分布式基站防雷与接地研究应用.docx

分布式基站防雷和接地研究 刘吉克 1.序言 伴随中国3G基站建设广泛铺开，分布式基站得到了越来越多应用。相比较以前宏基站，分布式基站在结构、供电方法等方面全部有了根本性改变，假如将应用于宏基站防雷接地技术直接应用到分布式基站则存在一定问题，会给分布式基站防雷安全带来很大安全隐患。 现在中国已公布正式标准没有针对分布式基站防雷和接地方面内容，?TD-SCDMA暂行标准也只有针对防雷器简单要求。ITU和IEC也没有这方面提议。所以，针对分布式基站防雷研究是一个全新课题。 本项目关键关注问题： 1）分布式基站依据环境和应用要求改变分为很多类型，比如RRU直流拉远型、RRU就近取电型等等。这些类型相对于以前基站在结构上有了很大不一样，随之而来，其防雷和接地要求相对于一般2G基站也有了很大区分。建设中分布式基站大部分是以共站形式出现，因为直流拉远等方法实际上是给基站增加了一个新雷电引入渠道，所以怎样在原有基站防雷接地系统基础上做好分布式系统防雷也是一个关键方面。 2）分布式基站天线为了调整其俯仰角和覆盖面，需在中心机房远端控制对天线进行调整，该技术外引线缆，可能会造成雷电对基站内设备损坏，因为电调天线信号线、电源线由天线处外引到基站发射机AISG端口，所以其端口雷电保护很关键，实施保护防雷器应该含有对应通流容量及残压低等性能指标。中国电调天线有三种远程控制方法，对于此三类电调天线轻易遭受雷电侵入出入基站信号线接地及对天线端及设备端接口保护问题需要进行专题研究。 3）由天线到RRU之间采取馈线连接，那么RRU侧馈线端口是否需要防雷保护？对此已在前文《移动通信基站天馈线SPD必需性研究》中具体叙述。 2.分布式基站设备防雷 2.1.分布式基站演变和防雷 为了缩小基站设备体积，减轻设备重量，降低基站关键设备功耗，节省机房占地面积，灵活扩容，降低造价，扩大基站使用及覆盖范围，各个厂商将爱立信小微波射频和中频基带设备分布模式应用到基站通信系统，将基带设备和射频设备分开设置，这一点华为技术做得最为灵活及突出，和以往基站相比，分布式基站天馈线数目显著降低。图1、图2、图3反应了通信基站演变。? ? ? 图1??第一代分布式基站设备及天馈系统示意图 图2?第二代分布式基站设备及天馈系统示意图 ? 图3??第三代分布式基站设备及天馈系统示意图 ?伴随技术演变，从防雷角度，表面看来简单多了，BBU和RRU分开设置，上铁塔缆线降低了，但因为各类线缆上塔，又引入了新防雷接地问题，尤其是各类缆线拉远及供电方法带来防雷问题，和室外一体化UPS供电、室外一体化直流供电设备防雷接地问题。另一个方面，上塔线缆因为和原有基站相比大大减小了数量，所以雷击时原先分配多根缆线上雷电流，此时可能集中在几根线缆上，相对而言，对于3G基站馈线系统承受雷电流增加了，所处环境愈加严酷了。 第三代3G基站设备及天馈系统，因为用光缆替换了射频、中频电缆，控制电缆，射频电缆仅剩下RRU到天线几米线，所以原有基站射频电缆雷电保护问题处理了，此时除GPS以外，仅剩下了电源线拉远防雷保护问题。 2.2.分布式基站供电和防雷器选择 2.2.1分布式基站供电要求 对于3G分布式基站关键分为直流-48V（或24V）供电和交流220V两种不一样供电方法，在基站设计选型上，依据基站建设具体情况，能够选择交流或直流供电方法。以WCDMA分布式基站设备为例，华为、中兴、阿尔卡特朗讯、摩托罗拉设备BBU全部是只支持-48V供电方法，华为主流RRU设计仅支持-48V供电，中兴、朗讯和摩托罗拉RRU均支持交流220V和-48V两种供电方法（可选择对应供电模块）。 2.2.2关键基站负荷统计 依据相关厂家提供相关资料，现在中兴、华为、阿尔卡特朗讯、摩托罗拉分布式基站设备功耗及工作电压以下。 华为设备：BBU功耗35W，RRU功耗170W（工作电压范围-40V~-60V）。 中兴设备：BBU功耗190W，RRU功耗180W（工作电压范围-35V~-60V）。 朗讯设备：BBU功耗293W，RRU功耗230W（工作电压范围-40.5V~-57V）。 摩托罗拉：BBU功耗100W?，RRU功耗130W（工作电压范围-40V~-60V）。 其中RRU功耗均为40W发射功率经典耗电。 2.2.3雷电分区和防雷器最大浪涌电流选择 对于基站暴露在外部线缆，IEC雷电保护区分类还是能够参考,在铁塔上和房屋建筑上布设各类缆线，在避雷针或避雷带保护下，直击雷是不可能落在缆线上，此时根据雷电保护区分类属于LPZ0B?，因为缆线采取了铠装电缆，在铠装层内部线缆及两端设备根据雷电保护区分类属于LPZ1。 即使我们在分析过程中，采取了IEC雷电保护区分类模型，线缆及两端设备从保护区LPZ0B??~LPZ?1过渡属于两个防雷区交接处，假如根据IEC雷