1 前言
隨著國(guó)家對(duì)3G產(chǎn)業(yè)的不斷推進(jìn)，3G建設(shè)正在不斷展開(kāi)。3G基站存在RRU(射頻遠(yuǎn)端設(shè)備)上塔的問(wèn)題，雷擊環(huán)境相對(duì)惡劣，這給系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。考慮3G的上塔線纜為光纖和電源線，而一般采用的是沒(méi)有加強(qiáng)筋的光纖，不存在雷擊的問(wèn)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?yàn)殡娫捶览资菍儆谙到y(tǒng)工程，必須整體考慮。一般包括以下4個(gè)方面：交流動(dòng)力電纜的防雷、基站地網(wǎng)與站內(nèi)設(shè)備的地線連接、站內(nèi)組合電源系統(tǒng)防雷，RRU電源線及電源端口防雷等。只有在這4個(gè)方面進(jìn)行綜合防護(hù)，才能達(dá)到理想的防雷效果。
本文從3G基站電源防雷的4個(gè)方面進(jìn)行探討，提供一個(gè)完整的3G移動(dòng)基站電源防雷解決方案。
2 3G移動(dòng)基站電源防雷方案
交流動(dòng)力電纜的防雷
⑴ 進(jìn)站的交流動(dòng)力電纜的防護(hù)，對(duì)有條件的基站，變壓器的高壓側(cè)電纜和低壓側(cè)電纜均應(yīng)埋地安裝。根據(jù)郵標(biāo)《YD 5098-2005通信局(站)防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)‘郵標(biāo)’)要求“使用專(zhuān)用變壓器時(shí)高壓電力電纜的埋設(shè)長(zhǎng)度不宜小于200M，低壓電纜進(jìn)機(jī)房時(shí)，其埋地長(zhǎng)度不宜小于15m(當(dāng)高壓電力電纜已采取埋地敷設(shè)時(shí)，低壓側(cè)電纜一般不做此要求)，低壓埋地電纜，應(yīng)采用有金屬鎧裝層的電力電纜或穿鋼管埋地引入機(jī)房，電纜金屬鎧裝層應(yīng)該在兩端就近與變壓器地網(wǎng)和機(jī)房地網(wǎng)連通”。但對(duì)于高壓側(cè)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(jù)以上同樣標(biāo)準(zhǔn)要求，此時(shí)應(yīng)沿架空線架設(shè)避雷線，并在變壓器高壓側(cè)加裝高壓防雷器。
⑵ 在交流低壓電力電纜進(jìn)入機(jī)房的入口處安裝B級(jí)防雷箱。特別注意B級(jí)防雷箱在安裝時(shí)應(yīng)采用“凱文”接線方式，以降低引線上的殘壓，充分發(fā)揮B級(jí)防雷箱的作用。對(duì)于交流低壓電力電纜埋地進(jìn)入的基站，由于交流低壓電力電纜埋地后對(duì)雷擊電流的衰減作用非常明顯，B級(jí)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(duì)于非埋地進(jìn)入的低壓電力電纜，其雷擊電流可能會(huì)比較大，應(yīng)推薦使用10/350μS波形的高通流容量的主動(dòng)點(diǎn)火型間隙式防雷模塊。
基站地網(wǎng)與站內(nèi)設(shè)備的地線連接
基站地網(wǎng)應(yīng)按照’郵標(biāo)’的第七章《小型無(wú)線基站的防雷與接地》進(jìn)行地網(wǎng)設(shè)計(jì)，接地電阻也應(yīng)滿(mǎn)足小于10Ω的標(biāo)準(zhǔn)。
良好的地網(wǎng)設(shè)計(jì)和較低的接地電阻，對(duì)基站的防雷起著重要的作用，但這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足夠的。一個(gè)防雷接地系統(tǒng)是否成功，更大成度上決定于站內(nèi)設(shè)備間的地線連接(安裝)關(guān)系。
⑴ 常見(jiàn)的不合理站內(nèi)設(shè)備地線連接關(guān)系
圖1 常見(jiàn)的不合理站內(nèi)設(shè)備地線連接關(guān)系
