移动基站雷灾原因及对策

2011-08-15谢大勇王伟徐颖

科技传播 2011年5期

谢大勇，王伟，徐颖

嘉兴市气象局，浙江嘉兴 314050

0 引言

近年来移动通信事业发展迅速，移动基站数量连年增加，分布区域越来越广，很多通信基站设立在条件较差的民用建筑、旷野和山地上，造成雷击事故呈上升趋势。雷击造成损坏的原因是多样的，除了基站本身的建设特点（高耸、孤立、旷野等）和自然条件影响雷击的频率与程度之外，防雷基础设施不足以及防雷工程施工的缺陷也是影响防雷工作的重要原因。近两年来的资料统计，嘉兴地区移动通信基站因雷击致基站年受损率约为5%。2010年本人参加了多起移动通信基站的雷击事故调查鉴定，从调查结果来看，移动基站遭雷击致损有偶然性也有其必然性。

1 雷灾原因分析

造成雷灾的原因有其偶然性，因雷击事件本身就是小概率事件。但又有其必然性，雷电灾害总是在防护薄弱环节造成损害，经调查发现遭受雷击损坏的移动通信基站不同程度的存在防雷漏洞，致使雷害有机可乘。

1.1 移动通信基站防雷制度存在漏洞

移动通信基站在选址时从未做过雷击风险预评估，规划建设时，其建设施工图纸没有进行相关的防雷图纸审核，施工过程中未对防雷工程进行跟踪检测，竣工后也不做相应的防雷设施竣工验收就投入使用，埋下了雷击隐患[1]。投入使用后多数移动通信基站不做防雷定期检测，进行检测的基站对防雷设施检测机构提出的整改意见不够重视，存在问题不及时整改，致使雷击隐患长期存在。一旦通信基站遭受雷击，长期带病运行的基站必然受损。

1.2 移动通信基站建设不规范

移动通信基站建设应遵循的防雷规范既有国家规范又有行业规范，但由于各种因素很多情况下没按规范建设施工。主要存在以下问题。

1.2.1 电源、通信线路进线不按规范施工

这是我们在定期检测检测和雷灾调查中我们发现最主要和突出的问题。典型的电源、通信线路引入不按规范施工有以下几种：1）将电力电缆绑扎在基站铁塔上再引入机房；2）线路未做终端杆，吊线（钢绞线）和光缆架空进入基站并捆绑在铁塔上，然后将光缆引入机房；3）将吊线终结在终端杆上，光缆架空进入基站捆绑在铁塔上（或机房墙壁上），光缆预留圈捆绑在机房顶避雷带上（或馈线走线架上）再引入机房；4）将光缆与电力电缆捆绑在一起架空进入基站，从同一进线窗口引入机房。上述4种不规范的线路引入，都是造成雷电波侵入的主要主要原因。YD 5068-98《移动通信基站防雷与接地设计规范》[2]规定“进入移动通信基站的低压电力电缆宜从地下引入机房，其长度不宜小于50m。电力电缆在进入机房交流屏处应加装避雷器，从屏内引出的零线不作重复接地。”YD/T 5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》[3]规定“出入通信局（站）的电力电缆（线）、通信缆线应采用金属护套电缆或敷设在金属管内。”调查多个遭受雷击的通信基站，无一按规范规定引入电力或通信电缆。

1.2.2 电涌保护器级间配合不当

按照规范[4]的要求，检测中发现移动通信基站开关电源设备已经安装 C 级通流能力 40kA 的 SPD（设备供应商配置），绝大部分是以DEHN guard385和OBO V20-C为主，个别直流屏还配有D级SPD，基站总配电箱或者总配电屏缺少多级保护中的 B 级 SPD 保护，还有在同一个机房，在安装 B 级SPD的位置，用 C 级代替 B 级SPD，不能达到能量的配合。检测中发现不少基站安装开关电源内部 C 级浪涌保护器的通流容量已经是 40kA 的量级了，再在配电箱 B 级SPD安装的位置，安装一个 40kA 的 C 级SPD,两级都是通流容量的 C 级 SPD 根本谈的上能量的配合，无法取得有效地防护效果。

1.2.3 电涌保护器选型存在问题

由于间隙型雷电电流保护器其残压太高，两级保护器之间的去耦距离要求大于 10m（移动通信基站机房太小，难以满足去耦距离要求），动作时间较慢，有火花气体放出，间隙型没有遥信监控接口，不适合移动通信基站机房使用，因此在选择上不采用间隙型雷电电流保护器，应使用氧化锌限压型 SPD，在实际检测中，基站里的B级保护器存在大量的间隙型SPD，建议参照YD5098-2005中关于基站各级电源浪涌保护器最大通流量的选型内容进行整改。

1.2.4 电涌保护器的安装不规范

此处指的不规范主要指电涌保护器安装过程中线材、线材走向及接地线的处理不当。各级电涌保护器的安装用线材尽量保证按规范施工，同时尽量采用截面积大的多股铜线施工。施工中线材走向尽量要保持平直，少走弯路，尤其避免急弯。接地线最长不得超过0.5m。这是为了当雷电电涌侵入时，接地线的冲击暂态分布电感量尽量小。有时施工很难保证接地线小于0.5m，可以沿最短路径接到配电盘（箱、柜）的外壳上。而各种外壳在雷电电涌时的冲击暂态分布电感量是很小的，几乎可以忽略不计。在实际检测中我们发现移动通信基站各级电涌保护器的安装很少能够完全达到此要求。有的甚至把接地线沿室内桥架跨过半个机房再接地或缠绕成螺旋线圈后接地，这是极其错误的方法。

1.2.5 等电位连接不规范

做好等电位连接，其目的在于减小基站内各金属部件及各（信息）系统相互间的电位差，避免因高电位而造成设备损坏。不仅基站内部的金属部件及（信息）系统，包括进入基站的金属部件及（信息）系统，均应在入户端作等电位连接，YD5098-2005有详细的章节进行规定，但实际检测中发现室外的汇流铜排、接地干线被盗、被剪，这些防雷隐患都是我们检测人员先于通信公司的维护巡查人员发现，及时告知维修。机房里开关柜、收发机柜、综合机柜等在检测中也经常发现施工人员遗漏接地措施。

1.2.6 光缆线接地连接不合适

地处山地的移动通信基站其通信光缆往往是架空引入的，光缆在引入光电转换柜之后在柜体接地按照规范是没有错误的，但在实际中却存在以下问题：一是光缆加强筋一般均为硬度很大的钢丝，而接地连接处提供的是不锈钢连接座，通过不绣钢自攻钉压紧。这种钢性连接不容易接牢，而且连接面小，中间缝隙大，因此接触电阻大。为了改善这种情况可以在两种钢性材料间加一种柔性导电物如铝或锌等；二是光缆引入基站后一般有剩余，多数情况下盘绕后存于光电转换柜内，这就增大了雷电沿加强筋侵入后电磁偶合的机率，造成电磁能向热能的转换以至烧毁光缆。