电力铁塔与通信行业共享的技术研究

电力铁塔与通信行业共享的技术研究

摘要:随着电力网络的不断发展和完善,电力线路铁塔与通信行业的共享拥有更加广阔的应用前景。目前“共享铁塔”的应用仍处于初始起步阶段,存在较多的技术问题有待进一步研究和实践检验。本文从“共享铁塔”通信设施的安装位置、连接方式、电力铁塔荷载及馈线引下方案、防雷接地、通信机房布置形式及电磁环境影响等方面进行了深入的研究分析,为“共享铁塔”在工程实践中的应用奠定了基础。

关键词:

1 引言

1.1 背景概述

为加快建设资源节约型、环境友好型的社会，推进绿色低碳循环发展，探索电力与通信行业之间的资源整合共享，将成为贯彻落实科学发展观和建设资源节约型、环境友好型社会的一种具体体现和重要途径。随着电力网络的发展完善，输电线路的覆盖面愈加广泛，形成了纵横相交、分布广泛、层次分明的电网通道。这种电网输电线路网格化覆盖全省的布局特点，使得向通信行业设施提供电力杆塔资源创造了条件。同时，目前输电线路通道日益紧张，很多地区输电线路均存在与通信基站设施等存在相互冲突的情况。因此，研究电力铁塔与通信行业之间的资源共享具有重要的现实意义。

1.2 目前国内外的发展情况

2018年初，随着南方电网公司、国家电网公司先后与中国铁塔公司签署战略合作协议，开启了我国“共享铁塔”的全新合作模式，标志着电力、通信行业铁塔共享的进入了全面推广应用阶段，之后南方电网、国家电网公司下属多家省电力公司与中国铁塔公司进行了“共享铁塔”试点应用，运行情况良好[1]。

2 电力铁塔与通信基站共享

电力铁塔与通信基站共享即在电力杆塔上加装通信设备，将光缆、通信基站、移动天线等通信设施附属在输电线路铁塔本体上，使电力铁塔资源得到综合利用。随着通信行业的快速发展，基站需求量越来越大，新建通信杆塔不仅建设成本高、施工周期长，还将面对征地难、外部协调难等困境。如何多、快、好、省地建设通信基站，就十分迫切地摆在各运营商面前。与电网开展电力铁塔共享合作，在输电铁塔加挂通信天线设备作为通信基站，将成为解决上述问题的有效途径。

电力铁塔加挂基站天线技术方案，应根据输电线路铁塔的相关情况和通信设施的技术要求，在输电线路杆塔上选取合理位置设计安装平台，满足移动天线等设备的安装要求，提出馈线等设施的引下方案，确保其与通信机房的连接，满足相关的电磁干扰、防雷保护、接地等要求。技术方案涉及的内容主要有：基站安装位置及连接方式分析，电力铁塔荷载分析，基站及附属设施的防雷和接地分析。

2.1 基站安装位置及与铁塔连接方式分析

2.1.1 基站天线的高度设置分析

根据调研收资的资料，现网分场景的天线挂高分布范围如表2.1-1所示，从下表可见，天线挂高分布范围为25～50米。但对于一些街道站，主要用于解决小密度大容量的需求问题，天线挂高一般分布范围为10～15米。

表2.1-1现网分场景天线挂高

表2.1-1现网分场景天线挂高

对于人口比较密集和繁华的区域，网络覆盖一般比较完善，基站的天线一般安装较低，主要解决容量需求。根据调研收资的资料，目前通信网络覆盖比较完善，电力铁塔加装通信基站主要作为一种补充和加强,天线挂高可以进一步降低。同时,我们对《中国铁塔公司标准通信铁塔设计》中的塔型进行了统计，其天线高度分布于15-48m之间，并且基站天线高度越低，风压越小，防雷性能越好，其接地线、馈线安装也较为简单，可供选择的铁塔也较多，同时具有较强的可操作性。

2.1.2 基站天线电力安全距离分析

基站天线加装在电力铁塔上的位置可分为三类：(1)安装在塔头段顶；(2)安装在塔头段身部，一般布置在顺线路侧的位置；(3)安装在身部，位于导线挂点以下，一般四个塔身面均可布置。

从前期建设、后期运维便利及安全管理的角度出发，方案(1)、方案(2)基站天线等设施若架设在带电体附近或以上，一方面通信设施建设及维护过程中需电网公司配合停电，500kV、220kV、110kV线路作为重要电力通道，可供停电作业的时间有限或者根本无法停电；另一方面，基站通信设施若发生脱落等事故，有可能会导致电网永久性接地事故，对电网的安全稳定运行造成较大影响。本文推荐将

基站天线安装位置采用第(3)类：位于输电线路带电部分以下，并满足相关的安全距离。效果图如图2.1-1。

电力铁塔塔身段加挂基站天线，综合考虑上述施工和运行维护环节的影响，本技术方案按照在带电体安全距离以下安装基站天线等设施，满足带电施工、运行维护的要求进行设计，确保有足够的安全距离。通信天线安装位置与电力线路带电点之间应满足表2.1-2所示中最大的空气间隙值，其中带电左右还应考虑0.5m

的人体活动范围，安装位置与铁塔下横担距离还应考虑绝缘子串长+安全裕度。因此，各电压等级下通信天线安装位置（顶部）与铁塔下横担之间最小距离应符合下表2.1-2数值。

2.1.4 信基站与铁塔连接方式分析

基站天线等设施与杆塔的连接，应根据设备的布置方式和杆塔的特点，借鉴和参考通信铁塔的构造方式，选择合理的构造型式，符合相关要求。

(1)连接构造位置应满足安全距离、挂高要求，同时便于施工和运行维护；

(2)连接构造型式力求简单，传力明确，连接牢靠，符合相关规程、规范的要求；

(3)连接构件强度稳定、材质、焊接、螺栓满足相关规范、规范要求；

(4)移动天线应用固定卡箍与天线杆固定。安装在铁塔上的天线都应用固定卡箍与天线杆拧紧。天线与天线支撑杆的连接应不少于两处。如果安装在塔身侧面，全向天线离塔体间距应不小于1米，定向天线离塔体间距应不小于0.5米。2.2 电力铁塔荷载分析

2.2.1 典型通信基站天线参数

选取加装基站天线的杆塔，应遵循安全、经济、影响最小的原则，

经比较分析，尽量避免重冰区铁塔、运行年限较长的铁塔及重要跨越段铁塔上加装基站天线，考虑到通信基站自身的重量及风荷载，在电力铁塔加装基站时需对铁塔的结构强度进行校验。表2.2-3为典型电力铁塔加挂通信天线参数表。

2.2.2 杆塔结构强度分析

根据上述荷载选取代表杆塔，釆用线路专业设计软件（道亨公司自立式铁塔多塔高、多接腿满应力分析程序）建立计算模型，把基站天线等设施的负荷作为外部荷载加载到相应的部位进行计算。