通信防雷与接地系统ppt课件

1、通讯防雷与接地系统通讯防雷与接地系统运转维护部运转维护部二一一年五月二一一年五月代维任务应知应会技艺培训资料代维任务应知应会技艺培训资料概述概述一、目的一、目的 系统了解防雷及接地知识系统了解防雷及接地知识 尽力保证人身和设备平安尽力保证人身和设备平安二、原那么二、原那么 简单引见系统实际，准确论述维护细节简单引见系统实际，准确论述维护细节 结合日常维护消费，指点代维实践任务结合日常维护消费，指点代维实践任务 随着高新技术的迅猛开展，由雷击引起的灾祸事故正呈现出上升的趋势。到目前为止，雷电作为一种强大自然力的迸发，尚无法有效地加以制止，人们力所能及的任务是设法限制雷击所呵斥的破坏作用，将雷击的

2、危害减小到尽能够低的限制。 为更有效地防止雷击灾祸，首先要分析雷电及其雷电电磁脉冲发生的物理过程，认识其成灾规律，从而选用适当的防护器件和安装，设计实施合理的雷电防护系统。由于雷电作为一种破坏要素时，其呈现方式以及破坏的途径不是单一的，比较行之有效的方法是按照防止直接雷击、感应雷击等设计一个综合的雷电防护系统，对一切进雷通道的雷电破坏能量分别采用接闪、分流、均压、屏蔽、接地等手段，对建筑物及其内电子设备进展全方位维护。雷电防护根底知识雷电防护根底知识 1、雷电活动与地域的关系就雷电活动的地域分布而言，雷电发生的次数是山区多于平原，平原多于沙漠，陆地多于湖海，热而潮湿地域多于冷而枯燥的地域；随着

3、纬度的不同，落地雷与云间放电的比例亦有不同：低纬度地域的热带雷暴，其云底高度较高，平均每产生一次落地雷，就有数十次云间放电出现；但在中、高纬度地域，落地雷与云间放电的次数大体相当。土壤导电率不同的地域，落地雷发生的频率明显不同。土壤导电情况越好，落地雷发生的频率越高。如盐场、河床、池沼等地域。长江以北地域平均每年有40个雷电日，长江以南地域平均每年有50个雷电日。2、雷电活动与气候的关系雷电活动的时间分布而言，夏季是雷电活动的顶峰期；每天雷电活动的平均情况那么是下午和上半夜多于上午和下半夜。雷电防护根底知识雷电防护根底知识 雷电防护根底知识雷电防护根底知识 3、雷电活动与地面物的关系。带电体放

4、电的客观规律使得雷电活动即使在同一地域也有一定选择性。普通而言，容易蒙受雷击的地方有：建筑物突出部位：屋脊、屋角、山墙、烟囱、各种无线电天线挺拔突出的建筑物，如各种塔、架等；排除导电尘埃的建筑物和废气管道等；建筑群中特别潮湿和地下水位高的地方，埋设有金属管道或内部有大量金属设备的厂房；地下有金属矿物的地带；山口与风口的特殊地形构成的雷暴走廊；开阔地上的大树、山地的输电线路等；平原地域独立的房屋、草垛等。 雷电活动与地面物的关系可归纳为:地面突出物易遭雷击；地面导电性好的物体易引雷。雷电活动的规律和雷击的选择性，是防雷设计的一个重要参考要素。设计人员应根据本地域的详细情况，因地制宜，以提高设计的

5、平安系数。雷电防护根底知识雷电防护根底知识 雷暴日NkYD 5098-2005Nk25天少雷区天少雷区Nk25天中雷区天中雷区Nk40天多雷区天多雷区Nk90天强雷区天强雷区雷电强度的统计雷电强度的统计40%5%4%1%50% 200 kA雷击强度的定义和统计雷击强度的定义和统计雷电防护根底知识雷电防护根底知识直击雷 直接雷击简称直击雷，是指雷云对地面上的建筑物或其他物体等的直接放电。直击雷的防护原那么主要是设法使雷电流迅速泻放到大地中去。通常采用避雷针、避雷带、避雷网或避雷笼网等避雷安装进展防护。避雷安装普通由接闪器、引下线和接地安装三部分组成。 雷电防护根底知识雷电防护根底知识 1、接闪器

