引言
雷电是我国大部分地区出现几率很高的一种气象灾害,其具备突发性强、冲击力强、危害性大的特征,经常会给建筑物、电子仪器设备系统、森林以及人们生命财产安全等造成十分严重的威胁。2020年4月,我们对鞍山铁塔公司35家基站进行防雷安全检测。在检测的通信基站中三分之二存在防雷隐患,通信基站极易遭受雷电袭击,发生雷击事故时严重影响正常业务运行。以下对铁塔公司通信基站进行防雷隐患调查分析:
1、基站现场主要检测依据和内容
根据 《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012、《建筑物防雷装置检测技术规范》 GB/T21431-2015以及GB50689-2011《通信局站防雷与接地工程设计规范》进行检测。
铁塔接地、金属房接地、等电位连接设施接地、SPD接地、配电箱(柜)接地、运营商设备柜接地、线缆桥架(线槽)接地、空调接地、直流电池柜接地等。因防雷接地、电气保护地等均共用接地极,以上接地阻值均小于等于4欧。
2、雷电入侵途径
在发生雷击时,往往会形成强的雷电冲击电流,且伴有特别大的机械效应、热量效应、电磁效应,这将直接损坏建筑物(结构),并可能以雷电波的形式严重损坏气象信息系统。
(1)直击雷
直击雷是雷云和建筑物、防雷装置以及其它物体之间形成的强烈的放电现象,雷电的高脉冲电压波会损坏设备的绝缘;冲击电流的电动势将导致被击中的物体爆炸。冲击电流使温度上升会造成熔断以及冲击熔断,会对建筑物、仪器设备造成损坏。
(2)雷电感应
雷电发生在建筑物(结构)附近,不会直接撞击建筑物(结构),但是建筑物(结构)中的电气和电子设备已损坏,这称为雷电感应。雷电感应分为雷电电磁感应、雷电静电感应。雷电的电磁感应是由雷电流的快速变化引起的,在周围空间中形成瞬态的强电磁场,从而在附近的导体上感应出较高的电动势,最终极易引起电击、起火、爆炸或者其他重大危害。雷电静电感应是指当带电的积云靠近地面时,雷电引导器感应出与附近金属导体上的空气电荷具有相同极性的电荷,进而在金属导体、雷云与金属之间形成高静电导体本身的电压(感应电压)会使得金属物体放电,引发雷击事件。
3、部分基站存在的防雷隐患
3.1机房无防直击雷措施,机房应设置在直击雷防护区内。
3.2铁塔、金属房、配电箱(柜)、运营商设备柜、直流电池柜等所检设施接地阻值均超标,应≤4Ω。
3.3电源入户端无电源浪涌保护器(SPD),应加装适配的电源浪涌保护器(SPD)。
3.4总电源和设备电源避雷器损坏,应更换适配的电源浪涌保护器(SPD)。
3.5地线裸露,应埋地引入;设备地线断裂,应修复;
4、针对性的整改措施
国家规范明确了雷电保护区(LPZ)的划分、系统的分级保护和电涌保护器(SPD)的各项指标;规定了各类信息系统采取雷电电磁脉冲和防雷电波侵入的具体防护措施。通信基站需要重点防范的灾害是雷电过电压,防雷措施应在联合接地、均压分流、等电位联结、综合治理的基础上,认真实施各项保护措施,以提高雷电过电压侵入的综合防御能力,保证完善的防雷电磁脉冲防护措施。
4.1改造基站接地装置
由于铁塔基站受工作环境等因素影响,基站接地网一般都是共用建筑物的基础接地装置,但有些建筑的接地阻值过大,或者它本身就没有地网,在这种场合,为了为雷电流提供一个泄放通路,应按国家防雷规范的要求,对原有地网进行改造或是新建一个地网,对有多个地网的,为防止在两个地网之间存在电位差,迁成地电位反击击坏设备,应采用联合接地方式。
4.2加强基站防雷电过电压措施
低压和信号线路尽可能埋地引入,采取屏蔽接地、等电位连接和防雷电过电压保护措施:沿铁塔敷设的天馈线路应固定在铁塔中部,并在顶、底和每隔30m位置作可靠联结。
供电线路设计采用铠装电缆保护或穿金属管埋地引入基站所在的建筑物,铠装电缆或金属管两端应做好接地,埋地长度应大于有效长度2ρ1/2但不应小于15m。电源线路应至少安装二级SPD雷电防护防护装置;电涌保护装置的主要参数应根据被保护设备的抗扰度和雷电防护分级确定,必需慎重选择SPD的类型,采取科学的安装工艺;改造室内、外接地干线,进行合理的等电位连接。
以上两条:改造接地装置是基础,良好的接地效果是雷电流泄放的基础,是雷电防护技术的基础和保障;等电位连接、安装电涌保护装置是关键。尤其是在土壤、地质类型很差和施工成本有限的情况下,无办法达到很小的接地电阻值和良好的接地效果时,等电痊联结的作用更加重要。
4.3改善防直接雷击效果
基站一般用钢彩板做直击雷防护,混凝土结构的采用避雷针对直击雷进行防护,将基站设备和天线置于避雷针的保护范围内。对于已具有合格直击雷防护装置的建筑物,设计采用Ф12镀锌圆钢将避雷针与屋顶避雷带就近焊接;对于无防雷装置的建筑物,应设计安装单独的接闪器、引下线和接地装置。
4.4采取施工质量严格监督和定期检测制度
建(构)筑物或机房安装项目中,防雷设计图纸应经过主管部门审核论证,使用的防雷产品应有合格证,施工质量要接受主管部门的监督检查,并建立或签订工程质量责任制,保使各方人员必须尽职尽责。
铁塔公司应采取积极主动的防御措施,每年雷雨季节前找专业的防雷检测单位进行检测,并做好日常的检查和维护。接地装置主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常、电涌保护器的劣化等外观巡视,发现隐患时及时整改处理,做到安全状况心中有数,减少雷电灾害损失。
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作者简介:刘晓波(1972.05),女,汉族,辽宁省海城市人,大学本科,学士学位,中级职称,雷电防御方面研究。