鐵路GSM-R通訊基站雷災原因及防雷對策

朱 軍

濟南鐵路局濟南通信段，山東濟南 250001

隨著我國通信事業的快速發展和用戶需求的不斷增加，鐵路GSM-R通訊基站的數量越來越多，分布區域越來越廣。很多鐵路GSM-R通訊基站設立在條件較差的民用建筑、郊區和山地上。如何在土質差、接地與動力系統不完善的環境下，建立安全、可靠、經濟的防雷體系，直接影響到能否確保網絡的安全、高效運行。而近幾年因全球氣候變暖的影響，各地平均雷暴日數有上升的趨勢。因此鐵路GSM-R通訊基站遭受雷擊損壞設備、影響網絡運行的情況也一直在頻繁的發生。最近兩年來的資料統計，濟南地區鐵路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查鑒定工作，從現場調查情況來看，基站遭雷擊致損有其偶然性也有其必然性。

1 現場實況

兩年來參加調查基站20處，均處于鐵路沿線，屬于中雷區。20站中有14站為電源線架空引入，6站為架空轉埋地下引入（但埋地長度太短），16站光纖架空引入。設備損壞情況為：主配電箱有8站損毀，電源柜有12站損毀，其中有8站C級電涌保護器燒毀爆裂，光端機有10站損壞，其中有1站盤繞在一塊的光纖燒熔。

2 雷災原因分析

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

2.1 通訊基站建設為雷擊留有漏洞

鐵路有些GSM-R通訊基站在竣工后沒有做相應的防雷設施竣工驗收就開通運行，埋下了最初的雷擊隱患。投入運行后又不做常規防雷檢測，致使雷擊隱患長期存在。一旦遇有雷擊接閃，長期帶病運行的基站必然受損。

2.2 基站建設沒有很好的把握國家規范與行業規范

關于基站建設就遵循的規范既有相應的國家規范又有相應的行業規范，但基站建設者，因各種因素多數情況下沒按規范建設施工。主要存在以下幾個方面。

2.2.1 基站主配電箱不按規范安裝B級電涌保護器（SPD）

YD 5068-98《通信基站防雷與接地設計規范》規定“……電力電纜在進入機房交流屏處應加裝避雷器，……”。YD/T 5098-2001《通信局（站）雷電過電壓保護工程設計規范》規定：建設在郊區或山區，地處中雷區以上的通信局（站），低壓電纜引入配電室或配電屏終端入口處，應安裝沖擊通流容量大于60kA的限壓型SPD或具有標稱放電電流不小于15kA的開關型SPD。采用架空電源線引入時，地處中雷區以上的基站，在配電屏終端入口處，應安裝沖擊能流容量不小于100kA的限壓型SPD。從兩規范的規定可以很清楚的知道，在郊區或山區，且架空引入電源線時，應安裝B級SPD。但發生雷擊事故的通信基站都沒有安裝。而通過電源線引入雷擊又是大多數基站遭雷擊的原因。從現場調查情況看，不安裝B級電涌保護器而僅依賴電源柜中安裝的C級40kA電涌保護器是不能滿足通訊基站穩定運行需要的。從實際出發，結合鐵路通信方面的專業文章，B級SPD最好安裝限壓型SPD且保證每線的通流容量合適。

2.2.2 各級電涌保護器間不能形成有效級間能量配合

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

2.2.3 等電位連接不規范

鐵路GSM-R通信基站的防雷措施成功與否不在地網的接地電阻的大小，很大程度上要看等電位連接的程度。而事實上，通信建設者往往花重金去降低接地電阻而忽視了花錢少而有效的等電位連接。國家規范中就有專門的在土壤電阻率大的地區接地電阻可以不計的規定，其中心思想也是等電位連接。在我所調查的基站中，等電位沒有做好的現象比比皆是，所有沒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象，尤其是走線架。可能走線架的各組裝件在組裝之前廠家為了美觀，均有厚的油漆層。而施工過程中又沒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房前每一處彎角處需做接地處理，由于在施工時接地銅鼻子與走線架、鐵塔的六角螺母間沒能擰緊等原因造成接地電阻很大，因此我本人認為應在接地六角螺帽的對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 對策

1）嚴格執行國家與行業相關技術規范，因地制宜的采取相應防雷措施；

2）嚴格工程施工、安裝與調試，運行前做防雷專項竣工驗收報告。

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

[2]周孝文.通信線路及其他設施電磁干擾防護.工程設計指南2009第124673號.