6、的根本方式有避雷针、避雷带、避雷网和避雷笼网等。 避雷针即针状接闪器，这是一种全维护方式。由于避雷针与大地有良好的电气衔接，能把积存的电荷能量迅速泄放，使雷击而呵斥的过电压时间大大的缩短，从很大程度上降低了雷击的危害性。避雷针必需有足够可靠，接地电阻尽量小的引下线接地安装与其配套，否那么反而增大雷击的损害程度。避雷带是沿建筑物边缘敷设的接地金属带，通常用于普通建筑物防雷维护。避雷网相当于纵横交错的避雷带迭加在一同，这是接近于全维护的一种方式，普通用于重要建筑物的防雷维护。 避雷笼网是覆盖着整个建筑物的金属笼。根据法拉第原理，金属笼网对于雷电能起到均压和屏蔽作用。接闪时，笼网上出现高电位，而笼内

7、空间的电场强度为零，笼上各处电位相等，构成一个等电位体，维护笼内人身和设备的平安。避雷笼网通常是利用建筑物的构造主筋构成的，并将整座建筑物的金属体如各种管道、构架、电缆金属外皮等与避雷笼网衔接在一同，以到达理想的防雷维护作用。这种防雷维护方式不仅处理了建筑物防遭直击雷和感应雷的问题，而且处理了高层建筑物虽装设了避雷针仍出现雷电侧击的问题，既经济又不破坏建筑物的美观。大型建筑物常采用避雷笼网进展防雷维护。雷电防护根底知识雷电防护根底知识 2、引下线是衔接接闪器和接地安装的导线，敷设于房顶和建筑物墙壁上。引下线应尽量防止弯曲，应选择最短途径接到接地体上。引下线的作用是将接闪器接闪的雷电流平安的引导

8、入地。引下线不得少于两根，并沿建筑物周围对称均匀布置。对于框架构造的建筑物，可利用其内的钢筋作为防雷引下线。采用多根引下线不但提高了防雷安装的可靠性，更重要的作用是多根引下线的分流作用可大大降低每根引下线的沿线压降，减少侧击危险。另一个目的是为了让雷电流均匀入地，便于地网疏散，以平衡地电位。同时，均匀对称布置可使引下线泻流时产生的强电磁场在引下线所包围的建筑物内相互抵消，减小感应雷击的危险。 3、接地安装由接地线与接地体组成。接地线是衔接引下线与接地体的一段导线。接地体是指埋在土壤中起散流作用的导体。雷电流经过接地体发散到大地中去。多根接地体应衔接成环形地网，引下线应衔接在环形地网的周围，这样

9、有利于雷电流的散流和内部电位的平衡。 雷电防护根底知识雷电防护根底知识感应雷 在雷云放电时因雷电流及其所产生的雷电电磁脉冲经过传导、感应和耦合等方式构成的暂态过电压及过电压波对设备呵斥危害的景象称为感应雷击，简称感应雷。习惯上将经由传输线路感应耦合包括静电感应耦合和电磁感应耦合并沿传输线引入设备的雷电过电压波称为线路来波。而经由空间传播耦合主要是电磁感应耦合至设备的雷电过电压称为感应电磁脉冲。因泻流时地电位升高在各地网之间构成电位差而引入设备主要是传导阻抗耦合的雷电过电压波称为地电位还击。以上由雷云放电引发的线路来波、感应电磁脉冲、地电位还击通称为二次雷击，也就是感应雷击。 感应雷侵入设备的途

10、径很多，可以经过进出建筑物的各种传输线及各种金属管道如电力线、信号线、电缆线、供水管道、供气管道、供暖管道等、接地安装、以及空间传播等途径引入。暂态过电压和雷电电磁脉冲引入设备的方式主要有静电感应耦合、传导阻抗耦合、电磁感应耦合等方式。雷电防护根底知识雷电防护根底知识 当雷电流入地时，地电位升高，在不同接地点之间构成很高的电位差，该过电压会经过接地安装对设备呵斥还击，或经过设备之间的互连对其它设备呵斥还击。例如雷击基站天线铁塔避雷针时，雷电流产生过电压对设备的还击。雷击微波铁塔ll1ABCDA1地电位分布地电位分布ABCD等电位衔接等电位衔接等电位衔接雷电防护根底知识雷电防护根底知识 例：暂态

