-通信接地与防雷

2019/12/41通信接地与防雷曹军岗2014年10月2019/12/42主要内容一、概述二、接地的作用及分类三、接地系统四、接地电阻五、通信电源系统的防雷保护2019/12/43一、概述1、接地系统在通信电源系统中的地位接地系统是通信电源系统的重要组成部分，它不仅直接影响通信的质量和电力系统的正常运行，还起到保护人身安全和设备安全的作用。2、几个概念接地接地就是将电气设备的某一可导电部分与大地作电气连接或金属性连接，称电气接地，简称接地。接地系统接地系统就是在规定区域内由所有互相连接的多个接地连接组成的系统电气地大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体，它拥有吸收无限电荷的能力，而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变，因此适合作为电气系统中的参考电位体。这种“地”称为电气地2019/12/44地电位地电位是指流散区以外的土壤区域。在接地极分布很密的地方，很难存在电位等于零的电气地。试验证明：在距单根接地极或碰地处20m以外的地方，电位已趋于零。这个电位为零的电气地，在工程上就叫做地电位。逻辑地在电子设备中，各级电路电流的传输、信息转换要求有一个参考的电位，这个电位还可防止外界电磁场信号的侵入，常称这个电位为“逻辑地”。跨步电压跨步电压：就是指电器设备发生接地故障时，在接地电流入地点周围电位分布区行走的人，其两脚之间的电压。2019/12/453、接地系统应具备的功能防止电气设备事故时故障电路发生危险的接触电位和使故障电路开路；保证系统的电磁兼容（EMC）的需要，保证通信系统所有功能不受干扰；提供以大地作回路的所有信号系统一个低的接地电阻；提高电子设备的屏蔽效果；减低雷击的影响，尤其在高层通信大楼和山上微波站的防雷影响更大。2019/12/464、接地系统的组成接地系统由接地体、接地引线、地线排、接地配线、设备机房地线排、机房汇流排、接地分支和设备接地端等构成。地接地体接地引入线地线排接地配线接地系统由五部分组成图7.1接地系统的组成2019/12/47接地体接地体又称接地电极，它是指使通信局（站）各地线电流汇入大地扩散和均衡电位而设置的与土地物理结合形成电气接触的一个或一组导电体。它通常采用圆钢或角钢，也可采用铜棒或铜板接地引入线接地引入线就是把接地电极连接到地线盘（或地线汇流排）上去的导线。在室外与土壤接触的接地电极之间的连接导线则形成接地电极的一部分，不作为接地引入线地线排地线排又称地线汇流排，它是专供接地引入线汇集的小型配电板或母线汇接排，同时，地线排通过接地配线与设备机房地线排相连。接地配线接地配线就是把必须接地的建筑物内分布设备的各个部分连接到设备机房地线排并且将设备机房地线排连接到地线排上去的导线2019/12/48二、接地的作用及分类1、接地的作用接地的作用是防止人身遭受电击、避免设备和线路遭受损坏，同时防止静电损害电子设备器件和防止雷电引入损坏各种电子设备，提高通信设备和其他电子设备的屏蔽效果，保障电源系统和通信系统正常运行。通信站蓄电池正极接地的作用电话局蓄电池组-48或-24V系正极接地，其原因是减少由于继电器或电缆金属外皮绝缘不良时产生的电蚀作用接地可避免触电对人体造成危害为了避免触电事故，需要采取各种安全措施，而其中最简单有效和可靠的措施是采用接地保护。就是将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接重复接地的作用以防止因保护线断线而造成的危害2019/12/492、接地的分类保护性接地保护接地•保护接地又称为防电击接地。