鐵路GSM-R通訊基站雷災(zāi)原因及防雷對(duì)策

朱 軍

濟(jì)南鐵路局濟(jì)南通信段，山東濟(jì)南 250001

隨著我國(guó)通信事業(yè)的快速發(fā)展和用戶需求的不斷增加，鐵路GSM-R通訊基站的數(shù)量越來(lái)越多，分布區(qū)域越來(lái)越廣。很多鐵路GSM-R通訊基站設(shè)立在條件較差的民用建筑、郊區(qū)和山地上。如何在土質(zhì)差、接地與動(dòng)力系統(tǒng)不完善的環(huán)境下，建立安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的防雷體系，直接影響到能否確保網(wǎng)絡(luò)的安全、高效運(yùn)行。而近幾年因全球氣候變暖的影響，各地平均雷暴日數(shù)有上升的趨勢(shì)。因此鐵路GSM-R通訊基站遭受雷擊損壞設(shè)備、影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的情況也一直在頻繁的發(fā)生。最近兩年來(lái)的資料統(tǒng)計(jì)，濟(jì)南地區(qū)鐵路GSM-R通訊基站因雷擊致基站年受損率約為10%。2009年本人參加了幾起鐵路GSM-R通訊基站的雷擊事故調(diào)查鑒定工作，從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況來(lái)看，基站遭雷擊致?lián)p有其偶然性也有其必然性。

1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況

兩年來(lái)參加調(diào)查基站20處，均處于鐵路沿線，屬于中雷區(qū)。20站中有14站為電源線架空引入，6站為架空轉(zhuǎn)埋地下引入（但埋地長(zhǎng)度太短），16站光纖架空引入。設(shè)備損壞情況為：主配電箱有8站損毀，電源柜有12站損毀，其中有8站C級(jí)電涌保護(hù)器燒毀爆裂，光端機(jī)有10站損壞，其中有1站盤(pán)繞在一塊的光纖燒熔。

2 雷災(zāi)原因分析

造成雷災(zāi)的原因有其偶然性，因雷擊事件本身就是偶然性事件。但又有必然性，雷擊總是在防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)造成損害。此20基站不同程度的存在防雷漏洞，致使雷害有機(jī)可乘。

2.1 通訊基站建設(shè)為雷擊留有漏洞

鐵路有些GSM-R通訊基站在竣工后沒(méi)有做相應(yīng)的防雷設(shè)施竣工驗(yàn)收就開(kāi)通運(yùn)行，埋下了最初的雷擊隱患。投入運(yùn)行后又不做常規(guī)防雷檢測(cè)，致使雷擊隱患長(zhǎng)期存在。一旦遇有雷擊接閃，長(zhǎng)期帶病運(yùn)行的基站必然受損。

2.2 基站建設(shè)沒(méi)有很好的把握國(guó)家規(guī)范與行業(yè)規(guī)范

關(guān)于基站建設(shè)就遵循的規(guī)范既有相應(yīng)的國(guó)家規(guī)范又有相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范，但基站建設(shè)者，因各種因素多數(shù)情況下沒(méi)按規(guī)范建設(shè)施工。主要存在以下幾個(gè)方面。

2.2.1 基站主配電箱不按規(guī)范安裝B級(jí)電涌保護(hù)器（SPD）

YD 5068-98《通信基站防雷與接地設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定“……電力電纜在進(jìn)入機(jī)房交流屏處應(yīng)加裝避雷器，……”。YD/T 5098-2001《通信局（站）雷電過(guò)電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：建設(shè)在郊區(qū)或山區(qū)，地處中雷區(qū)以上的通信局（站），低壓電纜引入配電室或配電屏終端入口處，應(yīng)安裝沖擊通流容量大于60kA的限壓型SPD或具有標(biāo)稱(chēng)放電電流不小于15kA的開(kāi)關(guān)型SPD。采用架空電源線引入時(shí)，地處中雷區(qū)以上的基站，在配電屏終端入口處，應(yīng)安裝沖擊能流容量不小于100kA的限壓型SPD。從兩規(guī)范的規(guī)定可以很清楚的知道，在郊區(qū)或山區(qū)，且架空引入電源線時(shí)，應(yīng)安裝B級(jí)SPD。但發(fā)生雷擊事故的通信基站都沒(méi)有安裝。而通過(guò)電源線引入雷擊又是大多數(shù)基站遭雷擊的原因。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況看，不安裝B級(jí)電涌保護(hù)器而僅依賴(lài)電源柜中安裝的C級(jí)40kA電涌保護(hù)器是不能滿足通訊基站穩(wěn)定運(yùn)行需要的。從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合鐵路通信方面的專(zhuān)業(yè)文章，B級(jí)SPD最好安裝限壓型SPD且保證每線的通流容量合適。

