1、101电力铁塔上安装移动天线的工艺设计吴新、何国兴、周峰（华信邮电咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014）摘要：在移动通信基站建设中，如何快速、高效、低成本地建设基站，已十分迫切地摆在各运营商面前，文中详细阐述了如何对电力铁塔进行改造，使之满足移动通信基站的要求。关键词：电力铁塔；移动天线；干扰；保护条例；安全防护；工艺要求1 引言随着移动通信事业的快速发展，基站数量越建越多，但是角钢塔和钢管塔具有成本高、施工难、周期长等特点，如何多、快、好、省地建设移动通信基站，就十分迫切地摆在各运营商面前。目前通信用 45米角钢塔、钢管塔的桩基及塔体费用合计约为 3033 万元，其中尚不包含征地
2、或租地费用。如果能在电力铁塔上安装移动天线，在不考虑机房建设费用的前提下，则电力铁塔的改造费用不会超过 3万元，其建设费用远远低于自建角钢塔或钢管塔的费用，且施工周期短，见效快。目前国外已经有运营商在电力铁塔上安装移动天线，并成功投入运营的先例。 经过与电力局、运营商等专家的共同讨论，认为在某一类电力角钢塔上安装移动天线完全可能，本工艺仅提供给承担移动通信工程电力铁塔设计、建设的厂家或公司，也作为移动通信工程中电力铁塔改造及安装实施的基本工艺要求，具体实施时，必须事先征得电力铁塔设计部门的书面认可及同意。1.1 电力线对移动信号的干扰问题根据相关资料，高压电力线对移动信号有较大的干扰，并因此规
3、定移动局房离高压线（变电所）必须 50米以外。但现实生活中，电厂区域的高压远远超过330KV，但里面工作人员的移动电话仍能通话，且国外已成功地在电力铁塔上安装移动天线，距离电力线不足 10米,由此可以断定，虽然电力磁场会对移动信号产生干扰，但干扰并未超出人们可通话的接受范围。从建站成本、建站周期、基站干扰等多方面综合考虑，电力铁塔上安装移动天线不失为一种投资少、建站快的建设方案，但此方案不宜大范围推广，建议先搞一个试点，以后视具体测试情况而定。以下是国外电力铁塔上安装移动天线的照片。1021.2 电力设施保护条例实施细则摘要第五条 架空电力线路保护区，是为了保证已建架空电力线路的安全运行和保障
4、人民生活的正常供电而必须设置的安全区域。在厂矿、城镇、集镇、村庄等人口密集地区，架空电力线路保护区为导线边线在最大计算风偏后的水平距离和风偏后距建筑物的水平安全距离之和所形成的两平行线内的区域。各级电压导线边线在计算导线最大风偏情况下，距建筑物的水平安全距离如下：1千伏以下 10 米110 千伏 15 米35千伏 30 米66110 千伏 40 米154220 千伏 50 米330千伏 60 米500千伏 85 米第十六条 架空电力线路建设项目和公用工程、城市绿化及其他工程之间发生妨碍时，按下述原则处理：（四）架空电力线路导线在最大弧垂或最大风偏后与树木之间的安全距离为：103电压等级 最大风
5、偏距离 最大垂直距离35110 千伏 35 米 40 米154220 千伏 40 米 45 米330千伏 50 米 55 米500千伏 70 米 70 米对不符合上述要求的树木应当依法进行修剪或砍伐，所需费用由树木所有者负担。以上为电力设施保护条例实施细则中的 2条重要摘要，具体内容详见中华人民共和国国务院电力设施保护条例实施细则。1.3 电力铁塔的结构要求下面以国内最普遍的一类电力铁塔为例进行分析，此类电力铁塔的最顶端为电力避雷线(针)，由上而下依次为电力电缆的第一、第二、第三工作平台，即分别为三相电的电力电缆。每个塔脚均与地网进行可靠连接，在铁塔二边设有脚钉，方便施工人员上下，电力铁塔结构
6、可参看以下拍摄的照片。1.4 安装移动天线的可行性电力铁塔形式多种多样，多数铁塔很难满足移动天线的安装要求，根据目前国内电力铁塔的实际情况，并结合移动天线的外形尺寸及安装要求，再参照国外104电力铁塔安装移动天线的实例，在上述 35千伏以上角钢类电力铁塔上安装移动天线完全可行。根据电力设施保护条例实施细则中的有关强制规定及现场查勘，以及多次与电力局专家的沟通、交流，此类电力铁塔在塔身以内及与电缆平行的塔身二侧以内的范围均为安全区域。在充分考虑安全的前提下，与电缆平行的塔身二侧中部各加装 1组 2根长度为 5米的天线固定杆，每根天线固定杆间隔600MM，距离塔身 500MM，馈线、接地扁钢等从塔
