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屡遭雷击的移动通信基站防雷接地改进措施

来源:《中国防雷》 作者:机房360分享 更新时间:2010-4-27 19:40:09

摘要:本文通过对某移动通信基站进行雷击现状分析,总结了中雷区地区基站防雷接地系统存在的常见问题,提出了相应的解决方案和改进措施。

  1 基站遭受雷击现状分析
  
  据资料统计,近四十年来,某地区市年雷暴日最高为51天,最低为18天,年平均雷暴日为29天,属中雷区。该市虽不属雷击多发区域,但统计资料表明,雷暴的发生对移动通信基站安全生产还是产生了较大危害。
  
  1.1基站雷害分类
  
  该市移动通信基站的雷害可以分为以下几类:
  
  表1-1 基站雷害分类及概率统计
  
序号
雷害种类
雷害概率
序号
雷害种类
雷害概率
1
AC屏内SPD损毁
较常发生
7
雷击无线主设备OML不通
偶有发生
2
AC屏内器件熔化
偶有发生
8
雷击主设备死机
偶有发生
3
AC屏空开跳闸
经常发生
9
雷击主设备SUM板损坏
偶有发生
4
开关电源内SPD损毁
较常发生
10
雷击造成门禁损坏
较常发生
5
开关电源整流器损坏
较常发生
11
雷击造成监控系统瘫痪
经常发生
6
开关电源控制模块损坏
较常发生
12
雷击造成空调控制面板损坏
较常发生

  上表显示,该市雷害发生时,发生故障的设备包括总开关、AC屏、开关电源、无线设备、监控设备、空调设备等,几乎涉及了基站内所有设备;雷害侵入的线路主要包括交流引入线、传输信号线等。
  
  1.2 基站雷击概率统计
  
  (1)雷击概率。不同的基站发生雷击的概率各不相同。在一次雷击中,该市有4个基站的市电第一级浪涌保护器(交流屏内SPD)、第二级浪涌保护器(开关电源内SPD)同时损坏,BTS口被打坏。通过维护人员了解到,这几个基站经常遭受雷击,每年都造成设备不同程度的损坏;另外也有一部分基站经常会出现市电跳闸等故障;也存在部分基站是偶尔发生雷害事件。
  
  (2)设备损坏概率。资料显示,某市雷害发生时,基站AC内空开跳闸、监控系统瘫痪等故障经常发生,第一级、第二级SPD损坏、开关电源模块、器件损害、门禁损坏、空调器件损坏也属常见故障。
  
  1.3 基站雷害程度
  
  (1)强雷击。根据维护统计数据显示,部分基站发生过强雷击,基站设备产生了比较严重的损毁,基站在遭受雷击之后的检查中,发现市电引入的第一级浪涌保护器(交流屏内SPD)有烧坏的痕迹,甚至交流屏内的油机接口熔化、开关电源面板也损坏。
  
  (2)雷害较重。部分基站在发生雷击后,造成了比较严重的损失,主要包括:开关电源的整流模块、监控模块损坏,空调设备的控制模块损害、监控系统瘫痪等情况。
  
  (3)雷害较轻。部分基站雷击发生造成的损失较轻,比如空气开关跳闸,门禁失效,主设备死机等等情况。但是如果某些情况处置不当,也可能发生比较严重的后果。空气开关跳闸如果不及时恢复,会酿成整个基站停止运行的严重后果;主设备宕机若不及时重启,会造成基站长时间的瘫痪。
  
  2 防雷接地现状分析
  
  通过对发生雷害的基站进行调查发现,该市移动基站的防雷接地系统主要存在以下需改进之处:
  
  (1)市电引入回路中采用漏电断路器。通过对易发生AC屏空气开关自动跳闸问题基站的实地调研,发现这些基站的市电引入电缆均按照规范埋地约30米后进入机房,理应不存在问题;但问题出在市电引入机房后的总交流配电箱上。这些基站市电引入回路上安装有DZ15LE-100/4901型漏电断路器,一旦各级浪涌保护器正常动作,总AC屏的漏电开关就会跳闸。这是雷击发生时机房交流配电箱跳闸的原因。
  
  实际上,已颁布实施的《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》(YD5098-2005)中已经明确规定,基站在“站内、外使用的电源配电箱应安装断路开关,不得安装漏电开关”。
  
  (2)避雷器老化。对某基站调查发现,配置的浪涌保护器自安装以来,雷击计数已达上百次。该基站的浪涌保护器采用全模式保护方式,共有7个压敏电阻型SPD模块,其中2个避雷器件显示为失效状态。
  
  在该基站的一次强雷击事故中,据群众反映基站围墙院内地面蹿起1米高的电火光。事后发现AC屏的油机接口的接线熔断、开关电源的整流模块损坏、BTS死机。其中油机接口内的N线与A、B、C三相之间距离较近,且相线与N线之间可能因存在较大压差而导致放电,熔断了相线接头处的电缆,如下图所示:
  
  由于该基站的接地还存在其他方面的缺陷,虽然不能判断这次事故是浪涌保护器老化失效直接引起的,但建议应在今后的整改工程中更换性能更强、具有监控功能的浪涌保护器。
  
  (3)SPD接地线过长。基站交流屏内置SPD的接地,目前业界存在两种方案之争:其一要求SPD应单独接地;其二是等电位连接方案——SPD接地连接至交流配电屏内的PE地线排(与机壳接地连接在一起)。这两种接地方案在实际工程中均能常见。但是由于方案一的特殊性,往往无法满足其接地线尽量做到“短、直”的要求。当SPD单独接地、接地过长时,其产生的残压会很大(列入接地线长度超过1米,残压可能增加1000V)。

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