2.2.2 各級(jí)電涌保護(hù)器間不能形成有效級(jí)間能量配合

鐵路GSM-R通信基站安裝了電涌保護(hù)器并不代表從此不再遭雷擊。電涌保護(hù)器的安裝不但要按設(shè)備耐壓級(jí)別選型合理，分級(jí)保護(hù)，而且很重要的工作要安裝規(guī)范合理。只有做到了以上兩步，才能保證基本的保護(hù)效果。安裝規(guī)范合理的重要一項(xiàng)工作就是保證各級(jí)電涌保護(hù)器間形成有效的級(jí)間能量配合。所謂的級(jí)間能量配合就是讓一次雷電電涌能量沿從末級(jí)到時(shí)第一級(jí)反向啟動(dòng)瀉放，看起來(lái)不合常理，但事實(shí)就是這樣的。規(guī)范中有的明確了這個(gè)概念，有的隱含了這個(gè)概念（例如：第一級(jí)開(kāi)關(guān)型電涌保護(hù)器與后級(jí)限壓型電涌保護(hù)器級(jí)間距離要求不小于10m，兩級(jí)限壓型電涌保護(hù)器級(jí)間距離不小于5m等）。但通信基站受站址規(guī)模的影響，很難做到保證級(jí)間能量配合。雖然鐵路通信相應(yīng)行規(guī)描述了怎樣彌補(bǔ)這一缺陷，但往往在施工中流于形式而沒(méi)有實(shí)質(zhì)性執(zhí)行。這樣一來(lái)就造成了很大的防雷缺陷，致使雷擊事故頻發(fā)。

2.2.3 等電位連接不規(guī)范

鐵路GSM-R通信基站的防雷措施成功與否不在地網(wǎng)的接地電阻的大小，很大程度上要看等電位連接的程度。而事實(shí)上，通信建設(shè)者往往花重金去降低接地電阻而忽視了花錢(qián)少而有效的等電位連接。國(guó)家規(guī)范中就有專(zhuān)門(mén)的在土壤電阻率大的地區(qū)接地電阻可以不計(jì)的規(guī)定，其中心思想也是等電位連接。在我所調(diào)查的基站中，等電位沒(méi)有做好的現(xiàn)象比比皆是，所有沒(méi)有做好等電位連接的遭雷擊基站均在電氣連接接縫處有火花放電現(xiàn)象，尤其是走線架?？赡茏呔€架的各組裝件在組裝之前廠家為了美觀，均有厚的油漆層。而施工過(guò)程中又沒(méi)有做接縫處的等電位連接的所致。也有水平走線架等電位做的很好，但垂直部分沒(méi)做，這可能就是施工原因。

2.2.4 鐵塔天饋線接地連接不合適

鐵塔天饋線在引入機(jī)房前每一處彎角處需做接地處理，由于在施工時(shí)接地銅鼻子與走線架、鐵塔的六角螺母間沒(méi)能擰緊等原因造成接地電阻很大，因此我本人認(rèn)為應(yīng)在接地六角螺帽的對(duì)端加一銅墊片以便擰緊接牢、減少接地電阻。另外，光電通信纜與電力纜要從不同的徑路引入，以防止相互間的電磁干擾。

3 對(duì)策

1）嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家與行業(yè)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，因地制宜的采取相應(yīng)防雷措施；

2）嚴(yán)格工程施工、安裝與調(diào)試，運(yùn)行前做防雷專(zhuān)項(xiàng)竣工驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

[1]黃宇.淺談移動(dòng)通信基站的等電位防雷方法[J].移動(dòng)通信，2005：107-111.

[2]周孝文.通信線路及其他設(shè)施電磁干擾防護(hù).工程設(shè)計(jì)指南2009第124673號(hào).