7、身内部进行布放，这样安装施工过程中不会有危险。考虑移动通信的覆盖要求及通信高度，建议选择 40米以上的电力铁塔，这样通信高度基本可以保证在 35米以上。如果该电力铁塔足够高，完全可以在电缆下方增设多组天线固定杆，这种方式最为安全。2 具体的工艺要求为保证电力铁塔改造的顺利实施，特提供本电力铁塔上安装移动天线的工艺要求。但根据国家有关规定，电力铁塔改造及加装其他设施需经电力铁塔设计部门的认可，若本工艺设计不能满足电力铁塔的相关设计规范，应及时返回意见，双方相互协商，便于进一步勘察核实及修改方案，以免影响工程进度。2.1 电力铁塔的天线安装工艺要求根据移动通信天线的安装要求，提出对角钢类电力铁塔的
8、改造方案，电力铁塔结构应满足数字移动通信 GSM网及其它移动通信系统的收发信天线安装要求，有关移动通信铁塔的设计要求可参照各运营商已有的铁塔工艺要求。具体改造工艺要求如下：(1)安装 2组 4根天线固定钢管。每 1组有 2根长度为 5米的天线固定钢管，同组 2根钢管间距为 600mm，天线支撑钢管伸出电力铁塔塔体 500mm，要求钢性支撑(能站人)。各固定钢管的直径长度均为 705000mm，钢管壁厚5mm（以上所使用钢管均为热镀锌钢管）。(2)天线固定钢管应能上下移动，便于上下调整和更换。距固定钢管下端20mm处应做一个销钉，销钉两端露出固定钢管各 30mm，便于天线的固定，以防天线下滑。(
9、3)馈线卡子安装在电力铁塔塔身以内，且靠近脚钉的一侧，方便馈线安装，馈线卡子间隔小于 1000mm。(4)电力铁塔的室外走线架须在电力铁塔靠近机房的一侧，并可靠连接。室外走线架与电力铁塔塔身的搭接应有利于馈线的安装固定及今后的维护，并连至移动通信机房的馈线窗，严禁室外走线架与室内走线架相连，室外走线架二端应分别单独接地。(5)从电力铁塔到机房馈线窗之间必须有连续的室外走线架，走线架宽度不小105于 400mm，横档间距不大于 800mm，横档宽度不小于 50mm，厚度不小于 5mm。走线架需设计牢固，并有足够的支撑。具体的电力铁塔天线安装工艺工参见下图。2.2 负荷要求(1)基站电力铁塔的负荷
10、要求：电力铁塔上安装 2组 4根天线固定钢管。每 1组 2根天线固定杆上下安装共 4付双极化天线，2 组合计安装 8付双极化天线。每付天线自重 15kg，受风面积为 0.6m2。(2)移动通信 7/8馈线单位重量为 1.21kg/m，每条馈线长度应与天线固定杆距地高度等同，每电力铁塔按 16根馈线计算。(3)天线支撑臂负荷按 4副天线和一个工作人员的重量计算。(4)其他负荷(雨、雪、冰凌)由电力铁塔设计部门根据实际情况计算。2.3 变形限制(1)电力铁塔在当地 50年一遇最大十分钟平均风速(并不低于相应的全国风压图的要求)的作用下，电力铁塔轴向摆动不得超过0.5 ，不发生畸变。(2)当地震时，
11、电力铁塔不产生影响通信的永久性畸变，地震烈度按建设部新颁的建筑抗震设计规范标准设计。2.4 安全防护措施(1)电力铁塔应有独立的地网。当机房座落在电力铁塔内部或旁边时，其地网面积应延伸到塔基四脚外 1.5米以远的范围，网格尺寸应不大于 3米3 米，其106周边为封闭式，并从塔基四脚辐射，同时还应利用原电力铁塔接地网与机房地网焊接连接，电力铁塔地网与机房地网之间必须每隔 35 米相互连接一次，且至少有三处相互连接，可采用 40mm4mm镀锌扁钢焊接。(2)根据最新的 YD 5098-2005通信局（站）防雷与接地工程设计规范的规定，移动通信基站地网的接地电阻值宜小于 10欧姆。根据电力铁塔对地网
12、的要求，其接地电阻值应小于 15欧姆。如实地测量后，电力铁塔的地网接地电阻值达不到移动通信基站地网的接地要求，则必须改造现有地网，使之达到基站的地网要求。(3)电力铁塔必须设有防雷措施，保护范围包含基站机房、天馈系统。在馈线进入机房处应设置室外接地排，用于馈线的最后一点接地。(4)天线应在避雷线(针)保护范围内，避雷线(针)对天线有小于 45角的保护。如天线不在避雷线(针)保护范围，则 2组天线固定杆需专门设置避雷接地引下线，引下线安装在电力铁塔塔身以内。(5)需专门设置天馈线接地引下线，引下线安装在电力铁塔塔身以内，且靠近脚钉的一侧，紧靠馈线卡子一侧，方便馈线接地的安装，引下线应用 40mm
