通信接地與防雷資料

通信接地與防雷資料2023/2/62主要內(nèi)容

一、概述二、接地的作用及分類三、接地系統(tǒng)四、接地電阻五、通信電源系統(tǒng)的防雷保護2023/2/63一、

概述1、接地系統(tǒng)在通信電源系統(tǒng)中的地位接地系統(tǒng)是通信電源系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅直接影響通信的質(zhì)量和電力系統(tǒng)的正常運行，還起到保護人身安全和設備安全的作用。2、幾個概念接地接地就是將電氣設備的某一可導電部分與大地作電氣連接或金屬性連接，稱電氣接地，簡稱接地

。接地系統(tǒng)接地系統(tǒng)就是在規(guī)定區(qū)域內(nèi)由所有互相連接的多個接地連接組成的系統(tǒng)電氣地大地是一個電阻非常低、電容量非常大的物體，它擁有吸收無限電荷的能力，而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變，因此適合作為電氣系統(tǒng)中的參考電位體。這種“地”稱為電氣地

2023/2/64地電位地電位是指流散區(qū)以外的土壤區(qū)域。在接地極分布很密的地方，很難存在電位等于零的電氣地。試驗證明：在距單根接地極或碰地處20m以外的地方，電位已趨于零。這個電位為零的電氣地，在工程上就叫做地電位。

邏輯地在電子設備中，各級電路電流的傳輸、信息轉換要求有一個參考的電位，這個電位還可防止外界電磁場信號的侵入，常稱這個電位為“邏輯地”

?？绮诫妷嚎绮诫妷海壕褪侵鸽娖髟O備發(fā)生接地故障時，在接地電流入地點周圍電位分布區(qū)行走的人，其兩腳之間的電壓

。2023/2/653、接地系統(tǒng)應具備的功能

防止電氣設備事故時故障電路發(fā)生危險的接觸電位和使故障電路開路；保證系統(tǒng)的電磁兼容（EMC）的需要，保證通信系統(tǒng)所有功能不受干擾；提供以大地作回路的所有信號系統(tǒng)一個低的接地電阻；提高電子設備的屏蔽效果；減低雷擊的影響，尤其在高層通信大樓和山上微波站的防雷影響更大。2023/2/664、接地系統(tǒng)的組成接地系統(tǒng)由接地體、接地引線、地線排、接地配線、設備機房地線排、機房匯流排、接地分支和設備接地端等構成。

圖7.1接地系統(tǒng)的組成2023/2/67接地體接地體又稱接地電極，它是指使通信局（站）各地線電流匯入大地擴散和均衡電位而設置的與土地物理結合形成電氣接觸的一個或一組導電體。它通常采用圓鋼或角鋼，也可采用銅棒或銅板

接地引入線接地引入線就是把接地電極連接到地線盤（或地線匯流排）上去的導線。在室外與土壤接觸的接地電極之間的連接導線則形成接地電極的一部分，不作為接地引入線

地線排地線排又稱地線匯流排，它是專供接地引入線匯集的小型配電板或母線匯接排，同時，地線排通過接地配線與設備機房地線排相連。

接地配線接地配線就是把必須接地的建筑物內(nèi)分布設備的各個部分連接到設備機房地線排并且將設備機房地線排連接到地線排上去的導線

2023/2/68二、接地的作用及分類1、接地的作用接地的作用是防止人身遭受電擊、避免設備和線路遭受損壞，同時防止靜電損害電子設備器件和防止雷電引入損壞各種電子設備，提高通信設備和其他電子設備的屏蔽效果，保障電源系統(tǒng)和通信系統(tǒng)正常運行。通信站蓄電池正極接地的作用局蓄電池組-48或-24V系正極接地，其原因是減少由于繼電器或電纜金屬外皮絕緣不良時產(chǎn)生的電蝕作用接地可避免觸電對人體造成危害為了避免觸電事故，需要采取各種安全措施，而其中最簡單有效和可靠的措施是采用接地保護。就是將電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接重復接地的作用以防止因保護線斷線而造成的危害2023/2/692、接地的分類保護性接地保護接地保護接地又稱為防電擊接地。當交流設備的絕緣損壞時，會使平時不帶電的外露導體部分（金屬外殼）帶電，從而危害到人身安全

