| 摘要：移动基站电源的保护接地、防雷接地和直流电源接地应由同一接地系统提供，接地基准点可以选取在电源机架上。经过上述防雷等电位连接后，接地电阻值的要求将变得不很严格，在力所能及和经济合理的前提下尽可能做小就可以了。 |
正确的接地，一般不会增加建设投资，有时反而还能明显减少在接地系统上的花费，例如当采用正确的联合接地方式时，其接地体投资就会比不正确的分开接地方式要低得多，因为分开接地时需要多埋设至少一组接地体。
因此，无论是为了降低基站设备损坏的几率，还是为了节约投资，都有必要对基站电源接地问题进行认真和深入的研究。将移动基站的特殊环境和基站电源的特点相结合，并依此提出简单、有效和实用的基站电源接地方法。
一、基站电源接地不当的主要原因
1.1 对现行规范或规定的理解、认识和执行不统一
这几年移动通信的发展非常迅猛，出现了大量的实际问题，其解决本身需要一个过程和一定时间。但市场不等人，即便这些问题没有得到深入研究（有些问题根本就来不及研究），基站数量也会照样急剧增加，遗留的问题和隐患也是越来越多。基站接地问题就是属于这种情况。现行相关技术规定主要引自 YD2011 — 93 《微波站防雷与接地设计规范》和 YDJ 26 — 89 《通信局（站）接地设计暂行技术规定》，这些规范对基站内开关电源设备本身应如何接地的问题并没有一个统一的、明确的和具体的规定。这样就使得各地在对待基站电源接地问题上，一般是参照执行普通通信局（站）的相应规定，一旦遇到问题时由于缺乏判据和处理指引，往往将其搁置起来或随意进行处置。例如，在基站电源内部是否可以 “ 三地合一 ” 的问题上，因在部标中没有明确规定，在不同地区、不同使用单位就存在不同的认识，没有得到统一。
1.2 受到基站环境和机房条件的限制
大家知道，微波站接地问题曾在相当长时间内是通信防护研究的重点，究其原因就在于微波站所处环境的特殊性。但同移动基站相比，微波站的环境和机房条件还算是好的，因为它毕竟是按照电信专用房屋的要求来进行选址、建设和维护的。移动基站的机房，很多是租借现有民用建筑而来，并且随着移动通信事业的发展，这种租借方式会越来越普遍。在我国，民用建筑的接地系统一般是不完善和不可靠的。这在客观上给基站电源接地的正确实施造成了很大困难。
1.3 屈从于基站内其它通信设备的不合理要求
除开关电源外，移动基站内还有收发信机（ BTS ）、光端机或微波等设备，这些设备可能来自不同的厂家和不同的国家，它们对接地的要求可能会有所不同。如个别厂家就曾要求用户为其设备提供两个或三个的相互独立的接地端子，以分别实现保护接地、工作接地、防雷接地或防静电接地等，并申明 “ 若不这样做，其后果需由用户承担 ” 云云。这委实是逼迫用户去采用本不正确的分开接地方式。
1.4 按过去模拟通信观点来处理当今数字设备和开关电源的接地问题
在模拟通信中，有时会使用以大地作为回流导体的发信令电路，与这些电路进行互连的设备就需要工作接地，并且还要考虑通道电阻（接地电阻是其一部分）和抗干扰问题，从而对这些模拟通信设备的接地提出了较多要求。但在移动基站中，早已是全部由数字设备组成的纯粹的数字通信系统，包括开关电源在内的基站设备不再存在以大地作为信号传输通道的问题。因此，基于模拟通信的相应接地要求应予以废除。
二、防雷接地、保护接地和直流电源接地的相互关系
2.1 防雷接地和保护接地的关系
基站电源的防雷接地实际上指的是基站电源内电涌保护器（ SPD ）的接地。这里需对电涌保护器这一术语作些简单说明。在国内，对国际电工委员会（ IEC ）标准中采用的 SPD （ Surge Protective Device 的简写）的中文译法曾有多种，如防雷器、雷电过电压保护器、防雷保安器、避雷器、浪涌保护器和电涌保护器等，长时间内没有得到统一。最近，在强制性国家标准 GB50057—94 《建筑物防雷设计规范》（ 2000 年版）中开始统一称为电涌保护器。另外，在通信行业标准 YD5098—2001 《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》中也开始参照 GB50057—94 使用电涌保护器这一术语。
一台基站电源，可能用到三种电涌保护器：①对交流输入进行防护的交流电源用电涌保护器，按规定所有基站电源都应配备；②对直流输出进行防护的直流电源用电涌保护器； ③对后台或远程监控用接口电路进行防护的信号电涌保护器。
