【YD通讯标准】 小型无线系统的防雷与接地技术要求

ICS33.040.99
中华人民共和国通信行业标准
YD/T3007-2016
小型无线系统的防雷与接地技术要求Technical specificationforlightning protectionand earthing ofminiaturewirelesstelecommunicationsystems2016-01-15发布
2016-04-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布前
1范围
2规范性引用文件
3术语、定义和缩略语·
3.1术语和定义·
3.2缩略语·
一般原则·
4.1小型无线系统的组成·
4.2小型无线系统可能遭受雷击的主要端口.4.3小型无线系统雷击的主要影响因素·4.4各类设备所处地理环境的划分5技术要求
5.1直击雷的保护
5.2小型无线系统地网-
5.3浮地系统与部分接地系统·
5.4天馈线保护的技术要求….
5.5进站光缆防雷接地的技术要求5.6小型无线系统的低压配电雷电防护技术要求·5.7小型无线系统的安装技术要求5.8小型无线系统设备雷电防护的技术要求6测试方法
一般原则
6.2试验条件
6.3试验波形·
6.4小型无线系统接地系统及SPD的测试方法6.5小型无线系统设备防雷的测试方法·附录A（资料性附录）小型无线系统雷击的端口，次
附录B（资料性附录）不同类型的接地系统与雷电过电压保护示意图附录C（资料性附录）低压配电系统的防护YD/T3007-2016
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本标准与以下标准协调统一：
GB50689-2011通信局（站）防雷与接地工程设计规范：一一YD/T1429-2006通信局（站）在用防雷系统的技术要求和检测方法：-YD/T2324-2011无线基站防雷技术要求和测试方法。本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位：中讯邮电咨询设计院有限公司、中国联合网络通信股份有限公司、华为技术有限公司、广东南方电信规划咨询设计院有限公司、中国移动通信集团公司、中国电信集团公司、深圳远征技术有限公司、中国信息学通信研究院、中兴通讯股份有限公司、厦门大恒科技有限公司、厦门赛尔特技术有限公司。
本标准主要起草人：刘吉克、戴传友、马红兵、朱清峰、陈强、陆冰松、祁征、孙石峰、熊酒
张庭炎、林沥双、姜明旺、林国勇、李欣、刘裕城、谢琦、史迎春、王庆海、徐忠厚、II
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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，国际上暂无相关标准。由于小型无线系统建设的紧迫性，小型无线基站系统的防雷与接地技术标准要求非常重要本标准要求中采用了非常规的接地方式和隔离浮地技术：提出了小型无线系统的防雷接地技术要求；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境的雷电风险划分：适用于3G、4GLTE等各种制式和各个频段的小型无线系统的防雷与接地；适用于各类与无线局域网连接的交换系统雷电保护。本标准适应小型无线系统的建设需要，为小型无线系统设备在雷击时的安全运行提供了保障。TiiKAoNiKAca
1范围
小型无线系统的防雷与接地技术要求本标准规定了小型无线系统的防雷与接地技术要求。本标准适用于小型无线系统。
2规范性引用文件
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下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验GB50689通信局（站）防雷与接地工程设计规范YD/T1235.2通信局（站）低压配电系统电涌保护器测试方法YD/T1429通信局（站）在用防雷系统的技术要求和检测方法YD/T1542信号网络浪涌保护器(SPD)技术要求和测试方法YD/T2324无线基站防雷技术要求和测试方法3术语、定义和缩略语
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1.1
雷暴日ThunderstormDay
一天中可听到一次或以上的雷声则称为一个雷暴日。3.1.2
防雷区LightningProtectionZones（LPZ）将一个易遭雷击的区域，按照通信局（站）建筑物内外、通信机房及被保护设备所处环境的不同，进行被保护区域划分，这些被保护区域称为防雷区。3.1.3
雷电活动区ThunderstormRegion根据年平均雷暴日的多少，雷电活动区分为少雷区、中雷区、多雷区和强雷区：少雷区为一年平均雷暴日数不超过25的地区：中雷区为一年平均雷暴日数在26～40以内的地区：多雷区为一年平均雷暴日数在41～90以内的地区：强雷区为一年平均雷暴日数超过90的地区。3.1.4
雷击风险评估EvaluationofLightningStrikeRisk根据雷击大地导致人员、财产损害程度确定防护等级、类别的一种综合计算、分析方法。1
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雷电电磁感应ElectromagneticInductionofLightning雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。3.1.6
地电位升EarthPotentialRise
雷电流流入大地时，由于地网接地电阻的存在，相对于无穷远点地电位升高，即雷电高电位引出。3.1.7
二次效应QuadraticEffect