当交流设备的绝缘损坏时，会使平时不带电的外露导体部分（金属外壳）带电，从而危害到人身安全防雷接地•防雷接地是为了防止建筑物或通信设施遭受到直击雷、雷电感应以及沿管线传入的高电位等引起的破坏性后果，而采取把雷电流安全泄掉的接地系统防静电接地•防静电接地是将静电荷引入大地，防止由于静电荷积聚对人体和设备造成危害防电蚀接地•防电蚀接地是在地下埋设金属作为牺牲阳极或阴极，保护与之连接的金属体2019/12/410功能性接地工作接地•在交流电力系统中，运行需要的接地称为交流工作接地。交流工作接地一般在中性点；•直流工作接地通常是指通信局（站）直流电源的一极接地（如-48V系统电源正极接地）电力系统的中性点电力系统的中性点是指星形连接的变压器或发电机的中性点。工作接地指电力系统中性点接地方式，也就是常说的电力系统中性点运行方式。工作接地又可分为交流工作接地和直流工作接地2019/12/4113、中性点接地方式我国电力系统中普遍采用的3种中性点接地方式中性点直接接地主要优点是：单相接地时，其中性点电位不变，非故障相对地电压接近于相电压（可能略有增大），因此降低了电力网绝缘的投资，而且电压越高，其经济效益也越大。2019/12/412中性点不接地主要优点是运行可靠性高。单相接地时，不能构成短路回路，接地相电流不大，电力网线电压的大小和相位关系仍维持不变，但非接地相对地电压升为线电压2019/12/413中性点经消弧线圈接地当中性点不接地系统单相接地电流较大时，可采用中性点经消弧线圈接地。根据消弧线圈的电感电流对接地电容电流补偿程度，有三种补偿方式：（1）全补偿；（2）欠补偿；（3）过补偿。2019/12/414保护接零在中性点直接接地的三相四线制380/220V电力网中，保证维护安全的方法是采用保护接零，即将用电设备的金属外壳与电源（发电机或变压器）的接地中性线作金属性连接，并要求供电给用电设备的线路，在用电设备一相碰壳时，能够在最短的时限内可靠地断开。屏蔽接地屏蔽接地用于将电气干扰源引入大地，保证系统电磁兼容性的需要信号接地信号接地是为了保证信号具有未定的基准电位而设置的接地。2019/12/4154、接地的分类一、按用途分直流接地系统工作地保护地交流接地系统测量接地系统防雷接地系统二、按形式上分分设合设交流直流建筑防雷工作地保护地图1.2接地的分类2019/12/416三、、接地系统1、分设接地系统分设接地系统又称分散接地系统，它是将一个通信局（站）的交流接地系统、直流接地系统和防雷接地系统分别安装设置，互不连接，并且在距离上分开20m以上的接地系统。油机发电机建筑防雷接地高低压避雷器高压柜油机屏低压屏变压器通信电源铅皮交流屏整流器直流屏电池地线交流接地重复接地直流地线测量地线机房地线直流地线测量地线地线箱图1.3通信局（站）分设接地系统示意图2019/12/417分散接地系统存在的问题雷电易使装置设备产生过电压•雷浪涌电流在这些分离的接地体之间产生电位差，使装置设备产生过电压。各接地系统间相互影响增大•外界电磁干扰日趋增大，使各接地系统间相互影响增大接地装置数量过多•接地装置数量过多，无法在地盘狭窄的闹市区的建筑物周围找到合适的地线场地，导致打入土壤的接地体过密排列，不能保证相互间所需的安全间隔，以造成接地系统间相互干扰现代建筑的使用，很难把各接地系统真正分开•在实际施工中由于走线架、建筑物内钢筋等导电体的存在，很难把各接地系统真正分开，达不到分设的目的不易施工和使用2019/12/4182、联合接地系统联合接地是综合考虑各个系统、各种设备的接地要求，把工作接地、保护接地和建筑防雷接地互联，共同使用同一地网的接地方式油机发电机建筑防雷接地高低压避雷器高压柜油机屏低压屏变压器通信电源铅皮交流屏整流器直流屏电池地线地网测量1机房地线测量2地线箱保护地线交流零线备用图1.4通信局（站）联合接地系统示意图2019/12/419联合接地系统的组成由大地、接地体、接地引入、接地汇集线和接地线组成接地体（地网）无线设备传输设备交换设备总配线架电源设备天线避雷针建筑钢筋垂直接地总汇接线水平接地分汇接线接地引入线图1.5联合接地方式示意图2019/12/420联合接地的优点消除危及设备的电位差•采用联合接地系统，地电位均衡，同层各地线系统电位大体相等，消除危及设备的电位差。