11、电位升高对进出屏蔽室的电源线或信号线等线路的还击。在该图中出于抗电磁干扰的目的，将某些重要电子设备安顿在由致密金属网封锁的屏蔽室内，屏蔽室与建筑物接地系统可靠衔接，为了让室内电子设备信号线与远处电子设备进展信号传输，在屏蔽体上开出小孔，供信号线进出。在发生直接雷击时，雷电流流过防雷接地系统时，屏蔽室暂态电位被抬高，而来自远处的信号线此时髦处于零电位，那么在小孔处，屏蔽体与信号线之间将出现很高的电压。这一高电压很容易将两者间气隙击穿，使信号线上也带上高电位，该高电位将会直接损坏室内的电子设备，它也将沿信号线传输到远处线路终端，损害终端处的电子设备。 Rch接地母线接地母线防雷系统防雷系统建筑物建

12、筑物信号线信号线屏蔽室屏蔽室i小孔小孔屏蔽室开孔处的还击雷电防护根底知识雷电防护根底知识 例：暂态电位升高在临近未受雷击的建筑物内引起还击。三座相临近的建筑物均分别与同一金属管道有接地衔接，三座建筑物的接地实践衔接在一同。当建筑物2遇到雷击时，雷电流将经过建筑物2的防雷系统引下线线和接地连线与金属管道等进入个建筑物的接地体，使个建筑物的暂态地电位都抬高，于是在没有采取暂态过电压维护措施的建筑物3中，带高电位的地线将会对其附近的电源线和通讯线发生还击，使得与这些线路相衔接的电气或电子设备遭到暂态高电位的损害。 建筑物建筑物2PE维护安装维护安装建筑物建筑物3通讯线通讯线220V金属管道金属管道建

13、筑物建筑物1维护安装维护安装临近未受雷击建筑物内的还击雷电防护措施雷电防护措施 防雷是一个系统工程，建筑物及其内电子设备的雷电防护是多方面的，它包括防止直接雷击和感应雷击，需求采取综合防护措施，这些措施主要包括接闪、均压、分流、屏蔽和接地等。 1、雷电的第一道防线是设法拦截闪电，截雷或吸引雷电的安装称为避雷安装，避雷安装由接闪器、引下线和接地安装组成。 2、均压Bonding即平衡衔接，或等电位衔接。为了防止雷电暂态电流途径与附近金属物体之间的击穿放电，需求对建筑物内的各种金属构件进展等电位衔接，即将建筑物内的设备、组件和元件的金属外壳或构架衔接在一同，并与建筑物的防雷接地系统相衔接，构成一个

14、电气上延续的整体，这样就可以在发生雷击时防止在不同金属外壳或构架之间出现暂态电位差，使得它们彼此之间等电位，并维持在地电位程度，这就是均压措施。 3、分流就是在一切从室外来的导线包括电源线、信号线、线等与接地体或接地线之间并联一种防雷维护器，当直击雷或感应雷在室外线路上产生的过电压循着这些导线进入室内时，防雷器短路，雷电流由此分流入地。 4、屏蔽就是用金属网、箔、壳或管子等导体把需求维护的对象包围起来，把雷电电磁脉冲从空间入侵的通道全部阻断。 5、任务接地是指为了使电子设备正常任务而设置的一个公共的零电位基准面；普通电器设备的金属外壳都是同内部带电部分绝缘的，一旦绝缘损坏，外壳便带电，为了防止

15、人体触及带电外壳而触电，将电机、电器的金属外壳和同金属外壳相连的金属构架与大地作电气上的衔接，称为维护接地 综上所述，有效雷电防护是全方位的系统工程，需求层层设防，综合防治。防雷器件防雷器件 放电管 火花隙：并联于需维护线路中，当侵入电气设备的雷电过电压波到达时，由于电气设备的绝缘性能优于避雷器的绝缘性能，避雷器火花间隙先行击穿放电，雷电流由此泻入大地，防止过电压波对电气设备的损害。 气体放电管：也是一种火花隙，密封在玻璃管或陶瓷外壳内，管内充入电气性能稳定的惰性气体如氩气或氖气，体积较小。气体放电管用于低压弱电设备防雷。气体放电管极间绝缘电阻大，寄生电容很小，对高频电子线路的雷电防护具有明显

16、优势。但放电管维护特性的主要缺乏之处在于其放电时延较大，动作灵敏度不够理想，对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效抑制。 从雷电过电压作用于放电管两端的时辰到管子实践放电时辰之间有一个延迟时间，该延迟时间称为呼应时间。假设被维护对象与避雷器的间隔较短，那么过电压波能够在放电管未动作限压时已到达被维护器件，那么这种时延过长的避雷器就起不到维护的作用，所以呼应时间是避雷器的一个重要技术目的。火花隙和气体放电管的特点和任务原理类似，存在续流及呼应时间长的缺陷。防雷器件防雷器件 压敏电阻 压敏电阻是一种以氧化锌ZnO为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻。以下图所示为压敏电阻的伏安特性曲线。在泻漏区间，

