移動(dòng)基站雷災(zāi)原因及對(duì)策

謝大勇，王偉，徐穎

嘉興市氣象局，浙江 嘉興 314050

0 引言

近年來(lái)移動(dòng)通信事業(yè)發(fā)展迅速，移動(dòng)基站數(shù)量連年增加，分布區(qū)域越來(lái)越廣，很多通信基站設(shè)立在條件較差的民用建筑、曠野和山地上，造成雷擊事故呈上升趨勢(shì)。雷擊造成損壞的原因是多樣的，除了基站本身的建設(shè)特點(diǎn)（高聳、孤立、曠野等）和自然條件影響雷擊的頻率與程度之外，防雷基礎(chǔ)設(shè)施不足以及防雷工程施工的缺陷也是影響防雷工作的重要原因。近兩年來(lái)的資料統(tǒng)計(jì)，嘉興地區(qū)移動(dòng)通信基站因雷擊致基站年受損率約為5%。2010年本人參加了多起移動(dòng)通信基站的雷擊事故調(diào)查鑒定，從調(diào)查結(jié)果來(lái)看，移動(dòng)基站遭雷擊致?lián)p有偶然性也有其必然性。

1 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小概率事件。但又有其必然性，雷電災(zāi)害總是在防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)造成損害，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)遭受雷擊損壞的移動(dòng)通信基站不同程度的存在防雷漏洞，致使雷害有機(jī)可乘。

1.1 移動(dòng)通信基站防雷制度存在漏洞

移動(dòng)通信基站在選址時(shí)從未做過雷擊風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估，規(guī)劃建設(shè)時(shí)，其建設(shè)施工圖紙沒有進(jìn)行相關(guān)的防雷圖紙審核，施工過程中未對(duì)防雷工程進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，竣工后也不做相應(yīng)的防雷設(shè)施竣工驗(yàn)收就投入使用，埋下了雷擊隱患[1]。投入使用后多數(shù)移動(dòng)通信基站不做防雷定期檢測(cè)，進(jìn)行檢測(cè)的基站對(duì)防雷設(shè)施檢測(cè)機(jī)構(gòu)提出的整改意見不夠重視，存在問題不及時(shí)整改，致使雷擊隱患長(zhǎng)期存在。一旦通信基站遭受雷擊，長(zhǎng)期帶病運(yùn)行的基站必然受損。

1.2 移動(dòng)通信基站建設(shè)不規(guī)范

移動(dòng)通信基站建設(shè)應(yīng)遵循的防雷規(guī)范既有國(guó)家規(guī)范又有行業(yè)規(guī)范，但由于各種因素很多情況下沒按規(guī)范建設(shè)施工。主要存在以下問題。

1.2.1 電源、通信線路進(jìn)線不按規(guī)范施工

這是我們?cè)诙ㄆ跈z測(cè)檢測(cè)和雷災(zāi)調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)最主要和突出的問題。典型的電源、通信線路引入不按規(guī)范施工有以下幾種：1）將電力電纜綁扎在基站鐵塔上再引入機(jī)房；2）線路未做終端桿，吊線（鋼絞線）和光纜架空進(jìn)入基站并捆綁在鐵塔上，然后將光纜引入機(jī)房；3）將吊線終結(jié)在終端桿上，光纜架空進(jìn)入基站捆綁在鐵塔上（或機(jī)房墻壁上），光纜預(yù)留圈捆綁在機(jī)房頂避雷帶上（或饋線走線架上）再引入機(jī)房；4）將光纜與電力電纜捆綁在一起架空進(jìn)入基站，從同一進(jìn)線窗口引入機(jī)房。上述4種不規(guī)范的線路引入，都是造成雷電波侵入的主要主要原因。YD 5068-98《移動(dòng)通信基站防雷與接地設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]規(guī)定“進(jìn)入移動(dòng)通信基站的低壓電力電纜宜從地下引入機(jī)房，其長(zhǎng)度不宜小于50m。電力電纜在進(jìn)入機(jī)房交流屏處應(yīng)加裝避雷器，從屏內(nèi)引出的零線不作重復(fù)接地?！盰D/T 5098-2001《通信局（站）雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]規(guī)定“出入通信局（站）的電力電纜（線）、通信纜線應(yīng)采用金屬護(hù)套電纜或敷設(shè)在金屬管內(nèi)。”調(diào)查多個(gè)遭受雷擊的通信基站，無(wú)一按規(guī)范規(guī)定引入電力或通信電纜。