這是一種最常見(jiàn)的機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備地線連接關(guān)系。其弊端非常明顯：就是機(jī)房入口的B級(jí)防雷箱地線引線過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有作用;另外開(kāi)關(guān)電源的地線也過(guò)長(zhǎng)，地線上的殘壓會(huì)疊加在后端設(shè)備的電源端口上。對(duì)與這種基站，無(wú)論地網(wǎng)設(shè)計(jì)如何優(yōu)良，接地電阻小到何種程度，都無(wú)法起到良好的防雷作用。
⑵ ‘郵標(biāo)’推薦兩種等電位地線連接方案：環(huán)形等電位連接和星形等電位連接。
圖2 站內(nèi)設(shè)備環(huán)形等電位地線連接方案
根據(jù)‘郵標(biāo)’規(guī)定“采用環(huán)形等電位連接時(shí)，應(yīng)在機(jī)房?jī)?nèi)沿走線架和墻壁設(shè)置環(huán)形接地匯集線，環(huán)形接地匯集線應(yīng)多點(diǎn)就近與地網(wǎng)連通，站內(nèi)設(shè)備由環(huán)形匯集線就近接地。”
圖3 站內(nèi)設(shè)備星形等電位地線連接方案
根據(jù)‘郵標(biāo)’規(guī)定“采用星形等電位連接時(shí)，基站的總接地匯流排，應(yīng)設(shè)在配電箱和第一級(jí)電源SPD附近，開(kāi)關(guān)電源以及其他設(shè)備的接地排母線均由總接地匯流排引接。如設(shè)備機(jī)架與總匯流排相距較遠(yuǎn)時(shí)，可以采用兩級(jí)匯流排”。
基站地網(wǎng)和站內(nèi)設(shè)備的地線連接推薦采用‘郵標(biāo)’規(guī)定的等電位地線連接方案，這樣真正充分發(fā)揮各級(jí)防雷器的作用，實(shí)現(xiàn)良好防雷效果。
站內(nèi)組合電源系統(tǒng)防雷
對(duì)于站內(nèi)組合電源系統(tǒng)的防雷，其防雷電路比較簡(jiǎn)單，也比較成熟，根據(jù)‘郵標(biāo)’，在組合電源系統(tǒng)交流側(cè)采用通流容量為40kA(8/20μS波形)的 “3+1”方式的交流C級(jí)防雷器，在組合電源的直流側(cè)采用通流容量為15kA(8/20μS波形)的“1+1”方式的直流防雷器即可。
圖4 站內(nèi)組合電源C級(jí)防雷器
圖5 站內(nèi)組合電源直流側(cè)防雷器
RRU電源線及電源端口防雷
RRU電源線從塔底機(jī)房一直引到塔頂，空間跨度大，塔頂和塔底地網(wǎng)的電位差也很大，其防雷非常重要，難度也相對(duì)較大，應(yīng)關(guān)注以下防雷要點(diǎn)：
⑴ 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(duì)RRU外置防雷箱的系統(tǒng)，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(yīng)引進(jìn)室內(nèi)，避免RRU電源線屏蔽層將鐵塔雷擊電流引入室內(nèi);
⑵ RRU電源端口的防雷電路應(yīng)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：① 如果組合電源內(nèi)部沒(méi)有配置合適的直流防雷器，則應(yīng)該在RRU電源線引出機(jī)房處加裝一級(jí)直流防雷箱;
因?yàn)镽RU防雷器件的具體參數(shù)各個(gè)廠家不一，應(yīng)根據(jù)具體使用場(chǎng)所選擇。
結(jié)束語(yǔ)
一旦3G基站大規(guī)模推向農(nóng)村及偏遠(yuǎn)山區(qū)，則將要經(jīng)歷非常嚴(yán)酷的雷擊環(huán)境的考驗(yàn)。3G基站除了電源部分需做好上述的各項(xiàng)措施之外，還應(yīng)全面考慮天饋線的防雷，RRU內(nèi)部電路的防雷設(shè)計(jì)、GPS的防雷等各個(gè)方面，才能保證3G基站的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。