17、压敏电阻中电流很小，呈现出近似开路形状；在箝位任务区间，压敏电阻对过电压发扬箝位限压作用，其电流大，动态电阻很小；在过载区，压敏电阻严重过载，箝位功能恶化。压敏电阻具有非线性特性好、通流容量大、常态走漏电流小、残压程度低、动作呼应快和无续流等诸多优点，目前已被广泛运用于电子设备的雷电防护。压敏电阻的伏安特性过载区箝位任务区泻漏区10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 1041000500200100502010电流/A电 压/V防雷器件防雷器件 半导体二极管 齐纳二极管、雪崩二极管和暂态二极管都是任务在反向击穿区的二极管，从抑制

18、暂态过电压的角度来看，它们的性能大致是一样的，只是耐受暂态脉冲冲击才干和箝位电压程度等方面有所差别。由于它们具有箝位电压低和动作呼应快等显著优点，特别适宜于用作多级维护电路中最末几级维护元件。右图为半导体二极管的伏安特性。该伏安特性可划分为三个任务区，即正、反向区和击穿区。在正向区，它们与普通二极管一样，在很低的正向电压作用下，就可以有大量的多数载流子流过结区。在反向区，管子上接受的反向电压低于击穿电压时，管子中流过很小的反向漏电流。当管子上的反向电压到达击穿电压值后，它就击穿导通，进入击穿区。击 穿区反向电压URUZ反 向电 流IR正 向区反向区二极管伏安特性防雷器件防雷器件 元件 工程放电

19、管压敏电阻暂态抑制二极管走漏电流无小小续流有无无寄生电容小大(10010000pF)大(500010000pF)呼应时间慢较快25ns快(几十ps)通流容量大1100kA大0.1100kA较小(0.11kA)老化景象有有几乎没有损坏方式短路或开路短路或开路短路或开路抗干扰才干较强强弱箝位电压程度放电电压高中等低三种维护元件的性能比较 对于一些脆弱电子设备的防雷维护来说，采用单个维护元件经常无法满足要求，在这些维护场所下，需求将几种维护元件组合起来，构成多级维护电路才干到达要求。 防雷器件防雷器件压敏电阻：压敏电阻：电压高于电压高于385V时，电时，电阻下降，电压越高，阻下降，电压越高，电阻越小

20、电阻越小气体放电管：气体放电管：电压高于电压高于255V时，气时，气体击穿导通体击穿导通防雷空开：压敏电阻热击穿时，火线对零线短路，防雷空开跳开，防防雷空开：压敏电阻热击穿时，火线对零线短路，防雷空开跳开，防止线路着火。正常时必需合上！止线路着火。正常时必需合上！防雷器件防雷器件防雷器件防雷器件短路维护短路维护过流维护过流维护防雷器件防雷器件压敏电阻：窗口绿色：好窗口红色：坏气体放电管：难以直接判别！可长时间导通而不坏！直流防雷器：指示灯全亮：好指示灯不全亮：坏防雷及接地系统防雷及接地系统雷电危害的途径雷电危害的途径防雷及接地系统防雷及接地系统防雷及接地系统防雷及接地系统 6KV 75KV 2

21、.5KV 4KVB级C级A级A级防雷装置耐受冲击指标10KV380V供电线变压器交流屏通信电源分级防雷表示图分级防雷表示图防雷及接地系统防雷及接地系统ANCBD级防雷盒防雷片气体放电管防雷片防雷片PE防雷空开C级防雷器防雷检测防雷片防雷片防雷片CD接地分级防雷表示图分级防雷表示图防雷及接地系统防雷及接地系统 电位的高低是相对而言的，工程上经常需求有零电位参考点。当没有电流流过时，大地是等电位的，因此，人们就方便地以为大地为零电位，将其视作电位的参考点。假设将地面上的金属物体与大地结实地衔接，在没有电流流过的情况下，金属物体与大地间就没有电位差，该金属体就具有大地的电位零电位，这就是接地的含义。