防雷接地防雷接地是為了防止建筑物或通信設施遭受到直擊雷、雷電感應以及沿管線傳入的高電位等引起的破壞性后果，而采取把雷電流安全泄掉的接地系統(tǒng)防靜電接地防靜電接地是將靜電荷引入大地，防止由于靜電荷積聚對人體和設備造成危害防電蝕接地防電蝕接地是在地下埋設金屬作為犧牲陽極或陰極，保護與之連接的金屬體2023/2/610功能性接地工作接地在交流電力系統(tǒng)中，運行需要的接地稱為交流工作接地。交流工作接地一般在中性點；直流工作接地通常是指通信局（站）直流電源的一極接地（如-48V系統(tǒng)電源正極接地）電力系統(tǒng)的中性點電力系統(tǒng)的中性點是指星形連接的變壓器或發(fā)電機的中性點。工作接地指電力系統(tǒng)中性點接地方式，也就是常說的電力系統(tǒng)中性點運行方式。工作接地又可分為交流工作接地和直流工作接地2023/2/6113、中性點接地方式我國電力系統(tǒng)中普遍采用的3種中性點接地方式中性點直接接地主要優(yōu)點是：單相接地時，其中性點電位不變，非故障相對地電壓接近于相電壓（可能略有增大），因此降低了電力網(wǎng)絕緣的投資，而且電壓越高，其經(jīng)濟效益也越大。2023/2/612中性點不接地主要優(yōu)點是運行可靠性高。單相接地時，不能構成短路回路，接地相電流不大，電力網(wǎng)線電壓的大小和相位關系仍維持不變，但非接地相對地電壓升為線電壓2023/2/613中性點經(jīng)消弧線圈接地當中性點不接地系統(tǒng)單相接地電流較大時，可采用中性點經(jīng)消弧線圈接地。根據(jù)消弧線圈的電感電流對接地電容電流補償程度，有三種補償方式：（1）全補償；（2）欠補償；（3）過補償。2023/2/614保護接零在中性點直接接地的三相四線制380/220V電力網(wǎng)中，保證維護安全的方法是采用保護接零，即將用電設備的金屬外殼與電源（發(fā)電機或變壓器）的接地中性線作金屬性連接，并要求供電給用電設備的線路，在用電設備一相碰殼時，能夠在最短的時限內(nèi)可靠地斷開。屏蔽接地屏蔽接地用于將電氣干擾源引入大地，保證系統(tǒng)電磁兼容性的需要

信號接地信號接地是為了保證信號具有未定的基準電位而設置的接地。2023/2/6154、接地的分類圖1.2接地的分類2023/2/616三、

、接地系統(tǒng)1、分設接地系統(tǒng)分設接地系統(tǒng)又稱分散接地系統(tǒng)，它是將一個通信局（站）的交流接地系統(tǒng)、直流接地系統(tǒng)和防雷接地系統(tǒng)分別安裝設置，互不連接，并且在距離上分開20m以上的接地系統(tǒng)。圖1.3通信局（站）分設接地系統(tǒng)示意圖2023/2/617分散接地系統(tǒng)存在的問題雷電易使裝置設備產(chǎn)生過電壓雷浪涌電流在這些分離的接地體之間產(chǎn)生電位差，使裝置設備產(chǎn)生過電壓。各接地系統(tǒng)間相互影響增大外界電磁干擾日趨增大，使各接地系統(tǒng)間相互影響增大

接地裝置數(shù)量過多接地裝置數(shù)量過多，無法在地盤狹窄的鬧市區(qū)的建筑物周圍找到合適的地線場地，導致打入土壤的接地體過密排列，不能保證相互間所需的安全間隔，以造成接地系統(tǒng)間相互干擾

現(xiàn)代建筑的使用，很難把各接地系統(tǒng)真正分開在實際施工中由于走線架、建筑物內(nèi)鋼筋等導電體的存在，很難把各接地系統(tǒng)真正分開，達不到分設的目的

不易施工和使用

2023/2/6182、聯(lián)合接地系統(tǒng)

聯(lián)合接地是綜合考慮各個系統(tǒng)、各種設備的接地要求，把工作接地、保護接地和建筑防雷接地互聯(lián)，共同使用同一地網(wǎng)的接地方式

