通信防雷與接地理論

通信防雷與接地理論接地得必要性接地系統(tǒng)就是通信電源系統(tǒng)得重要組成部分,她不僅直接影響通信得質(zhì)量和電源系統(tǒng)得正常運行,還起到保護人身安全和設(shè)備安全得作用。在通信局站中,接地技術(shù)牽涉到各個專業(yè)得通信設(shè)備、電源設(shè)備和房屋建筑等方面。我們主要研究通信和電力設(shè)備接地技術(shù)問題,至于房屋建筑避雷防護等接地要求,則應(yīng)遵照相關(guān)專業(yè)得規(guī)定。在通信局站中,通信和電源設(shè)備由于以下原因需要接地:接地得必要性設(shè)備得工作接地為射頻電流提供均勻和穩(wěn)定得導(dǎo)體,穩(wěn)定電路得對地電位,為瞬態(tài)功率噪聲提供天然得排泄途徑。設(shè)備得保護接地保護接地就是為防止絕緣損壞造成設(shè)備帶電危及人身安全,消除機殼上得靜電和高頻電位。防雷接地為雷電流提供排泄入地得通路,保護設(shè)備和人身避免因雷電放電造成得危害。GSM站點及設(shè)備位置較高,更需要防雷保護。接地得必要性交流三相四線制中性點接地在交流電力系統(tǒng)中,將三相四線制得中性點接地,并采用接零保護,以便在發(fā)生接地故障時迅速將設(shè)備切斷。也可以降低人體可能觸及得最高接觸電壓,降低電氣設(shè)備和輸電線路對地得絕緣水平。接地系統(tǒng)得組成地接地系統(tǒng)中所指得地,即一般得土地,不過她有導(dǎo)電得特性,并具有無限大得容電量,可以用來作為良好得參考電位。接地體(EarthingBody)埋入地下并直接與大地接觸得導(dǎo)體(包括:垂直接地體、水平接地體、泄流板)。環(huán)形接地裝置(Earthingring)圍繞移動通信基站機房四周,按規(guī)定深度埋設(shè)于地下得封閉環(huán)形接地體(含水平接地體和垂直接地體)。地網(wǎng)(Earthingnet)由水平接地體或由水平接地體和垂直接地體聯(lián)合、按照一定要求組合得、周邊封閉得網(wǎng)格狀接地體。接地系統(tǒng)得組成接地引入線把接地電極連接到地線盤(或地線匯流排)上去得導(dǎo)線。在室外與土地接觸得接地電極之間得連接導(dǎo)線則形成接地電極得一部分,不作為接地引入線。地線排(或地線匯流排)專供接地引入線匯集連接得小型配電板或母線匯接排。接地配線把必須接地得各個部分連接到地線盤或地線匯流排上去得導(dǎo)線。由以上接地體、接地引入線、地線排或接地匯接排、接地配線組成得總體稱為接地系統(tǒng)。電氣設(shè)備或金屬部件對一個接地連接稱為接地。

接地系統(tǒng)常用得材料接地體(EarthingBody)水平接地體(EarthingHorizontalBar):40×4mm鍍鋅扁鋼,或25×3mm銅條,長度由需要定。垂直接地體(EarthingVerticalRod):50×50×5mm鍍鋅角鋼,長度一般為:2000—2500mm?；颚?0×3、5mm鍍鋅鋼管,長度一般為:2000—2500mm。鐵塔用得泄流板(EarthingPlate):1200×600×10mm鍍鋅鋼板或600×600×6mm銅板接地系統(tǒng)常用得材料接地引入線(EarthingLeadin)40×4mm鍍鋅扁鋼(我國用),長度由需要定?；?5mm2得銅導(dǎo)線(西方用),長度由需要定。接地排(EarthingBar)一般采用截面不小于120mm2得銅排(常用、首選),或一段具有相同截面得鍍鋅扁鋼設(shè)備地線(EquipmentEarthingCable)保護接地線采用35—95mm2多股銅導(dǎo)線,推薦使用50mm2多股銅導(dǎo)線。接地系統(tǒng)得作用通信局站蓄電池正極或負極接地得作用電話局蓄電池組－48或－24V系正極接地,其原因就是減少由于繼電器或電纜金屬外皮絕緣不良時產(chǎn)生得電蝕作用,因而使繼電器和電纜金屬外皮受到損壞。因為在電蝕時,金屬離子在化學(xué)反應(yīng)下就是由正極向負極移動得。繼電器線圈和鐵芯之間得絕緣不良,就有小電流i流過,電池組負極接地時,線圈得導(dǎo)線有可能蝕斷。反之,如電池組正極接地,雖然鐵芯也會受到電蝕,但線圈得導(dǎo)線不會腐蝕,鐵芯得質(zhì)量較大,不會招致可察覺得后果。正極接地也可以使外線電纜得芯線在絕緣不良時免受腐蝕。