13、4mm的镀锌扁钢与接地网相互焊接连通，引下线在接地网上的引接点与其它接地引接点在接地网上的距离不宜小于 5m。该引下线应在上部、中部、下部均匀打 8mm孔 16个(打孔应考虑镀锌扁钢强度)，供天馈线的接地使用。(6)室内接地铜排在接地网上的引接点与电力铁塔四个塔脚的距离不应小于5m。(7)电力铁塔塔体及所有构件均应热镀锌,并有 30年抗腐蚀能力。具体的地网施工及改造、接地设置、天馈系统安装等可参见相关运营商的已有规范。3 基站的施工要求及注意事项对于电力铁塔的改造，必须首先获得原铁塔设计部门的书面认可及设计更改单，且改造必须由专业的电力施工队伍进行施工。由于从事电信设备安装的公司及人员不具备电
14、力设备的安装资质，因此天馈系统的安装只能由具备电力设备安装资质的公司进行施工，建议由通信安装工程公司现场进行指导及培训。机房的施工可完全参照各运营商相关自建机房的施工规范进行，机房的设置原则上可分为塔内、塔外二种，材料可分为砖混、活动机房二类，由于机房位于高压强磁场区内，对低频电器，尤其是继电器的影响较大，故砖混机房的各个立柱、横梁、屋顶等钢筋必须与接地系统可靠焊接，活动机房必须做二点以上的接地连接，确保机房具有良好的屏蔽作用。基站的传输宜采用光缆，因为微波受风面大，有一定的方向性及净空要求，安装、调测困难，且抗干扰能力较差，因此不宜采用微波传输。107由于国内尚未进行过电力铁塔安装移动天线的
15、试验，为稳妥起见，必须先进行试点，方法如下：选取一座适当高度的电力铁塔，在电力避雷线的范围内安装1组天线固定杆，固定杆上安装 12 副定向双极化天线，设备采用室外型设备，传输采用光缆，设备、天馈线的接地按前面所述的方法进行设置及安装，检查完毕后方可进行通电调测，如果试验结果在预期的范围内，可在小范围内逐渐推广。4 结束语由于铁塔设计部门及工程安装协调方面的问题，原先选定的一个电力铁塔改造迟迟未能进行，最终未能得到实际论证。鉴于国外成功的实例，此类电力铁塔的改造不失为一种投资省、见效快的建设方案。参考文献(1) 信息产业部 YD/T 5104-2005900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动
16、通信网工程设计规范。(2) 信息产业部 YD 5098-2005通信局（站）防雷与接地工程设计规范(3) 信息产业部 YD 5054-2005电信建筑抗震设防分类标准(4) 信息产业部 YD/T 5131-2005移动通信工程钢塔桅结构设计规范(5) 中华人民共和国国务院电力设施保护条例实施细则108作者简介：吴新（WUXIN）1986年毕业于原杭州大学电子技术专业（现浙江大学），华信邮电咨询设计研究院有限公司移动研究院副所长，通信工程师，主要从事无线通信工程咨询、研究、规划及设计，先后参与了浙江 GSM网和 WCDMA等多个大型移动通信工程的规划和设计工作，目前从事 2G、3G 网络规划及设
17、计华信邮电咨询设计研究院有限公司移动设计研究院 1号楼 8楼地址：浙江省杭州市文晖路 183号邮编：310014Tel: 0571-85455066-8505Fax: 0571-85455066-8907Mob: 13958024115mail: WUXIN 109作者简介：何国兴（HEGUOXIN）2002毕业于杭州电子工业学院（现杭州电子科技大学），通信助理工程师，供职于华信邮电咨询设计研究院有限公司，主要从事无线通信工程咨询、研究、规划及设计，先后参与了浙江 GSM网和 WCDMA等多个大型移动通信工程的规划和设计工作华信邮电咨询设计研究院有限公司移动设计研究院 1号楼 8楼地址：浙江省
18、杭州市文晖路 183号邮编：310014Tel: 0571-85455066-8650Fax: 0571-85455066-8907Mob: 13805718898mail: HEGX 1010作者简介：周峰（ZHOUFENG）2003毕业于杭州电子工业学院（现杭州电子科技大学），通信助理工程师，供职于华信邮电咨询设计研究院有限公司，主要从事无线通信工程咨询、研究、规划及设计，先后参与了浙江 GSM网和 WCDMA等多个大型移动通信工程的规划和设计工作华信邮电咨询设计研究院有限公司移动设计研究院 1号楼 8楼地址：浙江省杭州市文晖路 183号邮编：310014Tel: 0571-85455066-8803Fax: 0571-85455066-8907Mob: 13868056172mail: ZHOUF
