一、前言
根据国家标准gb50054-95《低压配电设计规范》第4.1条规定:配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护。目前在湘潭移动通信基站的供电线路中都安装了漏电保护开关。漏电保护开关除了可以提供人身的触电保护外也可以有效地防止电气火灾的发生,然而由于漏电保护开关动作特别灵敏(通常对地产生30ma的电流时漏电保护开关就会动作),在使用过程中经常会出现误动作。
据代维公司的统计数据,湘潭移动的所有基站中每年因漏电开关跳闸而需要维护人员去合闸的占到基站总数的一半左右。2010年中跳闸次数超过20次的基站有154个,更有35个基站开关跳闸的次数到达50次以上。而个别基站在雷雨天发生开关跳闸后由于天气条件和地理条件的限制无法及时进行开关合闸,最终导致了倒站事故的发生。
基站中的漏电开关跳闸成为了一种普遍的现象,目前代维人员在经过不厌其烦的到现场合闸不能解决根本的问题,因此有些基站中代维人员已经自行将漏电开关的输入线和输出线短接(如图1)以减少维护工作量,个别基站甚至直接用空气开关替代了原来的漏电开关(如图2),但是这样一来,便给基站的供电安全埋下了隐患,一旦发生电击伤人或电气火灾后果谁来承担?
×××基站,漏电开关的输入线和输出线被短接。
××基站,漏电开关被更换成了普通的空气开关。
二、漏电开关跳闸的原因分析
常见的开关跳闸事件中有90%以上是由于一些偶然性的事件造成的开关误动作,而真正由于负载侧设备和线路故障造成的开关跳闸的比例不足10%。而导致基站中漏电开关跳闸的原因通常有如下几点:
► 雷击引起的线路上的浪涌电流造成开关跳闸;
► 开关电源产生的高次谐波会导致漏电开关跳闸;
► 雷雨天空气湿度较大时,线路或设备的绝缘电阻下降会引起漏电开关跳闸;
► 电压不稳造成开关跳闸,如采用小水力发电的农村基站;
漏电保护开关的动作原理就是只要线路对地产生电流大于了预设的动作电流(通常是30ma),开关就要跳闸。而在基站中这种对地的电流的产生却是无法避免的,尤其是在雷雨天,基站铁塔属引雷的设备,雷击铁塔必然在周围的导线上产生浪涌电流,而基站中都安装了防雷器,防雷器的任务就是向地泻放雷电流,这就必然会引起前端漏电开关的误动作,因此防雷保护和漏电保护在基站中是一对矛盾体。另外当基站供电质量不高如过压、欠压有高次谐波干扰时都有可能造成漏电开关误动作。
三、基站开关跳闸的解决办法
从上面漏电开关跳闸的原因可以看得出我们没有什么好的办法不让漏电开关发生误动作。在以往,每次开关跳闸都需要代维人员到现场进行合闸操作,维护成本居高不下,随着移动基站数量的逐年增加,需要投入更多的人力、物力进行基站维护。而人力维护的另外一个问题是时效性,开关跳闸后,通常维护人员需要2~4小时的时间赶赴现场,并恢复供电,而对于一些高山基站(也是最容易发生开关跳闸的基站),受天气条件和地理条件的限制,恢复供电的时间会长至十几甚至几十个小时,即使增加后备电池组的容量也很难避免倒站事故的发生,除了带来通信中断的直接经济损失外,也带来了如信誉度损失等间接的损失。
一个好的解决办法是采用带有自动重合闸功能的漏电保护开关。近年在国内和国外都出现了一些带自动重合闸功能的漏电保护开关,专门真的漏电开关比较容易误动作而设计的。意大利gewiss品牌的自动重合闸漏电保护开关因产品设计、安全性、可靠性较高在部分省的移动公司首先采用,包括湖南省的株洲和常德分公司都采用了gewiss的自动重合闸开关。下面是gewiss自动重合闸开关的部分应用案例:
项目名称
项目地点
应用范围
完成时间
湖南有限公司
株州
常德
移动通信基站
2010年10月
新疆有限公司
乌鲁木齐
移动通信基站
2010年8月
江苏有限公司
南京
南通
移动通信基站
2010年9月
福建有限公司
福州市
移动边际/直放站
2010年11月
贵州有限公司
遵义市
移动通信基站
2010年12月
四、自动重合闸漏电开关的使用价值
a) 节省维护成本
针对基站90%的开关误动作,不再需要维护人员到现场处理。如果一个站一年发生20次开关跳闸,那么可以大致计算采用自动重合闸的开关后节省的成本:
人力成本=100元/人次×2人×20次=4,000元
交通成本=100元/次×20次=2,000元
时间成本=3小时/人次×2人×20次=120小时
应急电源减少工作的时间=6小时/次×20次=120小时
b) 减少通信系统中断的几率
人工维护受天气条件、地理条件、交通状况、人力资源等等因素的制约,在通信站点出现开关跳闸时很多时候难以及时处理,出现倒站的情况在所难免,自动重合闸开关的使用可以使倒站的概率大大降低,从而可以减少通信中断造成的直接经济损失以及间接的信誉损失等。
c)提升对系统的管理能力
可以通过动环监控系统统计站点开关跳闸/合闸的次数,也可以及时知道站点的故障情况。
d) 可量化的节能减排
结合动环监控系统的统计数据,可以将节能减排的效果进行量化。根据站点开关跳闸的数据,我们可以计算出维护工程车少跑了多少公里路程?节省了多少升汽油?进一步可以计算出一年中减排二氧化碳多少吨(1升油燃烧产生的二氧化碳量约是0.0024吨)?
e)提升市场竞争力
中国加入wto后紧接着通信市场也会对国外的运营商开放,市场竞争会越来越激烈。另一方面用户对运营商的服务质量的要求也在不断提高,如果我们能够提供更稳定可靠的服务,那么我们就更具有市场竞争力。反之如果对手占了先机,那我们就会处于被动。