22、换言之，接地就是将金属物体或电气回路的某一节点，经过导体与大地相连，使该物体或节点经常坚持等电位。接地主要有以下三方面的目的： 1、平安维护。接地的首要目的是平安维护，即在系统正常运转以及缺点交流电力缺点和直流电力缺点情况下，保证人身和设备的平安。详细而言，在供电系统缺点情况下，为缺点电流提供一条低阻抗的泻放通路，以使供电系统的缺点维护器件断路器、熔断器等能迅速动作或将外壳电位限制在平安值以下，从而到达保证人身和设备平安的目的。 2、雷电维护。即雷击情况下，为直击或/和感应产生的雷电流提供确定的泻放通路，从而防止雷电流窜入系统的其它敏感部件或区域，并最大限制地保证人身和设备的平安。 3、信号参

23、考。即为系统提供电位参考点，降低信号电路的噪声，为静电电荷提供泻放通路等。防雷及接地系统防雷及接地系统地接地体接地引入线地线排接地配线接地系统由接地系统由五部分组成五部分组成基站防雷及接地系统基站防雷及接地系统星型构造防雷及接地系统防雷及接地系统环形构造防雷及接地系统防雷及接地系统混合构造防雷及接地系统防雷及接地系统防雷及接地要求防雷及接地要求 1、接地参考点的设立 基站接地参考点选择正确与否是评价等电位衔接的一个重要环节，普通国内基站的接地是网状星型的方式，而国外基站的接地根本采用网状接地的方式其优点是减小在接地引线上能够产生的电位差。作为网状星型的方式参考点的选择非常重要，尚假设在设计时思

24、索不周，在雷击时会在接地引线上产生较大的电位差，这个电位差有时足以使设备发生损坏。 2、基站机房内接地排设立与接地的关系 由于挪动通讯基站机房较小，在国内普通仅采用一个接地排为开关电源、收发信机、传输设备、环境监控以及总配电箱提供参考接地点。作为设备的接地，接地引线的长短能够对设备影响不大，但对于雷电过电压维护而言，SPD接地线的长短能够关系到基站安装了SPD能否起到维护作用、能否还能够蒙受雷击的关键问题SPD并非100%的能处理雷击问题。 3、等电位接地 对于通讯挪动基站机房，最好是采用网状衔接，由于机房内采用大星形衔接，易在设备间产生较大的电位差而损坏设备。采用网状衔接，可在机房内部的墙壁

25、上沿机房走线架的高度设均压环，该均压环从机房的四角或与电源SPD及天馈接地线与均压环的衔接处用镀锌扁钢或截面积不小于95平方毫米的多股铜线引出并和机房环形地网相连，一切衔接皆采用焊接的方法并进展防锈蚀处置，基站内各设备应就近与均压环可靠衔接。防雷及接地要求防雷及接地要求 1 1、建在郊区或山区的基站地网改造方案、建在郊区或山区的基站地网改造方案 建立在郊区、山区的独立机房的地网应采用环型接地网的方式，环型接地建立在郊区、山区的独立机房的地网应采用环型接地网的方式，环型接地网围绕铁塔和机房一圈，并分别与铁塔各根底多点相连，机房接地引入点应在网围绕铁塔和机房一圈，并分别与铁塔各根底多点相连，机房接

26、地引入点应在远离铁塔的一侧。假设大地电阻率较高的地域，再在地网四角采用辐射型接地远离铁塔的一侧。假设大地电阻率较高的地域，再在地网四角采用辐射型接地体在辐射型程度接地体周围采用液状长效降阻剂处置。体在辐射型程度接地体周围采用液状长效降阻剂处置。 2. 2. 建在城市利用办公大楼和大型建筑物的地网改造方案建在城市利用办公大楼和大型建筑物的地网改造方案 办公楼、大型建筑地网，要充分利用建筑物本身各类能够与地构成回路的办公楼、大型建筑地网，要充分利用建筑物本身各类能够与地构成回路的金属管道如消防水管，并与大楼顶避雷带上或者在大楼顶的避雷网预留的金属管道如消防水管，并与大楼顶避雷带上或者在大楼顶的避雷网预留的接地端多次衔接，能够的情况下，敲开几根柱子内的钢筋与大楼顶避雷带上或接地端多次衔接，能够的情况下，敲开几根柱子内的钢筋与大楼顶避雷带上或者在大楼顶的避雷网预留的接地端相互连在一同作为基站的接地。者在大楼顶的避雷网预留的接地端相互连在一同作为基站的接地。 3. 3. 建在城市和郊区利用小型民用建筑的地网改造方案建在城市和郊区利用小型民用建筑的地网改造方案 将机房内一切立柱主筋焊接连通作为基站的接地系统，假设有条件，再在将机房内一切立柱主筋焊接连通作为基站的接地系统，假设有