新型基站设施面临的雷击危险及防护建议

关于分布式基站 (DBS)

分布式基站(DBS)由BBU和RRU组成，能够通过实现射频和基带处理单元的分离，从而缓解基站建设过程中的部分拥塞情况。这些DBS系统支持分布式安装，而无需将设备的全部组件集中在同一区域。通过将部分设备安装在塔上，能够最大限度地减少占地面积。与传统结构相比，DBS结构能够显着降低之前由于在人口密度高的城市缺乏足够的不动产从而产生的整体网络建设成本。

鉴于DBS远程无线单元(RRU)暴露在雷击环境中，这种新结构将其纳入了更高的风险类别，并针对这些暴露单元采用了更高的安全标准。

大多数RRU都由直流电源、控制/信号端口、同轴电缆SPD以及光纤传输设备等组成。这些RRU端口和设备暴露在外部环境中，因而遭遇雷击的风险大大增加。

塔灯供电电缆

照明电源线应受到下述其中一项保护：

1) 安置于金属管内的非屏蔽电缆；

2) 或未设金属管的屏蔽电缆；

3) 或未设金属管的非屏蔽电缆，但在导线和塔结构之间安装SPD (在电力电缆入户的地方，还需要安装第二组SPD)。

这些SPDS应符合[IEC 61643-1] II类，其额定峰值电流如表1所示。

表1：非屏蔽照明电缆 (8/20μs波形) 的额定峰值电流


浪涌保险丝可用于保护过电压保护组件。LVSP20/30/40浪涌保险丝可以提供过电压保护，其适用于表2中所列LPL等级的20kA/30kA/40kA类别，从而能够杜绝雷电引发事件造成的裂缝。LVSP是一个浪涌保险丝，因此它必须与过电压保护串连使用，并不能真正进行负载电流。LVSP设计用来保护过电压的组件(MOV或AK系列二极管)对连续过压等故障条件如TOV(暂时过电压)，线膨胀或OV条件异常等可以使OV保护组件过热引起热衰竭。选择LVSPI2T要有足够的承受浪涌测试，行程的速度够快，在过压故障条件下热损伤OV组件之前跳闸。这一点尤为重要，因为这些MOV组件有危险的失败可能。设计工程师需要知道每个保险丝的I2T评级自“闪电等级”，例如，LSVP20具有额定的I2T 4,940 A2S。请参阅下表的选择。



塔灯电源电缆的过电压保护可由SPD提供。这些SPD应是具备高抗浪涌能力的设备(改成:这些SPD应具备有高的抗浪涌能力)，如AK系列TVS或Ultra MOV系列。需特别防护的应用可考虑AK10或AK15系列器件。

通信导线的SPD选择

通信电缆应通过配线架接入RBS，而配线架则通过接地棒连接至主接地端子(MEB)，如图3所示。在这里，主保护装置接地用于实现共模保护。

鉴于其暴露于高浪涌环境下，用于RBS配线架的SPD通常为气体放电管(GDT)类型。搭载故障防护装置的三端GDT常用于入口点。Littelfuse同时还提供T0-220固态解决方案。这种故障防护装置在长时间的电力故障事件中会出现短路。SPD的最低导通电压应高于正常运行期间信号点(在电信业被标为“tip”和“ring”)与接地参考点之间的最大工作电压。


图3：通信配线架图解

SPD的额定脉冲电流可基于下列公式进行计算：



其中：

ISPD指SPD的必需脉冲电流额定值；

ILPL指表1中给出的最大雷击电流峰值；

n指接入RBS的业务数量；

m指通信电缆导线的数量；

mS指与屏蔽相当的导线数量。

如果是非屏蔽电缆，mS = 0。标准铝屏的mS代表值= 30。举例来说，基于LPL III (ILPL= 100kA)、两项业务(如电力和电信)，以及通信电缆中的20根(10对)导线，根据上述公式计算，ISPD= 500A。

注：在公式中，当8/20μs电流不低于10/350μS电流的5倍时，认为I类和II类SPD等效。


图4：配线架中SPD的安装

AK系列器件还可用于替代图4中所示的GDT。就上述例子而言，要求安装8/20浪涌额定值约为2,500A的设备。与任何GDT一样，AK3或AK6可轻松适用。