无论那种电涌保护器，其基本功能都是对侵入的瞬态过电压进行抑制，旁路浪涌电流，保护设备、电路和元器件的绝缘不被破坏。对地安装的电涌保护器是保护纵绝缘免遭破坏，因此电涌保护器的接地端子必须就近接至欲保护设备的保护地，即对电涌保护器的接地线有两个基本要求： ①接设备的保护地，②其长度越短越好。这在一些规范中已有规定，例如在 YD 5068 — 98 《移动通信基站防雷与接地设计规范》中就规定 “ 3.1.7 移动通信基站供电设备的正常不带电的金属部分、避雷器的接地端，均应作保护接地，严禁作接零保护。 ” 、 “ 3.4.1 …信号避雷器…均应作保护接地。… ” ，在 YD/T 944 — 1998 《通信电源设备的防雷技术要求和测试方法》中更规定 “ 4.2.3 …在电源设备内部防雷地线应和机壳就近连接。 ”
2.2 直流电源接地和保护接地的关系同防雷接地和保护接地的关系相比，直流电源接地问题更受争论。直流电源接地是指将基站电源的 -48VDC 输出的正极进行接地（ +24VDC 电源是负极接地）。关于直流电源接地这一术语，需作简单说明。它和 SPD 一样，在国内有多个称谓如直流工作接地、直流地、工作接地和直流电源接地等，但在国际标准中却是统一的，被称为 “ DC return conductor ” 即直流回流导体，在国际电联的 ITU-T K.27 “ Bonding configurations and earthing inside a telecommunication building ” 和欧洲电信标准组织（ ETSI ）的 ETS 300 253 “ Equipment Engineering （ EE ）： Earthing and bonding of telecommunication equipment in telecommunication centres ” 中均如此。对于这些称谓，笔者认为在 YDJ 26 — 89 《通信局（站）接地设计暂行技术规定》中得到采用的 “ 直流电源接地 ” 的叫法是恰当的，因为这种叫法直观、简明，并且没有暗含特别的物理意义，而后者对不以大地作为信号传输通道的数字通信系统而言尤为重要。
直流电源接地能否与保护接地合用，长期以来受到广泛争议。下面将依据有关国内、国际标准，对直流电源接地线为何可以多点接地、并为何可与保护接地合用等问题进行论述。
（ 1 ）部标明确规定可以将 48VDC 正极电源线进行重复接地
YDJ 26 － 89 《通信局（站）接地设计暂行技术规定》中第 2.2.2 条指出： “ 机房的直流电源接地垂直引线长度超过 30 米时，从 30 米处开始，应每向上隔一层与接地端子连接一次。 ” 可见，部标对 48VDC 正极电源线重复接地的做法，非但不否定，而且有明确要求。同时可以看出，该规定的原意是重复接地点越多越好。
（ 2 ） ITU-T K.27 推荐将 48VDC 正极电源线多点连接到保护地
在国际电联防护系列建议 ITU-T K.27 “ Bonding configurations and earthing inside a telecommunication building ” 中，推荐在电信大楼内采用直流回流导体跟接地端子互连的做法，并且指出是沿直流回流导体全长进行广泛地互连。该建议中的接地端子对应到国内规范即是指保护接地装置。
ITU-T K.27 也指出可以采用隔离直流电力回流（即 48VDC 正极和保护地仅有单点连接）的星形接地方式。但同时申明：使用隔离直流回流导体时，需要随时进行监视，检查其隔离情况。如果在维护工作期间或作为维护的后果，违反了隔离这一要求，可能导致系统运行故障或在雷电或电力故障期间甚至产生物理损坏。
可以看出， ITU-T K.27 不但允许直流电源接地和保护接地合用，并且推荐将它们进行广泛互连。
（ 3 ） ETS 300 253 规定 48VDC 正极电源线和保护地至少要进行三次互连
在 ETS300 253 “ Equipment Engineering （ EE ）： Earthing and bonding of telecommunication equipment in telecommunication centres ” 中指出：
每一个电信设备用直流回流导体至少应该在以下点连接到公共接地网（保护接地装置）：在主接地端子、直流配电盘、以及在网状 BN 结构中至少一点连接到系统参考地平面。同时，在该标准规定的电信大楼内通信设备连接图中也明确地示出设备的直流回流导体和设备的保护地线应在设备上短接起来。
综上所述，将基站电源的直流电源接地和保护接地进行短接的做法，是国内国际相关标准所允许和推荐的。
三、接地基准点（ ERP ）的选择
依据 2.1 及 2.2 节所述，基站电源的防雷接地、保护接地和直流电源接地应该合用，即应接至同一共用接地系统。但是，这 “ 三地 ” 合一的点是取自接地体、机房接地排、基站电源机架还是其它什么地方呢？这实际上涉及到如何选择接地基准点的问题。
