小型无线系统在许多情况下处于非电信和非暴露环境,施工随意性比较强,传统的宏基站防雷技术在小型无线基站系统无法使用,且小型无线基站系统在许多场景下无法按照传统的方式接地。
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因此,我国通信行业标准YD/T 3007《小型无线系统的防雷与接地技术要求》中首次提出了采用非常规的接地方式和隔离浮地技术,以规定了小型无线系统的防需接地技术要求。同时YD/T 3007确定了小型无线系统雷电保护区的划分方法和不同地理环环境的雷电风险划分;适用于3G、4G、LTE等各种制式和各个频段的小型无线系统的防雷与接地;也适用于各类与无线局域网连接的交换系统雷电保护。
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一、关于小型无线系统
1、概念
所谓小型无线系统(Miniature Wireless Telecommunication System)是指,一种设备体积明显小于传统无线设备的无线系统,包括安装在传统无线站点的3G分布式基站、4G及WiFi等系统,以及安装在无线热点或盲点区域,作为传统宏站广覆盖(Wide Range)补充的无线系统。小型无线系统多处于非传统无线站点和非暴露环境。相关传统无线站点、非传统无线站点和非暴露环境的概念汇总于下表1-1中。
表1-1:传统无线站点、非传统无线站点和非暴露环境的定义
2、组成
小型无线系统的主要组成部分包括:天线、主设备、供电电源、传输设备。这些设备可能独立存在,也可能是其中两者过多者(如天线和主设备)的组合体。其小型无线系统的典型组网如下图1-2所示。
图1-2:小型无线系统的典型组网示意图
小型无线系统的安装场景包括:楼顶抱杆(城市或农村建筑等)、路灯杆(包括城市或公路、铁路沿线等)、广告牌、郊区独立杆(如农村庭院、田地等)、铁塔、室内挂墙或吸顶(如家庭、办公区、商场、大型会议室等)、室外挂墙(城市或农村建筑等)等。
小型无线系统可能遭受雷击的主要端口包括:电源端口、信号/控制端口、天馈线端口、接地端口和以太网供电(POE)端口。以上端口常见的危害方式详见下附件1。小型无线系统防雷采取的措施,应根据下表1-2所列的主要因素来确定。
附件1:小型无线系统端口可能遭受雷击的常见危害方式
表1-2:小型无线系统雷击的主要影响因素
3、各类设备所处的地理环境的划分
小型无线系统的防雷应根据其所处地区的地理环境因素确定防护等级。另外应考虑雷电保护区的划分、地理环境年雷暴日、遭受雷击频次、区域无线通讯重要性等影响因素。因此,小型无线系统各类设备所处的地理环境的划分为:L型(较低风险型,如下图1-3-1所示)、M型(中等风险型,如下图1-3-2所示)、H型(较高风险型)和T型(特高风险型)四个类型等级。各类型等级的释义详见下表1-3。
表1-3:小型无线系统各类设备所处的地理环境的类型等级划分
图1-3-1:L型环境风险等级示意图
图1-3-2:M型环境风险等级示意图
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在我国通信行业标准YD/T 2324《无线基站防雷技术要求和测试方法》中将基站设备的所处的地理环境的划分,也是划分为上述四个类型等级的。
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二、浮地系统
1、概念
所谓浮地(Floating Ground),它不是实际意义上的物理接地,这个地和大地不直接相连,和大地相互隔离,即该电路的地与大地无导体连接。它是零电位的参考点,也是连接各个设备的等电位参考点。
所谓浮地系统(Floating System)是指,由浮地设备组成的、设备及线缆采用浮地零电位的参考点等电位方式的信息通信系统。浮地技术与屏蔽、隔离等技术相互结合应用,才能达到更好的预期效果;采用浮地技术时,应当防止静电和电压反击对设备和人身的危害。
隔离技术使用的装置包括隔离变压器、无金属部件的光缆及光电耦合器(简称隔离光耦)、其它采用电子技术方式实现隔离雷电等干扰源传播的设备等。
2、浮地系统的采用
对于小型无线系统,当安装环境不允许采用或不具备常规接地方式,且系统的设备满足浮地设备要求时,小型无线系统的设备和线缆可采用浮地系统或隔离式浮地系统。
另外,小型无线系统,根据安装场景,也可采用部分接地的方式,即:对于非传统电信环境安装的分布系统,当室内基带或传输设备处在非暴露环境时,可以采用室内基带或传输设备等不接地、RRU和天线等接地的部分接地系统;当RRU和天线等处于非暴露环境时,可以采用RRU和天线等不接地、BBU等接地的部分接地系统。不接地的设备应满足浮地设备的要求。
3、浮地与接地的解决方案
在小型无线系统的安装时,小型无线系统的雷电防护,依据产品系统设计方案、设备运行环境、地网和防雷器配备的可行性等,可分别采用浮地解决方案或接地解决方案。不同环境风险类型等级(L型、M型、H型和T型)的区域,对于浮地解决方案和接地解决方案的采用应符合下表2-3的要求。
表2-3:不同环境风险等级的区域浮地解决方案和接地解决方案的采用要求
三、浮地设备
1、概念
所谓浮地设备(Floating Equipment)是指,在不具备接地的情况下,能满足产品功能、防雷可靠性、安规/安全、电磁兼容性等各项规格指标要求的信息通信(ICT)设备,也称为免接地设备。
2、技术要求
浮地设备应采用非金属外壳,或金属外壳通过安装条件与载体(建筑体、或塔杆等)实现隔离。金属外壳对内部电路的隔离能力或接口电路对外壳以及内部电路的隔离能力,应满足下表3-2的要求。小型无线系统天线,应采用非金属外壳,或金属外壳通过安装条件与载体(建筑体、或塔杆等)实现隔离。金属外壳对内部电路的隔离能力应满足下表3-2的要求。设备内部的交流与低压电器或交流与外壳之间隔离器件(如隔离光耦、隔离变压器、其它电子类隔离设备等)的耐压规格应该至少达到6kVdc或4.3kVac。
表3-2:小型无线系统设备端口耐受能力的技术要求
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