以下情况统称为雷电作用下的二次效应：1）当带电云块对大地放电时，在其泄放通道周围会产生电磁感应场向外传播或直接通过导体传导，导致在影响范围内的金属部件、电子元器件和电气装置，受到电磁脉冲的干扰而毁坏。2）雷电电流通过避雷针、引下线、接地网将雷电流引入大地时，由于接地网接电阻的存在，雷电电荷不能快速全部与大地电荷中和，必然引起地网地电位升高，由于雷电高电位引出，反击雷电压加在与外部连接的线缆上，致使电源设备、信号端口损坏。3.1.8
浪涌保护器SurgeProtectiveDevices（SPD）通过抑制瞬态过电压以及旁路浪涌电流来保护设备的装置。它至少含有一个非线性元件。3.1.9
限压型浪涌保护器VoltageLimitingTypeSPD无浪涌时呈高阻状态，但随着浪涌的增大，其阻抗不断降低的SPD。常用器件有氧化锌压敏电阻、瞬态抑制二极管等。
波形参数WaveParameter
1）8/20us冲击电流波形及其参数如图1所示。1.0f
a.视在波头时间：t1.25
b.视在波尾(或半蜂值)时间为t
注：视在波头时间冲击电流波峰值的10%到90%的时间间隔的1.25倍；视在原点O：雷电波冲击电流峰值10%和90%两点间画一直线与时间坐标轴的相交点：视在半峰值时间：从雷电波冲击电流视在原点O,到电流降到半峰值时刻间的时间间隔。图18/20us波形的电流与时间关系2
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2）冲击电压波形图及其参数如图2所示。1.0
a.视在波头时间：r=1.67t
b视在波尾(或半峰值)时间为t
注：视在波头时间t：雷电波冲击电压波峰值的30%到90%的时间间隔r的1.67倍：视在原点O：雷电波冲击电压峰值30%和90%两点间画一直线与时间坐标轴的相交点；YD/T3007-2016
t=1.2μs 4=50μs
视在半峰值时间t：从雷电波冲击电压视在原点O，到电压降到半峰值时刻间的时间间隔。图21.2/50μs波形的电压与时间关系3）混合波波形参数
由信号发生器产生的在输出开路时具有1.2/50us电压脉冲，在输出短路时具有8/20us电流脉冲波形，开路电压(U。)峰值和短路电流(Isc)峰值之比称为虚拟阻抗(Z)，其值为2Q。3.1.11
残压 Residual Voltage
当放电电流通过SPD时，其端子间呈现的电压峰值。3.1.12
标称放电电流NominalDischargeCurrent(ln）表明SPD通流能力的指标，对应于8/20us模拟雷电波的冲击电流。3.1.13
最大放电电流MaximumDischargeCurrent(lmax）SPD不发生实质性破坏，每线（或单模块）能通过规定次数、规定波形模拟雷电波的最大电流峰值。3.1.14
最大持续运行电压MaximumContinuousOperatingVoltage(U.)SPD在运行中能持久耐受的最大直流电压或工频电压有效值。3.1.15
二端口浪通保护器
Two-PortSPD
具有独立的输入输出端口的浪涌保护器。在这些端口之间插入有一个专门的串联阻抗。3.1.16
接地网GroundGrid
由一组或多组接地体在地下相互连通构成，为电气设备或金属结构提供基准电位和对地泄放电流的3
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通道。
等电位连接EquipotentialBonding将不同的电气装置、导电物体等，用接地导体或浪涌保护器以某种方式连接起来，以减小雷电流在它们之间产生的电位差。
接地参考点EarthingReferencePoint（ERP）等电位连接网络的接地引接点。3.1.19
非暴露环境UnexposedEnvironments（toLightning）通常不会遭受直接雷击，且感应雷过电压幅值不高的设备安装环境。典型的非暴露环境如城区（非高层孤立建筑物楼顶）、建筑物室内及外墙、少雷暴日地区等。3.1.20
传统无线站点ConventionalWirelessSite以典型机房（包括远端机房）、铁塔（或抱杆）、室外宏站机柜为设备安装载体的无线站点。通常具备完善的防直击雷设施。
非传统无线站点UnconventionalWirelessSite利用城乡照明、交通、广告或独立抱杆等简易设施，或非电信机房的城乡建筑为设备载体的无线站点。通常不具备完善的防直击雷设施。3.1.22
小型无线系统MiniatureWirelessTelecommunicationSystem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（WideRange）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。3.1.23
浮地FloatingGround
浮地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。3.1.24
浮地设备FloatingEquipment
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（EMC）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。3.1.25
浮地系统FloatingSystem
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。1）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；4
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2）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。3.1.26
隔离装置IsolatingInterface
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用于降低沿线缆传导引入浪涌的器件或装置。常见的隔离装置包括隔离变压器、无金属部件的光缆以及光电耦合器等设备，以及其他采用电子技术方式实现隔离雷电等干扰源传播的设施。3.1.27
