淺談鐵路GSM-R基站防雷

劉慧瓊

【摘要】如今，城市化進程日益加快，高速鐵路發展受到世界矚目。GSM-R通信系統作為客運專線采用的主要通信手段，其應用越來越為普及。但在實際應用中，出于對節約土地資源以及檢修維護等方面的考慮，GSM-R基站頻頻受到雷擊影響。如何可靠防雷，這一問題備受鐵路建設者們的關注與重視。本文針對以上相關問題做了詳細的分析與并提出了解決辦法。

【關鍵詞】高速鐵路GSM-R防雷

Introduction to railway GSM - R base station lightning protection Liu Hui-qiong CR11G Electric Engineering Co.，LTD，

Abstract：Nowadays， with the increasing speeding up of urbanization process， the development of the high speed railway attracts the worlds attention. The GSM-R communication system as the main means of communication used in passenger dedicated line， its application is more and more popularity. But considering the issues of the land resources conservation and maintenance considerations In the practical application， the GSM - R base station has often been affected by a lightning strike. The problem that how to make the anti-lighting reliably is worthy of railway buildersattention and care. This article gives the detailed analysis and solutions to solve the above problems.

Keywords：high speed railway； GSM - R； anti-lighting

隨著我國鐵路大建設的興起，GSM-R系統逐漸覆蓋了整個國內鐵路市場。青藏鐵路、膠濟鐵路、鄭西鐵路、武廣鐵路等多條鐵路通信系統中均引入了GSM-R系統。與此同時，GSM-R系統逐漸成為了鐵路通信工程的重中之重。隨著該系統的應用普及，我們發現其基站頻頻受到雷擊影響，對鐵路的安全運行極為不利。

一、鐵路GSM-R基站雷災原因

1.1基站選址

鐵路GSM-R基站與電信部門的通信基站不同，它們只需要對鐵路通過的地方全方位覆蓋即可。目前，由于考慮到征地及維護等因素，基站的選址大多選在線路附近，因此局限性較強。甚至有些基站建在了雷擊頻發區，從而使雷擊事故多有發生。

1.2盲目趕工期

部分鐵路項目盲目趕工期，在GSM-R基站建設完成后未能夠做好相應的防雷設施便直接投入運行。同時，這部分GSM-R基站在投入運行之后又未能夠嚴格執行防雷檢測工作，導致這部分安全隱患無法得到及時的發現。一旦受到雷擊癱瘓后，將引發極為嚴重的后果。

1.3施工工藝不嚴格

由于施工人員質量責任心不強，完工后又沒有很好的自檢抽檢，導致接地不良，主要表現在螺母部件未能夠完全擰緊，或者焊接不牢固，又如焊接處未進行防腐處理長時間后腐爛斷裂，進而導致接地電阻過高甚至未接地。

1.4電涌保護器選型不合理

電涌保護器的安裝之前應根據耐壓級別進行合理的選型，采取分級保護方式。但往往在施工過程中技術人員概念模糊，未能進行統籌考慮，從而導致三個等級的電涌保護器混裝，使其失去了能量配合。

1.5等電位連接不規范

由于國內鐵路均采用綜合接地來實現等電位，所以綜合接地的施工質量直接影響了防雷效果。一般鐵路的綜合接地電纜隱藏在信號電纜溝的混凝土包封內，其間存在大量虛接。導致雷擊時，頻頻于電氣連接接縫位置出現明顯的火花放電現象。

二、鐵路GSM-R基站防雷方法

2.1正確的進行基站選址

基站選址首先應避開雷區，選址前應對當地的氣象條件有足夠的了解。其次基站選址不要選在土壤地阻率很高的地方，造成接地電阻很難降低。另外，基站選址應避開其他構造物，如果地網電氣距離不夠，很容易造成地電位反擊。

2.2正確進行室外天線鐵塔的防雷施工

鐵路GSM-R基站室外天線鐵塔需要嚴格按照鐵路GSM-R基站防雷設計規范，設置相應的防直接雷擊，以及二次感應雷的避雷裝置。同時，鐵路GSM-R基站室外天線鐵塔頂部位置還需要增設相應的避雷針或者是避雷器部件。此過程中需要做好相應的接地處理：以鍍鋅扁鋼為載體，將其自天線鐵塔的頂部位置一直延伸并接入地下。接入地下狀態下還需要與天線鐵塔的接地網網絡保持良好連接，保障接地點能夠滿足設計要求。舉例來說，對于鐵路GSM-R基站室外天線鐵塔單獨設置防雷接地體的狀態下，需要將接地電阻控制在10Ω內。

