效地网面积代替了对接地电阻值大小的要求。对于移动通信基站接地电阻值的规定,也适用于类似情况下的微波站、卫星地球站及小型无线站。
上述标准规定的变化,是依据长期的工程建设实践,和运行维护的经验而逐步得出的,也得益于通信系统和设备的技术发展与进步。
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