1.2.2 電涌保護(hù)器級(jí)間配合不當(dāng)

按照規(guī)范[4]的要求，檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)移動(dòng)通信基站開關(guān)電源設(shè)備已經(jīng)安裝 C 級(jí)通流能力 40kA 的 SPD（設(shè)備供應(yīng)商配置），絕大部分是以DEHN guard385和OBO V20-C為主，個(gè)別直流屏還配有D級(jí)SPD，基站總配電箱或者總配電屏缺少多級(jí)保護(hù)中的 B 級(jí) SPD 保護(hù)，還有在同一個(gè)機(jī)房，在安裝 B 級(jí)SPD的位置，用 C 級(jí)代替 B 級(jí)SPD，不能達(dá)到能量的配合。檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)不少基站安裝開關(guān)電源內(nèi)部 C 級(jí)浪涌保護(hù)器的通流容量已經(jīng)是 40kA 的量級(jí)了，再在配電箱 B 級(jí)SPD安裝的位置，安裝一個(gè) 40kA 的 C 級(jí)SPD,兩級(jí)都是通流容量的 C 級(jí) SPD 根本談的上能量的配合，無(wú)法取得有效地防護(hù)效果。

1.2.3 電涌保護(hù)器選型存在問題

由于間隙型雷電電流保護(hù)器其殘壓太高，兩級(jí)保護(hù)器之間的去耦距離要求大于 10m（移動(dòng)通信基站機(jī)房太小，難以滿足去耦距離要求），動(dòng)作時(shí)間較慢，有火花氣體放出，間隙型沒有遙信監(jiān)控接口，不適合移動(dòng)通信基站機(jī)房使用，因此在選擇上不采用間隙型雷電電流保護(hù)器，應(yīng)使用氧化鋅限壓型 SPD，在實(shí)際檢測(cè)中，基站里的B級(jí)保護(hù)器存在大量的間隙型SPD，建議參照YD5098-2005中關(guān)于基站各級(jí)電源浪涌保護(hù)器最大通流量的選型內(nèi)容進(jìn)行整改。

1.2.4 電涌保護(hù)器的安裝不規(guī)范

此處指的不規(guī)范主要指電涌保護(hù)器安裝過程中線材、線材走向及接地線的處理不當(dāng)。各級(jí)電涌保護(hù)器的安裝用線材盡量保證按規(guī)范施工，同時(shí)盡量采用截面積大的多股銅線施工。施工中線材走向盡量要保持平直，少走彎路，尤其避免急彎。接地線最長(zhǎng)不得超過0.5m。這是為了當(dāng)雷電電涌侵入時(shí)，接地線的沖擊暫態(tài)分布電感量盡量小。有時(shí)施工很難保證接地線小于0.5m，可以沿最短路徑接到配電盤（箱、柜）的外殼上。而各種外殼在雷電電涌時(shí)的沖擊暫態(tài)分布電感量是很小的，幾乎可以忽略不計(jì)。在實(shí)際檢測(cè)中我們發(fā)現(xiàn)移動(dòng)通信基站各級(jí)電涌保護(hù)器的安裝很少能夠完全達(dá)到此要求。有的甚至把接地線沿室內(nèi)橋架跨過半個(gè)機(jī)房再接地或纏繞成螺旋線圈后接地，這是極其錯(cuò)誤的方法。