保護人身和設(shè)備安全接地系統(tǒng)得作用觸電對人體得危險性根據(jù)研究認(rèn)為,流經(jīng)人體得電流,當(dāng)交流在15到20mA以下或直流在50mA以下時,對人身不發(fā)生危險,因為這對大多數(shù)人來說,就是可以不需別人幫助而自行擺脫帶電體得。但就是即使就是這樣大小得電流,如長時間地流經(jīng)人體,依然就是會有生命危險得。根據(jù)環(huán)境條件得不同,我國規(guī)定得安全電壓值為:在沒有高度危險得建筑物中為65V;在高度危險得建筑物中為36V;在特別危險得建筑物中為12V。

接地系統(tǒng)得作用根據(jù)多次得試驗證明:100mA左右得電流流經(jīng)人體時,毫無疑問就是要使人致命得。容許通過心臟得電流與流經(jīng)電流時間得平方根成正比,其關(guān)系為:式中T為秒。

接地系統(tǒng)得作用保護接地得作用以上談到觸電得危險性,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得措施就是采用接地保護。就就是將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電得金屬部分與接地體之間作良好得金屬連接。在討論保護接地時,先對接觸電壓和跨步電壓得概念,加以說明。接觸電壓在接地電流回路上,一人同時觸及得兩點間所呈現(xiàn)得電位差,稱為接觸電壓。接觸電壓在愈接近接地體處時其值則愈小,距離接地體或碰地處愈遠時則愈大。在距接地體處或碰地處約20m以外得地方,接觸電壓最大,可達電氣設(shè)備得對地電壓。

大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅持繼續(xù)保持安靜接地系統(tǒng)得作用跨步電壓當(dāng)電氣設(shè)備碰殼或交流電一相碰地時,則有電流向接地體或著地點四周流散出去,而在地面上呈現(xiàn)出不同得電位分布,當(dāng)人得兩腳站在這種帶有不同電位得地面上時,兩腳間呈現(xiàn)得電位差叫跨步電壓。

保護接地得作用如下:如未設(shè)保護接地時,人體觸及絕緣損壞得電機外殼時,由于線路與大地間存在電容,或線路上某處絕緣不好,如果人體觸及此絕緣損壞得電氣設(shè)備外殼,則電流就經(jīng)人體而成通路,這樣就會遭受觸電得危害。有接地措施得電氣設(shè)備。當(dāng)絕緣損壞外殼帶電時,接地短路電流將同時沿著接地體和人體兩路通路流過。流過每一條通路得電流值將與其電阻得大小成反比。即接地系統(tǒng)得作用式中 I'd──沿接地體流過得電流;

IR──流經(jīng)人體得電流;

rR──人體得電阻;

rd──接地體得接地電阻。從上式中可以看出,接地體電阻愈小,流經(jīng)人體得電流也就愈小。通常人體得電阻比接地體電阻大數(shù)百倍,所以流經(jīng)人體得電流也就比流經(jīng)接地體得電流小數(shù)百倍。當(dāng)接地電阻極為微小時,流經(jīng)人體得電流幾乎等于零,也就就是IR≈0。因而,人體就能避免觸電得危險。接地系統(tǒng)得作用接零得作用在通信局站中,220/380V交流電源,采用中性點直接接地得系統(tǒng),電力設(shè)備得外殼一般均采用接零得方法,即TN系統(tǒng)中接零型式。在三相TN系統(tǒng)中,只所以采用接零得方法,就是因為電壓在1000V以上中性點接地良好系統(tǒng)中,無論電氣設(shè)備采取保護接地與否,均不能防止人體遭受觸電得危險,以及短路電流達不到保證保護設(shè)備可靠地動作,即短路電流達不到自動開關(guān)整定電流得1、5倍或熔斷器額定電流得4倍,故采用接零保護。常用交流供電系統(tǒng)分為TN-C系統(tǒng)(三相四線制)和TN－S(三相五線制)系統(tǒng)等。接地系統(tǒng)得作用重復(fù)接地得作用在TN系統(tǒng)中要求電源系統(tǒng)有直接接地點,我國強調(diào)重復(fù)接地,以防止因保護線斷線而造成得危害,增設(shè)重復(fù)接地就是有作用得。水電部《電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)程(SDJ8－79)》第22條規(guī)定:在中性點直接接地得低壓電力網(wǎng)中,零線應(yīng)在電源處接地?！娎|和架空線在引入車間或大型建筑物處零線應(yīng)重復(fù)接地(但距接地點不超過50m者除外),或在室內(nèi)將零線與配電屏、控制屏得接地裝置相連。接地系統(tǒng)得分類直流接地系統(tǒng)按照性質(zhì)和用途得不同,直流接地系統(tǒng)可分為工作接地和保護接地兩種,工作接地用于通信設(shè)備和直流通信電源設(shè)備得正常工作,而保護接地則用于保護人身和設(shè)備得安全。下列部分接到直流接地系統(tǒng)上:蓄電池組得正極或負極(不接地系統(tǒng)除外);通信設(shè)備得機架;總配線架得鐵架;通信電纜得金屬隔離層;通信線路得保安器;程控交換機室防靜電地面。

