铁路GSM-R通讯基站雷灾原因及防雷对策

朱 军

济南铁路局济南通信段，山东济南 250001

随着我国通信事业的快速发展和用户需求的不断增加，铁路GSM-R通讯基站的数量越来越多，分布区域越来越广。很多铁路GSM-R通讯基站设立在条件较差的民用建筑、郊区和山地上。如何在土质差、接地与动力系统不完善的环境下，建立安全、可靠、经济的防雷体系，直接影响到能否确保网络的安全、高效运行。而近几年因全球气候变暖的影响，各地平均雷暴日数有上升的趋势。因此铁路GSM-R通讯基站遭受雷击损坏设备、影响网络运行的情况也一直在频繁的发生。最近两年来的资料统计，济南地区铁路GSM-R通讯基站因雷击致基站年受损率约为10%。2009年本人参加了几起铁路GSM-R通讯基站的雷击事故调查鉴定工作，从现场调查情况来看，基站遭雷击致损有其偶然性也有其必然性。

1 现场实况

两年来参加调查基站20处，均处于铁路沿线，属于中雷区。20站中有14站为电源线架空引入，6站为架空转埋地下引入（但埋地长度太短），16站光纤架空引入。设备损坏情况为：主配电箱有8站损毁，电源柜有12站损毁，其中有8站C级电涌保护器烧毁爆裂，光端机有10站损坏，其中有1站盘绕在一块的光纤烧熔。

2 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偶然性事件。但又有必然性，雷击总是在防护薄弱环节造成损害。此20基站不同程度的存在防雷漏洞，致使雷害有机可乘。

2.1 通讯基站建设为雷击留有漏洞

铁路有些GSM-R通讯基站在竣工后没有做相应的防雷设施竣工验收就开通运行，埋下了最初的雷击隐患。投入运行后又不做常规防雷检测，致使雷击隐患长期存在。一旦遇有雷击接闪，长期带病运行的基站必然受损。

2.2 基站建设没有很好的把握国家规范与行业规范

关于基站建设就遵循的规范既有相应的国家规范又有相应的行业规范，但基站建设者，因各种因素多数情况下没按规范建设施工。主要存在以下几个方面。

2.2.1 基站主配电箱不按规范安装B级电涌保护器（SPD）

YD 5068-98《通信基站防雷与接地设计规范》规定“……电力电缆在进入机房交流屏处应加装避雷器，……”。YD/T 5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》规定：建设在郊区或山区，地处中雷区以上的通信局（站），低压电缆引入配电室或配电屏终端入口处，应安装冲击通流容量大于60kA的限压型SPD或具有标称放电电流不小于15kA的开关型SPD。采用架空电源线引入时，地处中雷区以上的基站，在配电屏终端入口处，应安装冲击能流容量不小于100kA的限压型SPD。从两规范的规定可以很清楚的知道，在郊区或山区，且架空引入电源线时，应安装B级SPD。但发生雷击事故的通信基站都没有安装。而通过电源线引入雷击又是大多数基站遭雷击的原因。从现场调查情况看，不安装B级电涌保护器而仅依赖电源柜中安装的C级40kA电涌保护器是不能满足通讯基站稳定运行需要的。从实际出发，结合铁路通信方面的专业文章，B级SPD最好安装限压型SPD且保证每线的通流容量合适。

2.2.2 各级电涌保护器间不能形成有效级间能量配合

铁路GSM-R通信基站安装了电涌保护器并不代表从此不再遭雷击。电涌保护器的安装不但要按设备耐压级别选型合理，分级保护，而且很重要的工作要安装规范合理。只有做到了以上两步，才能保证基本的保护效果。安装规范合理的重要一项工作就是保证各级电涌保护器间形成有效的级间能量配合。所谓的级间能量配合就是让一次雷电电涌能量沿从末级到时第一级反向启动泻放，看起来不合常理，但事实就是这样的。规范中有的明确了这个概念，有的隐含了这个概念（例如：第一级开关型电涌保护器与后级限压型电涌保护器级间距离要求不小于10m，两级限压型电涌保护器级间距离不小于5m等）。但通信基站受站址规模的影响，很难做到保证级间能量配合。虽然铁路通信相应行规描述了怎样弥补这一缺陷，但往往在施工中流于形式而没有实质性执行。这样一来就造成了很大的防雷缺陷，致使雷击事故频发。

2.2.3 等电位连接不规范

铁路GSM-R通信基站的防雷措施成功与否不在地网的接地电阻的大小，很大程度上要看等电位连接的程度。而事实上，通信建设者往往花重金去降低接地电阻而忽视了花钱少而有效的等电位连接。国家规范中就有专门的在土壤电阻率大的地区接地电阻可以不计的规定，其中心思想也是等电位连接。在我所调查的基站中，等电位没有做好的现象比比皆是，所有没有做好等电位连接的遭雷击基站均在电气连接接缝处有火花放电现象，尤其是走线架。可能走线架的各组装件在组装之前厂家为了美观，均有厚的油漆层。而施工过程中又没有做接缝处的等电位连接的所致。也有水平走线架等电位做的很好，但垂直部分没做，这可能就是施工原因。

2.2.4 铁塔天馈线接地连接不合适

铁塔天馈线在引入机房前每一处弯角处需做接地处理，由于在施工时接地铜鼻子与走线架、铁塔的六角螺母间没能拧紧等原因造成接地电阻很大，因此我本人认为应在接地六角螺帽的对端加一铜垫片以便拧紧接牢、减少接地电阻。另外，光电通信缆与电力缆要从不同的径路引入，以防止相互间的电磁干扰。

3 对策

1）严格执行国家与行业相关技术规范，因地制宜的采取相应防雷措施；

2）严格工程施工、安装与调试，运行前做防雷专项竣工验收报告。

[1]黄宇.浅谈移动通信基站的等电位防雷方法[J].移动通信，2005：107-111.

[2]周孝文.通信线路及其他设施电磁干扰防护.工程设计指南2009第124673号.