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通信基站防雷事故分析和综合防雷措施

作者:通信防雷   发布时间:2018-07-03 11:36   点击 2643

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随着移动通信业的快速发展,基站数量越来越多、分布越来越广。由于基站自身的构造结构、设置的位置及电源、信号系统取线方式等原因,基站遭遇击的概率较大大,同时基站对其附近的电环境也会造成一定程度的影响。本文通过对一次击事故进行事故分析,探讨通信基站及附近区域的电防护。

1 事故介绍

此次灾发生在常德市澧县大堰垱宋家台村。基站设置在农田,周围地势平坦,所处地土壤导电性能好,土壤电阻率低,约为200Ω·m,四周布置有民居。基站线路从架空线路引来,电源线路在距基站19m左右采用电缆穿钢管埋地引入,通信线路在距基站8m左右埋地引入。

基站铁塔高60m,铁塔顶端接闪器取材Ф30热镀锌圆钢,引下线取材50×5热镀锌扁钢,数量2根,其上端与接闪器可靠焊接连通,下端连至铁塔基脚。周围受灾民居未设置任何外部、内部措施。

综合事故发生日的天气观测记录、闪电监测记录,经剩磁检测、金相法取样检测,该事故确定为灾事故。此事故造成多户人家电视机、冰箱、洗衣机、饮水机和电话机等用电设备有不同程度的损坏,空气开关、室内开关盒和有线电视盒击坏,其中一民居的入户线断成三截,门口的电杆也因电流的热效应造成水泥崩裂,产生了2个圆状形的凹槽。基站配电箱、电源避及后续配电设备烧毁,进入基站的通信线路损坏,基站至发射塔的天馈线遭击击断2根。

2 事故分析

2.1 基站建设应遵循防安全规程

据了解,该基站的建设没有执行任何的防安全规程,比如击风险评估、设计图纸技术评价、防跟踪检测验收及后续防常规检测,这为基站自身的防安全及周围的电环境造成了极为不利的影响。

首先,简易的风险评估是必须的。由于基站的构造结构及其所设的位置,使得基站成为所处区域内最易遭受击的目标物。有理论认为,普通的比建筑物顶端仅高出几米的所增大的落概率是不大的,它只是与建筑物的顶端相比更容易把闪电拉到自身而已。高的增加了区域的落概率,小暴增多。

在城区,由于各线路均采用埋地敷设,建筑物防设施比较齐全,地网整体性比较强,对电具有一定的防御能力。基站在该区域的建立,从电防护的角度上来说,只要基站自身电防护措施到位,基本上不会酿成灾。 

在城郊或乡村,安全意识还是薄弱环节,绝大多数的民居均未设任何防设施,电源、信号线路均为架空取线。随着城镇、农村经济的发展,建筑结构总体已跨步钢筋混凝土砖混时代,内部电气设备、电子设备日益增多,灾隐患越来越大。基站在该区域建立,对该区域的电环境造成的影响就成为了该区域灾爆发的一个催化剂。

因此,在基站选址的时,应进行有效的击风险评估,综合考虑、合理设置。

其次,可靠的设计图纸技术评价是不可忽略的。安全、合理、经济的防设计,在源头上就可使击隐患消弭于无形。

再次,防跟踪检测验收及后续防常规检测是重要环节。现场检测是基站防的施工、运行质量的好坏的“照妖镜”,是防措施落实到实处的有力保障。

2.2 基站建设应因地制宜地遵循相关国家规范和行业标准

首先,线路引入方面:根据线路损坏情况判断,线路引入保护措施的缺陷是此次害的主要原因之一。

线路在旷野上架空敷设,存在一定的击概率,云过境,由于受电感应的影响,线路上会感应出相当大的高电位,受灾区民居基本上均直接使用架空引入的电源、通信线路;基站电源入户线埋地19m,通信入户线埋地8m。

居民入户出现线路毁坏及水泥杆崩裂的现象。据现场勘测,民居区的电杆均为混凝土杆。其内部设置有钢筋,电直接击中电杆、电杆上的绝缘子或击中电源线路,由于没有良好的泄流通道,受电热效应、机械效应等的影响,造成电杆水泥产生崩裂、入户线毁坏,在线路上产生很高的过电压波。