隔离变压器IsolationTransformer输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离的变压器。由于输入输出间互相隔离，隔离变压器能有效地抑制来自电源以及其他电路的各种干扰，特别是共模干扰。3.1.28
光电耦合器Opto-Coupler
一种把发光器件和光敏器件封装在同一壳体内，中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。亦称光电隔离器，简称光耦。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
4一般原则
Building Base Band Unit
QuipmentUnderTeste
Global Positioning System
Information Communication TechnologyProtectiveEarthingConductor
Power Over Ethernet
Radio Base Station
Radio Frequency
Radio Remote Unit
4.1小型无线系统的组成
室内基带处理单元
被试装置
全球定位系统
信息通信技术
保护接地线
以太网供电
无线基站
射频拉远单元
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，也可能是其中两者或多者（如天线和主设备）的组合体。小型无线系统的典型组网如图3所示。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。5
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网口PSE电源
POE口
AC电源
馈线或同轴线
传输口
供电口，连接
AC或DC电源
连接路由器
或RHUB
连接PC机
连接交换机
图3小型无线系统的典型组网示意4.2小型无线系统可能遭受雷击的主要端口雷电可以从小型无线系统的5个类型端口影响系统的正常工作，如图4所示。a）电源端口：包括主设备交、直流端b）信号/控制端口：传输信号口、监c）天馈线端口：各类天馈信号接口，d）接地端口：设备的接地端口。e）POE端口：设备的馈电网口，兼化天馈口搭地口电源口
信号口
口等。
POE等。
包括PSE和PD)。
信号口
雷电的主要引入的端口
上述5个端口常见的危害方式参见附录A。4.3小型无线系统雷击的主要影响因素POE
小型无线系统防雷采取的措施应根据以下主要因素来确定：天馈口接地口电源口
小型无线系统所处的地理环境（城市、郊区、平原、山区、海岛等）；小型无线系统所处地区的年雷暴日：-小型无线系统所处的雷电保护区：小型无线系统的分布位置（与建筑物、杆、塔等载体的关系）：建筑物屏蔽效果
地网优劣性：
小型无线系统线缆长度：
供电方式：
-所在地的供电电压波动情况：
传输设备种类，及其防雷能力（包括雷电安全）。6
4.4各类设备所处地理环境的划分YD/T3007-2016
小型无线系统的防雷应根据其所处地区的地理环境影响因素确定防护等级。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。a）L型（较低风险型）：市区非高层孤立建筑物、街道路灯杆、广告牌、城郊或乡村居民室内或室外墙壁(非楼顶)，或雷暴日为少雷区，如图5所示。位置1
位置2
位置3
图5L型示意
广告牌
位置4
b）M型（中等风险型）：城市中高层建筑物的楼顶、城郊或乡村居民房楼顶、水塘/水库旁、公路或铁路沿线，且雷暴日为中雷区及多雷区，如图6所示。电
农村屋顶
乡村路边杆
图6M型示意
水塘边
c）H型（较高风险型）：城市高层孤立建筑物的楼顶、丘陵或空旷地带孤立建筑顶部或铁塔安装，且雷暴日为多雷区及强雷区。免费标准bzxz.net
d）T型（特高风险型）：高山、海岛孤立建筑顶部或铁塔安装，且雷暴日为多雷区及强雷区。注：未包含在上述风险类型的基站可根据具体情况确定所属环境类型。5技术要求
5.1直击雷的保护
5.1.1接闪器
根据小型无线系统建筑物或其它载体的形式（公共建筑物、民用建筑物、路灯杆、广告牌和铁塔、杆、抱杆等），接闪器可采用常规避雷针、避雷带、避雷网格三种形式之一或其组合。5.1.2直击雷保护范围的确定(单支接闪杆的保护范围）5.1.2.1单支接闪杆的保护范围如图7所示。7
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5.1.2.1.1当接闪杆高度h≤h.时：图7避雷针的保护范围
a）距地面h处作一平行于地面的平行线。b）以杆尖为圆心，h为半径做弧线作弧线交于平行线的A、B两点。c）以A，B为圆心，h为半径作弧线，弧线与杆尖相交并与地面相切。弧线到地面为其保护范围，保护范围为一个对称的锥体。
d）接闪杆在h.高度的xx\平面上和地面上的保护半径，应按下列公式计算：r=h(2h,-h)-yh(2h-h)
ro=Vh(2h.-h)
其中rx接闪杆在h.高度的xx平面上的保护半径（m）：h—滚球半径；
hx被保护物的高度（m）：
ro接闪杆在地面上的保护半径（m）5.1.2.1.2当接闪杆高度h>h时，在接闪杆上取高度等于h的一点代替单支接闪杆杆尖作为圆心，其余的做法应符合第5.1.2.1.1条的规定。5.1.2.2避雷针的保护范围工程方法宜按照45°角确定。5.1.2.3室外设备、天线、室外走线应置于接闪器或建筑物的保护范围内。5.1.3直击雷保护的技术要求
直击雷保护的技术要求如下：
a）避雷针适宜于铁塔、榄杆或增高架的小型无线系统直击雷保护。b）避雷带、避雷网格适宜于小型无线系统设在公共建筑物和民居楼顶的直击雷保护。c）楼顶抱杆应与避雷带连接。
d）处于L型和部分M型区域安装的小型无线系统，考虑到受直击雷风险低，可根据具体环境情况不设置接闪器。
e）设置在抱杆上的避雷针长度不宜大于30cm8
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