2.3正確進行天饋線系統的安裝

在鐵路GSM-R基站的運行過程當中，雷電流最容易通過通信基站室外鐵塔上方所設置的天饋線系統而被引入通信機房當中。為了能夠避免在通信基站運行過程當中，因天饋線系統出現對雷電流的引入問題，就需要在常規設置避雷針、引下線處理的基礎之上，還需要通過在饋線電纜中端進行接地的方式，引導雷電流完全泄入大地當中。在有關天饋線系統的接地與防雷過程當中，需要重點關注以下幾個方面的問題：endprint

第一，在當前技術條件支持下，鐵路GSM-R基站天饋線接地夾可設置的接地位置有以下幾種類型：（1）在天饋線電纜離開安裝天線鐵塔平臺后1m單位位置設置接地；（2）天饋線頂端鐵塔桿塔下部，離開鐵塔進入室內引入防護鋼管前方1m單位位置設置接地；（3）于走線架進入機房入口位置，依照就近原則設置接地。在對天饋線進行接地處理過程中，對于桿塔高度在60m單位及以上的情況，還需要與桿塔中部另行設置一處饋線接地；

第二，在天饋線線路引入機房之前，饋線電纜外導體需要以接地夾為載體，將其與室外接地銅排裝置進行緊密連接。饋線電纜線路引入機房的過程中，所采取的方式為：穿管并自地下引入。因此，在此種情況下，需要將這一位置的接地夾連接至鐵塔接地引下扁鋼位置；

第三，天饋線系統所對應避雷器設備需要安裝于室內調線與饋線電纜的中間位置，可采取懸空方式固定于走線架當中，并做好避雷器裝置與走線架之間的絕緣處理。

2.4正確選擇電涌保護器

首先要對電涌保護進行正確的分級，明確三級電涌保護器的使用位置。對上級供電系統應有全面的了解。兩級防雷器之間應保持足夠的距離。防雷器的連接線禁止過細過長。

其次，對所選電涌保護器性能應有足夠的了解。盡量選擇與上級供電同類型的產品。現階段，建議選取西門子5SD7系列電涌保護器。這是由于：從電源防雷器工藝結構的角度上來說，此類設備在連接線器件上所采用的是一體式的銅片。由此可使得不同材料相互之間接觸電阻影響下所產生的阻抗能夠維持在相對恒定水平，不但能夠增加設備運行的可靠性，同時也可顯著降低殘壓水平。

2.5通信電源系統防雷

通信電源系統是整個鐵路GSM-R基站運行的基礎與前提所在。做好電源系統的防雷接地工作可以說是提高整個鐵路GSM-R基站防雷性能的關鍵措施。結合實踐工作經驗來看，建議在交流供電中采取雙電源供電模式，同時供電方式應當以三相五線制為主。機房配電箱電能自變電設備中引入，同時，機房電源屏中的電能則需要由配電箱中引入。機房電源屏所接受的電能在合理轉化處理后，直接面向收發信機設備進行供電，借助于上述方式，防止收發信機過多的受到雷擊干擾。與此同時，在供電系統接地防雷的過程當中，還需要特別關注以下幾個方面的問題：

第一，在鐵路GSM-R基站所涉及到的各類供電設備及裝置當中，常規意義上不帶電金屬部件接地端、以及避雷器接地端均需要做好相應的保護接地處理，此過程當中需要嚴禁對其進行零線保護；

第二，在有關鐵路GSM-R基站直流接地作業的實施過程當中，需要將其與室內等電位端子箱裝置中的接地銅排加以可靠連接。同時，接地導線所對應的截面積需要充分與負荷要求相契合。此過程當中，建議選取截面面積在35mm2～95mm2范圍之內的多股銅導線；

第三，鐵路GSM-R基站所對應的天饋線避雷器裝置、以及室內電源避雷器裝置的耐雷電沖級指標需要嚴格限定在國家相關標準與設計規范的范圍之內；

第四，在鐵路GSM-R基站的運行過程當中，所配置的電源交流屏、以及整流器裝置均需要配備相對應的防雷裝置。同時，相關耐雷電沖擊指標也需要嚴格限定在國家相關標準與設計規范的范圍之內。

三、結束語

在鐵路GSM-R基站通信技術大發展背景下，基站防雷也需要有所發展與升級。他需要鐵路建設者們不斷積累工作經驗，在結合鐵路GSM-R基站運行現狀的基礎之上，采取多層次、且全方位的綜合性防雷措施，有效識別基站運行中潛在的雷擊風險，采取相應措施，才能夠保障運行安全。

參考文獻

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