根据《移动通信基站防与接地设计规范》(YD5068-98,以下简称《企标》)及《行标》的相关规定,低压电缆及通信线缆应埋地引入机房,埋地长度不宜小于50m,穿线钢管或线缆金属屏蔽层应可靠接地。

其次,线路能量传递方面:

《通信局(站)电过电压保护工程设计规范》(YD/T5098-2001)对电源、信号线路SPD的设置,包括SPD的级数、选型参数、安装位置、间距要求及接地线要求等提出了具体的要求,在防措施的落实过程中,应根据基站所处的位置,根据地形、区系数等综合考虑。已坏的SPD应及时更换。根据现场勘查,该基站电源B、C级SPD已坏。根据对机柜内部线路及设备的损坏程度及灾对居民设备的损坏情况判断,SPD是事故发生之前就已损坏,非线性泄流功能失效,使后续设备成了沿线路蹿入的电流的直接负载。这是灾害发生的另一重要原因。

再次,泄流通道方面:

关于泄流地网,《行标》对落地塔地网、铁塔建在机房上的地网、铁塔四脚包含机房的地网这三种情况进行了对应的不同设置要求。但总体有一点,铁塔引下线的接地点与机房环形地网应保持一定的距离,这就保障接闪器当空截获的电流不会瞬时加载在机房主地网。根据现场勘测,该基站引下线上接,下接基站基脚,此种做法违背了这一原则,给铁塔接闪后瞬时泄入大地的电流对机房感应地网进行反击以可乘之机,使得与机房地网相连的室内设备、线路遭受害。此为灾形成的原因之三。

此外,根据基站馈线断裂情况判断铁塔接闪。由于馈线穿线钢管是焊接钢管,当焊接钢管接口处由于长期暴露,很容易锈蚀、裂开,当铁塔接闪,与铁塔相连的焊接钢管也导入了电流,在电气连通功能差的接口处,出现电火花,而烧坏线路。

2.3 基站应保持综合防措施的完整性

传统的直击防护已不能满足于现代安全的需求。通信基站主要保护的是敏感的通信设备,整个站区应采取比较完善的综合防措施,包括合理接闪、引下、接地,合理进线、布线,合理的屏蔽、等电位、分流等措施。

 3 基站电防护的注意事项

入户线(电源、信号)进行合理的埋地及屏蔽接地措施;电源及信号系统设置参数匹配、位置合理、能量配合的线路的接地线应尽量粗、短、直;铁塔上的馈线、电源线穿钢管敷设,钢管整体电气导通,并良好接地;当防专用地网与设备接地地网不能满足足够的地中安全距离时,应采用联合接地,以防地电位反击,且直击泄流点与机房地网保持足够的间距。

经过合理的击风险评估,基站的建立对四周电环境的影响程度可以进行粗略评定。当基站设置于极度空旷的郊野,而四周范围内设置有民居时(基站铁塔通常对民居不起任何直击防护作用),该类民居虽非为《建筑物防设计规范》中所统筹的防类别建筑物,但该类建筑应进行简易的直击、感应防护,如:架空线路进户处设置参数匹配的SPD;暴天气尽量减少或停止使用电子电器设备;各进线电杆处,绝缘铁脚良好接地;条件许可,各进线线路应尽量采用直埋入户等。

4 结束语

通信基站一般建于高耸凸出的建(构)筑物,应按照相关国家技术规范、行业标准等设置合理的电防护措施,与此同时,基站的存在会在一定程度上影响周围区域的电活动情况,因此在其周围区域也应采取行之有效的电防御措施。只有上升电防护意识,丢弃侥幸心理,依照国家规范标准采取防御措施,才能减小灾侵害,保护人、建筑及设备安全,保障通信的畅通。 

参考文献

[1] QB-W-001-2007,(中国移动企业行业标准)基站与接地规范[S].

[2] YD5068-98,移动通信基站防与接地设计规范[S].

[3] YD/T 5098-2001,通信局(站)电过电压保护工程设计规范[S]. 

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