当发生地电位上升时，设备间基本上不存在电位差•全局按一点接地原理采用一个接地系统（地网），当发生地电位上升时，各处的地电位一齐上升，在任何时候，基本上不存在电位差。消除了地线系统的干扰•通常依据各种不同电特性设计出多种地线系统，彼此间存在相互影响，而采用一个接地系统之后，使地线系统做到了无干扰。电磁兼容性能变好•由于强电、弱电，高频及低频电都是等电位，又采用分屏蔽设备及分支地线等方法，所以提高了电磁兼容性能。2019/12/421机房PS电源系统-+-48DC+-防雷器防雷地保护地直流工作地交流重复地表示“三地合一”L220/380V电力线LLN2019/12/422防雷器整流器直流母线L（相线）N（中性线）E（地线）a－防雷地线b－直流工作地线c－保护地线d－机柜内接地排f－接地引线g－用户接地排abcgdf接地体“三合一”机柜图1.6单柜系统接地方法2019/12/423防雷器整流机柜直流母线L（相线）N（中性线）E（地线）a－防雷地线b－直流工作地线c－保护地线d－机柜内接地排f－接地引线g－用户接地排abcgdf接地体交流直流配电机柜c图1.7双柜系统接地方法2019/12/424防雷器整流机柜直流母线L（相线）N（中性线）E（地线）a－防雷地线b－直流工作地线c－保护地线d－机柜内接地排f－接地引线g－用户接地排abcgdf接地体交流配电机柜直流配电机柜cc图1.8三柜系统接地方法2019/12/425四、接地电阻1、接地系统的电阻接地系统的电阻是由土壤电阻和接地体之间的接触电阻及接地体本身的电阻三部分电阻的总和。在接地系统电阻中，起决定性作用的是接地体附近的土壤电阻。因为一般土壤的电阻都比金属大几百万倍。2、接地电阻组成接地引线电阻接地引线一般是有相应截面的良导体，故其电阻值是很小接地体本身电阻大部分的接地体采用钢管、角钢、扁钢或钢筋等金属材料，其电阻值也是很小的接地体与土壤的接触电阻由土壤的湿度、松紧度及接触面积的大小决定接地体周围呈现电流区域内的散流电阻2019/12/4263、影响接地电阻的因素土壤的性质土壤的温度施工时，将接地体埋设在冻土层以下，避免产生大的接地电阻土壤的湿度一般地讲，湿度增加会使土壤电阻率明显减小土壤的密度土壤受到的压力越大，其内部颗粒越紧密，电阻率就会减小土壤的化学成分土壤中含有酸、碱、盐等化学成分时，其电阻率就会明显减小季节对土壤电阻率的影响一般冬季土壤电阻率最大，夏季最小2019/12/4274、人工降低接地电阻的方法接地装置的接地电阻难以达到要求值时，要采用人工降低接地电阻的办法来解决问题。如采用增大地网面积、置换土壤、埋深电极、使用降阻剂、地网外引到附近土壤电阻率较低的地带等方法来改善接地条件。换土法将电阻率高的砂砾土运走，换上比原来土壤电阻率小得多的土壤，可以是粘土、泥炭、黑土等，必要时可以使用焦炭粉和碎木炭。层叠法在地体的周围，挖一个坑，然后在上面交替地铺上6～8层土壤（可混入焦炭、木炭等）及食盐。化学降阻剂法化学降阻剂敷在接地电极和自然土壤之间，相当于增大了接地体的几何尺寸，扩大电极与良导体的总接触面积，减小接触电阻。2019/12/4285、接地装置的埋设与接地电阻的测量接地体和接地导线的选择接地体的地埋形式分为水平接地体和垂直接地体•水平接地体埋于地中的表层，有扁钢、线缆及其金属包皮和埋入基础内的导体等。•垂直接地体埋于较深的土壤内，有钢棒、钢管、混凝土柱内的钢筋、自流井管等接地导线的选定要从机械强度、耐腐蚀性及电流容量三方面来考虑埋设接地装置的施工要求坚固牢靠电气连接可靠焊接点牢固并进行防腐处理便于测试通信系统的接地电阻要求不大于4Ω，对于与防雷装置的共用接地，则一般要求不大于1Ω。2019/12/429接地电阻的测量接地电阻的测量，一般采用•三极测试法–三极测试法按使用仪器分又为电流表-电压表法；接地电阻测量仪测试法•