圖1.4通信局（站）聯(lián)合接地系統(tǒng)示意圖2023/2/619聯(lián)合接地系統(tǒng)的組成由大地、接地體、接地引入、接地匯集線和接地線組成圖1.5聯(lián)合接地方式示意圖2023/2/620聯(lián)合接地的優(yōu)點消除危及設備的電位差采用聯(lián)合接地系統(tǒng)，地電位均衡，同層各地線系統(tǒng)電位大體相等，消除危及設備的電位差。

當發(fā)生地電位上升時，設備間基本上不存在電位差全局按一點接地原理采用一個接地系統(tǒng)（地網(wǎng)），當發(fā)生地電位上升時，各處的地電位一齊上升，在任何時候，基本上不存在電位差。

消除了地線系統(tǒng)的干擾通常依據(jù)各種不同電特性設計出多種地線系統(tǒng)，彼此間存在相互影響，而采用一個接地系統(tǒng)之后，使地線系統(tǒng)做到了無干擾。電磁兼容性能變好由于強電、弱電，高頻及低頻電都是等電位，又采用分屏蔽設備及分支地線等方法，所以提高了電磁兼容性能。

2023/2/6212023/2/622圖1.6單柜系統(tǒng)接地方法2023/2/623圖1.7雙柜系統(tǒng)接地方法2023/2/624圖1.8三柜系統(tǒng)接地方法2023/2/625四、

接地電阻1、接地系統(tǒng)的電阻接地系統(tǒng)的電阻是由土壤電阻和接地體之間的接觸電阻及接地體本身的電阻三部分電阻的總和。在接地系統(tǒng)電阻中，起決定性作用的是接地體附近的土壤電阻。因為一般土壤的電阻都比金屬大幾百萬倍。2、接地電阻組成接地引線電阻接地引線一般是有相應截面的良導體，故其電阻值是很小接地體本身電阻大部分的接地體采用鋼管、角鋼、扁鋼或鋼筋等金屬材料，其電阻值也是很小的

接地體與土壤的接觸電阻由土壤的濕度、松緊度及接觸面積的大小決定

接地體周圍呈現(xiàn)電流區(qū)域內(nèi)的散流電阻

2023/2/6263、影響接地電阻的因素土壤的性質(zhì)土壤的溫度施工時，將接地體埋設在凍土層以下，避免產(chǎn)生大的接地電阻

土壤的濕度一般地講，濕度增加會使土壤電阻率明顯減小

土壤的密度土壤受到的壓力越大，其內(nèi)部顆粒越緊密，電阻率就會減小

土壤的化學成分土壤中含有酸、堿、鹽等化學成分時，其電阻率就會明顯減小

季節(jié)對土壤電阻率的影響一般冬季土壤電阻率最大，夏季最小2023/2/6274、人工降低接地電阻的方法

接地裝置的接地電阻難以達到要求值時，要采用人工降低接地電阻的辦法來解決問題。如采用增大地網(wǎng)面積、置換土壤、埋深電極、使用降阻劑、地網(wǎng)外引到附近土壤電阻率較低的地帶等方法來改善接地條件。換土法將電阻率高的砂礫土運走，換上比原來土壤電阻率小得多的土壤，可以是粘土、泥炭、黑土等，必要時可以使用焦炭粉和碎木炭。

層疊法在地體的周圍，挖一個坑，然后在上面交替地鋪上6～8層土壤（可混入焦炭、木炭等）及食鹽。

化學降阻劑法化學降阻劑敷在接地電極和自然土壤之間，相當于增大了接地體的幾何尺寸，擴大電極與良導體的總接觸面積，減小接觸電阻。2023/2/6285、接地裝置的埋設與接地電阻的測量

接地體和接地導線的選擇接地體的地埋形式分為水平接地體和垂直接地體水平接地體埋于地中的表層，有扁鋼、線纜及其金屬包皮和埋入基礎內(nèi)的導體等。垂直接地體埋于較深的土壤內(nèi)，有鋼棒、鋼管、混凝土柱內(nèi)的鋼筋、自流井管等接地導線的選定要從機械強度、耐腐蝕性及電流容量三方面來考慮