1.2.5 等電位連接不規(guī)范

做好等電位連接，其目的在于減小基站內(nèi)各金屬部件及各（信息）系統(tǒng)相互間的電位差，避免因高電位而造成設(shè)備損壞。不僅基站內(nèi)部的金屬部件及（信息）系統(tǒng)，包括進(jìn)入基站的金屬部件及（信息）系統(tǒng)，均應(yīng)在入戶端作等電位連接，YD5098-2005有詳細(xì)的章節(jié)進(jìn)行規(guī)定，但實(shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)室外的匯流銅排、接地干線被盜、被剪，這些防雷隱患都是我們檢測(cè)人員先于通信公司的維護(hù)巡查人員發(fā)現(xiàn)，及時(shí)告知維修。機(jī)房里開關(guān)柜、收發(fā)機(jī)柜、綜合機(jī)柜等在檢測(cè)中也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)施工人員遺漏接地措施。

1.2.6 光纜線接地連接不合適

地處山地的移動(dòng)通信基站其通信光纜往往是架空引入的，光纜在引入光電轉(zhuǎn)換柜之后在柜體接地按照規(guī)范是沒有錯(cuò)誤的，但在實(shí)際中卻存在以下問題：一是光纜加強(qiáng)筋一般均為硬度很大的鋼絲，而接地連接處提供的是不銹鋼連接座，通過不繡鋼自攻釘壓緊。這種鋼性連接不容易接牢，而且連接面小，中間縫隙大，因此接觸電阻大。為了改善這種情況可以在兩種鋼性材料間加一種柔性導(dǎo)電物如鋁或鋅等；二是光纜引入基站后一般有剩余，多數(shù)情況下盤繞后存于光電轉(zhuǎn)換柜內(nèi)，這就增大了雷電沿加強(qiáng)筋侵入后電磁偶合的機(jī)率，造成電磁能向熱能的轉(zhuǎn)換以至燒毀光纜。

2 防雷對(duì)策

1）在移動(dòng)通信基站建設(shè)前應(yīng)先做雷擊風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估后再科學(xué)施工，從源頭上切斷雷災(zāi)的侵入；

2）嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家與行業(yè)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，并在施工過程中請(qǐng)防雷設(shè)施檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)；

3）做好外部防雷的同時(shí)認(rèn)真做好基站內(nèi)部防雷工作，并在投入使用前進(jìn)行請(qǐng)主管部門進(jìn)行防雷竣工驗(yàn)收；

4）對(duì)所有通信基站每年進(jìn)行定期檢測(cè)，針對(duì)檢測(cè)情況進(jìn)行有針對(duì)性的整改；

5）移動(dòng)通信公司應(yīng)加強(qiáng)和氣象﹑電力等部門的橫向溝通合作，采納合理建議。

3 結(jié)論

本文以移動(dòng)通信基站的定期檢測(cè)和雷擊災(zāi)害調(diào)查鑒定為基礎(chǔ)，結(jié)合國(guó)家﹑行業(yè)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)移動(dòng)通信基站遭受雷災(zāi)原因進(jìn)行分析，對(duì)移動(dòng)通信基站的建設(shè)與維護(hù)﹑安全運(yùn)行具有參考意義，同時(shí)移動(dòng)通信基站的防雷檢測(cè)是一項(xiàng)既繁瑣又重要的工作，對(duì)基站的安全使用﹑正常運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，所有必須加以重視。

[1]機(jī)械工業(yè)部.建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50057-94（2000年版）.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001.

[2]信息產(chǎn)業(yè)部.通信局(站)防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范YD5068—2005[M].北京：中國(guó)郵電大學(xué)出版社，2006.

[3]信息產(chǎn)業(yè)部郵電設(shè)計(jì)院.通信局（站）雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范YD/T 5098-2001.

[4]全國(guó)雷電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范GB/T21431-2008[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.