接地基准点即 Earthing Reference Point ，是指一信息设备或系统的等电位连接网络与共用接地系统之间唯一的一点连接点。实际上，接地基准点并不是一个点，而必然有足够的大小，以适应等电位连接导体的连接。
接地基准点只存在于星型（ S 型）等电位连接网络中。这是因为，在网状（ M 型）等电位连接网络中，必定是有多点连接到共用接地网，是多点接地，故没有要选取接地基准点的问题。
选择接地基准点的目的是保障设备及系统的正常运行，这也是判断接地基准点选择恰当与否的标志。从防雷保护角度看，接地基准点越靠近设备越好，因为在这种情况下用于连接设备和接地基准点的等电位连接导体的长度可以做到最短，从而能保证在雷电流通过时等电位连接导体两端的电压降最低。
四、接地电阻值
根据 YD5068-98 《移动通信基站防雷与接地设计规范》的要求，基站的接地电阻值应小于 5 Ω。但是，许多建在山上的基站因所处地理环境特殊，多为岩石或多石土壤，土质很差、大地电阻率极高，实际上很难做到规范所要求的这一接地电阻值。那么，接地电阻值的大小究竟会有什么影响呢？
大量实践表明，移动通信基站的接地电阻值是从几欧姆到几十欧姆不等。对于正在运行的基站设备，接地电阻值的大小对其技术参数以及信号传输质量没有任何影响。即接地电阻值是大还是小，都不会影响到基站设备的正常工作。
从防雷保护角度上讲，接地电阻值是越小越好。这主要是因为接地系统流过雷电流时会使地电位升高，从而产生危险的接触电压和跨步电压。但是，同低的接地电阻值相比，正确的等电位连接措施显得更为重要。通过采用均衡大地电位、实施共用接地以及改进接地线敷设等方法，可以保证在雷击时基站内各处电位基本同样上升，这样基站设备内部或基站设备间没有危险的电位差出现，从而可以确保基站设备的安全。
因此，对基站的接地电阻值的要求不必过于严格，应在力所能及、经济合理的前提下尽可能地做小。
五、基站电源的接地方法
依据 IEC 61312 系列标准中关于防雷区划分及实施等电位连接的理论，可以发现，基站电源以机壳为界面，其内部和外部的电磁环境参数明显不一样，应分属不同的防雷区。基站电源内各部件均应在这两个防雷区的交界处，亦即机架上进行防雷等电位连接，以提高基站电源设备整体的瞬态过电压耐受水平。
实现这种防雷等电位连接的方法有两种： 一是使用等电位连接导体，一般是用铜芯导线或铜排；二是使用电涌保护器（ SPD ）。使用电涌保护器的解决方案，只应在确实无法使用导体直接短接的情况下才应被采纳，这是因为一旦使用电涌保护器就必然存在成本、监测与维护等问题。对于基站电源的保护接地、防雷接地和直流电源接地，按照第 2 章的论述，它们是可以直接通过等电位连接导体进行互连的。
基站电源因容量较小，往往被设计成一体化机柜，即将交流配电单元、整流单元、直流配电单元和监控单元放置在同一机架内，这是基站电源在结构上的突出特点。这种结构，使得基站电源的保护接地、防雷接地和直流电源接地均是从同一机柜内引出，为在机架上将它们短接、从而实现基站电源的防雷等电位连接提供了有利条件。
将基站电源的保护接地、防雷接地和直流电源接地在机架上短接后，只要保证在基站电源内部的接地网络是星型的，即将基站电源的接地基准点选在其机架上，在理论上便不会有与雷电流相关联的低频电流进入基站电源，而基站电源本身亦不会因此产生额外的注入大地的电流。长时间观测也表明，采取这种接地方法后，对基站电源和其它基站设备的工作没有任何不良影响。
当采用目前比较普遍的将直流电源接地线引出机架后再同保护接地及防雷接地短接的做法时，由于短接处一般是在机房接地排甚至是在接地网，它离基站电源相对较远，在基站低压供电线路或天馈部分遭雷击时，雷电流在接地线（主要是 PE 线）上产生的端电压将演变成直流侧电路对地电压的明显上升，容易造成基站电源和其它基站设备的锁死甚至损坏。因此，在这种情况下，加装直流电涌保护器是必须的。按照 YD5098—2001 《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》的规定，该直流电涌保护器的冲击通流容量应不小于 15kA （ 8/20 μ s ）。
六、结论
移动基站电源的保护接地、防雷接地和直流电源接地应由同一接地系统提供，接地基准点可以选取在电源机架上。经过上述防雷等电位连接后，接地电阻值的要求将变得不很严格，在力所能及和经济合理的前提下尽可能做小就可以了。
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