埋設接地裝置的施工要求堅固牢靠電氣連接可靠焊接點牢固并進行防腐處理便于測試

通信系統(tǒng)的接地電阻要求不大于4Ω，對于與防雷裝置的共用接地，則一般要求不大于1Ω。2023/2/629接地電阻的測量接地電阻的測量，一般采用三極測試法三極測試法按使用儀器分又為電流表-電壓表法；接地電阻測量儀測試法卡鉗法采用專用的接地電阻測量儀土壤電阻率的測量土壤電阻大小用土壤電阻率來表示不同的土壤有不同的電阻率，而同一種土壤，由于含水量、溫度和水中含的電解質(zhì)不同，土壤電阻率也不同。設計接地裝置，應當先實地測量土壤的電阻率2023/2/630五、通信電源系統(tǒng)的防雷保護1、雷電的形成和特征

雷電是因強對流氣候而形成的雷雨云層之間或者云層與大地間強烈瞬間的放電現(xiàn)象。2、雷電的形成雨滴分裂作用理論當帶電荷云層逐步積累到足夠的電荷量時，便相互放電產(chǎn)生閃電現(xiàn)象，形成雷電。

電場極化理論距離地面80公里以上的電離層具有一定的導電能力，而且是帶正電荷的，而大地是帶負電荷、形成比較穩(wěn)定的大氣電場。

2023/2/631產(chǎn)生形成雷云云中電荷分布不均勻部分統(tǒng)計特性多數(shù)雷電放電發(fā)生在云內(nèi)，少數(shù)發(fā)生在雷云與大地之間90％左右的雷是負極性2023/2/6324、雷電過電壓雷電過電壓是由于變配電系統(tǒng)內(nèi)的設備或建筑物遭受到來自大氣中的雷擊或雷電感應而引起的過電壓。雷電過電壓有兩種基本形式直擊雷或直接雷擊雷電感應或感應雷5、雷電的特征沖擊電流大。其電流高達幾萬、幾十萬安培。時間短。整個過程一般不會超過60微秒。頻率高雷電流變化梯度大，有的可達10千安/微秒。沖擊電壓高，強大的電流產(chǎn)生的交變磁場，其感應電壓可高達上億伏。

2023/2/6336、雷電分類及危害

自然界中的雷擊主要分直擊雷和感應雷（雷電電磁脈沖LEMP）直擊雷直擊雷是雷雨云對大地和建筑物的放電現(xiàn)象。它以強大的沖擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波、強烈的電磁輻射損壞放電通道上的建筑物、輸電線、室外電子設備，甚至擊死擊傷人畜，造成一定的財產(chǎn)損失和生命損失。

感應雷感應雷是由雷雨云之間的靜電感應，或放電時的電磁感應以及雷電電磁脈沖輻射作用，使物體上的金屬部件，如管道、鋼筋、電源線、信號傳輸線等感應出雷電過電壓、過電流，雷電波通過這些通道侵入電子信息系統(tǒng)內(nèi)，導致電子設備損壞、信息系統(tǒng)中斷等嚴重事故。

2023/2/6347、雷電的危害

雷電的熱效應和機械效應遭受直接雷擊的樹木、電桿、房屋等，因通過強大的雷電流會產(chǎn)生很大的熱量，但在極短的時間內(nèi)又不易散發(fā)出來，所以會使金屬熔化，使樹木燒焦。同時由于物體的水分受高熱而汽化膨脹，將產(chǎn)生強大的機械力而爆炸，使建筑物等遭受嚴重的破壞。雷電的磁效應在雷電流通過的周圍，將有強大的電磁場產(chǎn)生，使附近的導體或金屬結構以及電力裝置中產(chǎn)生很高的感應電壓，可達幾十萬伏，足以破壞一般電氣設備的絕緣；在金屬結構回路中，接觸不良或有空隙的地方，將產(chǎn)生火花放電，引起爆炸或火災。2023/2/6358、通信電源系統(tǒng)防雷保護原則重視接地系統(tǒng)的建設和維護做好接地系統(tǒng)才能讓雷電流盡快入地，避免危及人身和設備安全；電信建筑物屋頂上設置避雷針和避雷帶等接閃器與建筑物外墻上下的鋼筋和柱子鋼筋等結構相連接，再接到建筑物的地下鋼筋混凝土基礎上組成一個接地網(wǎng)；加強對聯(lián)合接地的維護工作，定期檢查焊接和螺絲加固處是否完好，建筑物和鐵塔的引下線是否受到銹蝕，影響防雷作用。

