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      移動(dòng)基站雷災(zāi)原因及對(duì)策

      2011-08-15 00:52:53謝大勇王偉徐穎
      科技傳播 2011年5期
      關(guān)鍵詞:保護(hù)器光纜雷電

      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.

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