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      3G移動基站電源防雷解決方案

      www.youpinjn.com  2020-5-7 10:14:39  河北德實科技有限公司

      1   前言

        隨著國家對3G產業的不斷推進,3G建設正在不斷展開。但3G基站與2G基站的電路結構是不同的,2G基站只有天饋上塔,但3G基站還存在RRU(射頻遠端設備)上塔的問題,雷擊環境相對惡劣,這給系統防雷設計提出了嚴峻的考驗?紤]3G的上塔線纜為光纖和電源線,而一般采用的是沒有加強筋的光纖,不存在雷擊的問題,所以電源的防雷在解決3G基站防雷中占有重要的地位。

        因為電源防雷是屬于系統工程,必須整體考慮。一般包括以下4個方面:交流動力電纜的防雷、基站地網與站內設備的地線連接、站內組合電源系統防雷,RRU電源線及電源端口防雷等。只有在這4個方面進行綜合防護,才能達到理想的防雷效果。

        本文從3G基站電源防雷的4個方面進行探討,提供一個完整的3G移動基站電源防雷解決方案。

        2   3G移動基站電源防雷方案

        交流動力電纜的防雷

        進站的交流動力電纜的防護,對有條件的基站,變壓器的高壓側電纜和低壓側電纜均應埋地安裝。根據郵標《YD 5098-2005通信局(站)防雷與接地工程設計規范》(以下簡稱郵標)要求使用專用變壓器時高壓電力電纜的埋設長度不宜小于200m,低壓電纜進機房時,其埋地長度不宜小于15m(當高壓電力電纜已采取埋地敷設時,低壓側電纜一般不做此要求),低壓埋地電纜,應采用有金屬鎧裝層的電力電纜或穿鋼管埋地引入機房,電纜金屬鎧裝層應該在兩端就近與變壓器地網和機房地網連通。但對于高壓側電纜,埋地安裝投資及施工難度比較大,一般的基站都難以做到,根據以上同樣標準要求,此時應沿架空線架設避雷線,并在變壓器高壓側加裝高壓防雷器。

        在交流低壓電力電纜進入機房的入口處安裝B級防雷箱。特別注意B級防雷箱在安裝時應采用凱文接線方式,以降低引線上的殘壓,充分發揮B級防雷箱的作用。對于交流低壓電力電纜埋地進入的基站,由于交流低壓電力電纜埋地后對雷擊電流的衰減作用非常明顯,B級防雷箱采用8/20μs波形的普通壓敏電阻式防雷模塊即可,但對于非埋地進入的低壓電力電纜,其雷擊電流可能會比較大,應推薦使用10/350μS波形的高通流容量的主動點火型間隙式防雷模塊。

        基站地網與站內設備的地線連接

        基站地網應按照郵標的第七章《小型無線基站的防雷與接地》進行地網設計,接地電阻也應滿足小于10Ω的標準。

        良好的地網設計和較低的接地電阻,對基站的防雷起著重要的作用,但這是遠遠不足夠的。一個防雷接地系統是否成功,更大成度上決定于站內設備間的地線連接(安裝)關系。

        常見的不合理站內設備地線連接關系

       

        圖1 常見的不合理站內設備地線連接關系

        這是一種最常見的機房內設備地線連接關系。其弊端非常明顯:就是機房入口的B級防雷箱地線引線過長,無法發揮應有作用;另外開關電源的地線也過長,地線上的殘壓會疊加在后端設備的電源端口上。對與這種基站,無論地網設計如何優良,接地電阻小到何種程度,都無法起到良好的防雷作用。

        ⑵ ‘郵標推薦兩種等電位地線連接方案:環形等電位連接和星形等電位連接。

       

        圖2 站內設備環形等電位地線連接方案

        根據郵標規定采用環形等電位連接時,應在機房內沿走線架和墻壁設置環形接地匯集線,環形接地匯集線應多點就近與地網連通,站內設備由環形匯集線就近接地。

       

        圖3 站內設備星形等電位地線連接方案

        根據郵標規定采用星形等電位連接時,基站的總接地匯流排,應設在配電箱和第一級電源SPD附近,開關電源以及其他設備的接地排母線均由總接地匯流排引接。如設備機架與總匯流排相距較遠時,可以采用兩級匯流排。

        基站地網和站內設備的地線連接推薦采用郵標規定的等電位地線連接方案,這樣真正充分發揮各級防雷器的作用,實現良好防雷效果。

        站內組合電源系統防雷

        對于站內組合電源系統的防雷,其防雷電路比較簡單,也比較成熟,根據郵標,在組合電源系統交流側采用通流容量為40kA8/20μS波形)的“3+1”方式的交流C級防雷器,在組合電源的直流側采用通流容量為15kA8/20μS波形)的“1+1”方式的直流防雷器即可。

       

        圖4 站內組合電源C級防雷器

       

        圖5 站內組合電源直流側防雷器

        RRU電源線及電源端口防雷

        RRU電源線從塔底機房一直引到塔頂,空間跨度大,塔頂和塔底地網的電位差也很大,其防雷非常重要,難度也相對較大,應關注以下防雷要點:

        使用屏蔽電纜,而且屏蔽層兩端要可靠接地,屏蔽層的上端接RRU的外殼(對RRU外置防雷箱的系統,接RRU外置防雷箱的外殼),屏蔽層的下端在饋線窗處接室外地排,而且不應引進室內,避免RRU電源線屏蔽層將鐵塔雷擊電流引入室內;

        ⑵ RRU電源端口的防雷電路應串入差模電感,以抑制雷擊電流流向RRU后端電路。

       

        圖6 RRU電源線及電源端口防雷

        注:如果組合電源內部沒有配置合適的直流防雷器,則應該在RRU電源線引出機房處加裝一級直流防雷箱;

        因為RRU防雷器件的具體參數各個廠家不一,應根據具體使用場所選擇。

        結束語

        目前3G基站的建設主要集中于城市,尚未大規模推向農村及偏遠山區,而城市的雷擊環境因為建筑物普遍較高,基站的鐵塔(抱桿)也往往不是周圍的制高點,所以雷擊環境相對較好。一旦3G基站大規模推向農村及偏遠山區,則將要經歷非常嚴酷的雷擊環境的考驗。3G基站除了電源部分需做好上述的各項措施之外,還應全面考慮天饋線的防雷,RRU內部電路的防雷設計、GPS的防雷等各個方面,才能保證3G基站的穩定可靠運行。

       

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