采用等電位原理等電位原理是防止遭受雷擊時產(chǎn)生高電位差的使人身和設備免遭損害的理論根據(jù)。電信局站采用聯(lián)合接地，把建筑物鋼筋結構組成一個呈法拉第籠式的均壓體，使各點電位分布比較均勻，則工作人員和設備安全將得到較好保障，而且對電信設備也起到屏蔽作用。2023/2/636采用分區(qū)保護和多級保護將需要保護的空間劃分為不同的防雷區(qū)（LPZ），以確定各部分空間不同的雷電電磁脈沖（LEMP）的嚴重程度和相應的防護對策。

2023/2/6379、防雷區(qū)將需要保護的空間劃分為不同的防雷區(qū)，以規(guī)定各部分空間不同的電磁環(huán)境，同時指明各區(qū)交界處的等電位聯(lián)結點的位置。LPZ0A：本區(qū)內(nèi)各物體可能遭受直接雷擊,電磁場沒有衰減；LPZ0B：本區(qū)內(nèi)各物體不可能遭受直接雷擊,電磁場沒有衰減；LPZ1：本區(qū)內(nèi)各物體不可能遭受直接雷擊，電磁場有可能衰減；LPZ2：后續(xù)防雷區(qū)，電磁場有進一步的減小。一個被保護的區(qū)域，從電磁兼容的觀點來看，由外到內(nèi)可分為幾級保護區(qū)，最外層是0級，是直接雷擊區(qū)域，危險性最高；越往里，則危險程度越低。2023/2/63810、雷電參數(shù)簡介－雷電流波形T1：波頭時間T2：半峰值時間Ip：峰值電流主要雷電測試波形：8/20us、10/350us（電流波）；10/700us、（電壓波）等。T1T21010050I%Ipeakt2023/2/63911通信系統(tǒng)遭到雷電危害的方式直擊雷感應雷雷電侵入波2023/2/640直接雷a、直接雷一b、直接雷二天饋線高電位引入；大電流引入2023/2/641設備間互聯(lián)的信號電纜設備間互連信號電纜感應雷2023/2/642雷電侵入波雷電侵入波低壓電力線2023/2/643機房內(nèi)設備之間的地電位差2023/2/644加裝電涌保護器（SurgeProtectionDevice）電涌保護器（SPD）是抑制傳導來的線路過電壓和過電流裝置也稱為避雷器，正常時呈高阻抗，并聯(lián)在設備電路中，對設備工作無影響。當受到雷擊時，能承受強大雷電流浪涌能量而放電，呈低阻抗狀態(tài)，能迅速將外來沖擊過量能量全部或部分泄放掉，響應時間極快，瞬間又恢復到平時高阻狀態(tài)。2023/2/64512、通信電源系統(tǒng)雷電防護及措施

直擊雷防護常規(guī)直擊雷防護的方式一般采用“引雷性”，主要靠架高接閃器來主動引雷泄放入地。感應雷防護據(jù)統(tǒng)計，通信電源系統(tǒng)受雷擊損壞，絕大部分是由感應雷造成的。由于通信電源系統(tǒng)接口較多、線路較長等原因，給雷電電磁脈沖（LEMP）的耦合提供了條件。電源線接口，信號傳輸接口、天饋線接口等是感應脈沖侵入的主要通道。通信電源系統(tǒng)防雷保護的主要措施

微波站和衛(wèi)星地球站，采用高壓架空線的市電高壓引入線路進站端上方宜設架空避雷線；城區(qū)內(nèi)的電信局，市電高壓引入線路宜采用地理電力電纜進入通信局；電力變壓器高、低壓側均應各裝一組避雷器，避雷器應盡量靠近變壓器裝備

2023/2/646通信電源系統(tǒng)防雷措施2023/2/64713、保護接地線的線徑設備額定工作電流防雷抗偶然外力碰觸2023/2/648

※常見接地問題解答機房內(nèi)無保護接地排，配電柜-48V正極排能否當做保護地排？首先應提倡重新加工安裝機房保護接地排。如特殊原因確實果無法提供機房保護接地排時，可以考慮將機房AC/DC電源設備的48V正極排當做機房的保護接地排。但是前提條件是：必須保證AC/DC電源設備的電源48V正極排是可靠接地大地的!2023/2/649機房無保護接地排，能否通過交流電源的PE接地小型臺式終端設備、或低端設備，用戶家庭或辦公環(huán)境，設備功耗很小，采用