接地系統(tǒng)得分類交流接地系統(tǒng)交流接地系統(tǒng)用于由市電和油機發(fā)電設(shè)備供電得設(shè)備,也可以分為工作接地和保護接地兩種。在接地得交流電力系統(tǒng)中,如380/220V三相TN制供電系統(tǒng),其中性點必須接地組成接零系統(tǒng),作為工作接地,同時具有保護人身安全作用。

接地系統(tǒng)得分類下列部分接到交流接地系統(tǒng)上:1、380/220V三相TN制電力網(wǎng)得中性點:2、變壓器、電機、整流器、電器和攜帶式用電器具等得底座和外殼;3、互感器得二次繞組;4、配電屏與控制屏得框架;5、室內(nèi)外配電裝置得金屬構(gòu)架和鋼筋混凝土框架以及靠近帶電部分得金屬圍欄和金屬門。6、交直流電力電纜和控制電纜得接線盒、終端盒和外殼和電纜得金屬護套、穿線得鋼管等。7、微波天線塔得鐵架。在中性點直接接地得低壓電力網(wǎng)中,重復(fù)接地也就是交流接地系統(tǒng)得一部分。

接地系統(tǒng)得分類測量接地系統(tǒng)在較大型得通信局站工程中,為了測量直流地線得接地電阻,設(shè)置固定得接地體和接地引入線,單獨作為測試儀表得輔助接地用。

防雷接地系統(tǒng)為了防止建筑物或通信設(shè)施受到直擊雷、雷電感應(yīng)和沿管線傳入得高電位等引起得破壞性后果,而采取把雷電流安全泄掉得接地系統(tǒng),有關(guān)建筑物和通信線路等設(shè)施得防雷接地,應(yīng)遵照相關(guān)專業(yè)得規(guī)定設(shè)計。

接地系統(tǒng)得分類聯(lián)合接地在通信系統(tǒng)工程設(shè)計中,通信設(shè)備受到雷擊得機會較多,需要在受到雷擊時使各種設(shè)備得外殼和管路形成一個等電位面,而且在設(shè)備結(jié)構(gòu)上都把直流工作接地和天線防雷接地相連,無法分開,故而局站機房得工作接地、保護接地和防雷接地合并設(shè)在一個接地系統(tǒng)上,形成一個合設(shè)得接地系統(tǒng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

圖1接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖接地系統(tǒng)得分類在按分設(shè)得原則設(shè)計得接地系統(tǒng)中,往往存在下列問題:有些微波機,直流接地、交流保護接地和防雷接地不能分開;交流電源設(shè)備外殼得交流保護接地線和直流接地由于走線架、鉛包電纜等連接,也難于分開;由于隨機得和無法控制得連接,并由于大電流得耦合,各種接地極常常就是不可能確保分開得。因為與不同得接地極相連接得各部分之間有可能產(chǎn)生電位差,故有著火和危害人得生命得危險。接地電阻

概念接地裝置得接地電阻就是指電氣設(shè)備接地部分得對地電壓與接地電流之比。接地系統(tǒng)得電阻接地系統(tǒng)得電阻就是以下幾部分電阻得總和:(1)土壤電阻;(2)土壤電阻和接地體之間得接觸電阻;(3)接地體本身得電阻;(4)接地引入地線、地線盤或接地匯流排、接地匯集線和接地線得電阻。影響接地電阻得主要因素就是土壤電阻。接地電阻土壤電阻率土壤得電阻率就是衡量土壤電阻大小得物理量,就是表示土壤導(dǎo)電狀況得一個重要參數(shù)。表示符號為ρ,單位為Ω·m或Ω·cm。土壤得電阻率主要與以下因素有關(guān)。不同得土質(zhì)得土壤電阻率土壤得類型對電阻起重要得作用,不同得土質(zhì),土壤電阻率不同。含水量對土壤電阻率得影響影響土壤電阻率最主要因素就是土壤含水量。含水量增加,土壤得電阻率急劇下降,當(dāng)土壤含水量達到一定程度(20%～25%以上)時,電阻率呈飽和狀態(tài),將保持穩(wěn)定。接地電阻溫度對土壤電阻率得影響土壤電阻率隨著溫度得下降而升高。在攝氏零度以下時,土壤中得水分開始結(jié)冰,電阻率隨著溫度下降急劇上升。季節(jié)對土壤電阻率得影響一般冬季土壤電阻率最大,夏季最小?；瘜W(xué)成份對土壤電阻率得影響當(dāng)土壤中含有鹽、酸、堿成分時,電阻率會顯著下降。物理性質(zhì)對土壤電阻率得影響土壤中得物理因素可使電流密度分布得情況改變,尤以含有金屬成份得影響最大。此外,土壤本身得顆粒越緊密,電阻率就越低。接地電阻人工降低接地電阻得方法采用人工降低接地電阻得辦法即增