通信技术防护讲座一

1、通信防护知识讲座湖南省电信公司一、接地接地二、强电对通信的干扰及防护措施强电对通信的干扰及防护措施三、光缆防雷三、光缆防雷通信防护基本知识讲座通信防护基本知识讲座1、接地电阻的要求接地电阻值（）适 用 范 围依 据1 综合楼、国际电话局汇接局、万门以上程控交换局、 YDJ20-88 2000路以上长话局 3 2000门以上、万门以下程控交换局、2000路以下长话局 YDJ26-895 2000门以下程控交换局、光缆端站、地球站、微波枢纽站、 移动基站 YDJ2001-93 10 微波中继站、光缆中继站、小型地球站、移动中继站20 微波无源中继站、线路屏蔽地2 2、土壤电阻率的测试、土壤电阻率的

2、测试 土壤电阻率是土壤表层的导电情况，并不是大地导电率，这在实际工作中应区分。 土壤电阻率的测量方法很多，如双回路互感法、自感法、线圈法和四电极探测法等。在完全能满足工程计算要求、所需仪器设备少、操作简单的条件下，推荐采用四电极探测法。通信防护基本知识讲座通信防护基本知识讲座 四电极探测法使用的仪表型号很多，但原理是一样的，最常见的是ZC-8摇表和K-7晶体管接地电阻测试仪，具体方法是：土壤电阻率测试示意图通信防护基本知识讲座 测试结果计算： =2aR (m)a为两极棒间的距离；R为摇表上的读数（有倍数关系）。注意事项：四根极棒在一条直线上，极棒间的间距相等为a；摇表在保持均匀120转/分以上

3、时读数最准；摇表上C2、P2接线柱间的短路片应断开；极棒与摇表接线柱的连接顺序不能颠倒。通信防护基本知识讲座3、接地电阻测试：E被测接地体；P电压极棒；C电流极棒注意：摇表上C2、P2接线柱间的短路片应接好。通信防护基本知识讲座4、地网的测试D为地网的最大对角线长度； 电流极和电压极所用辅助线可用绝缘良好的无接头的被复线或多股铜芯塑料线； 当所测接地体区域地质结构较为复杂，地面起伏较大时，建议采用3D法； 当所测接地体区域地质结构较为均匀，地面较平坦时，建议采用5D法。通信防护基本知识讲座通信防护基本知识讲座5、接地电阻的计算：通信防护基本知识讲座单一接地体的计算圆钢：扁钢：角钢：导线式水平接

4、地体：板状接地体：)4( )()2(6 . 52422tLbaabtLLLnLR通信防护基本知识讲座多个接地体：网状接地体：L接地体的长度；t接地体的埋深；d接地体的直径a、b接地体的边长。上述接地体的接地电阻，都是工频电阻，在发生雷击时，真正起作用的并不是工频电阻，而是冲击电阻。冲击电阻的计算很复杂，它与接地体的形状、大小、土壤电阻率、材料等有很大的关系，另外，雷击发生时和雷击发生后，接地体的冲击电阻都不同，因为还要考虑土壤的击穿等。测试工频电阻只是对冲击电阻的估计，实际中还要避免一些错误的观点： 上述接地体的接地电阻，都是工频电阻，在发生雷击时，真正起作用的并不是工频电阻，而是冲击电阻。冲

5、击电阻的计算很复杂，它与接地体的形状、大小、土壤电阻率、材料等有很大的关系，另外，雷击发生时和雷击发生后，接地体的冲击电阻都不同，因为还要考虑土壤的击穿等。测试工频电阻只是对冲击电阻的估计，实际中还要避免一些错误的观点：通信防护基本知识讲座上述接地体的接地电阻，都是工频电阻，在发生雷击时，真正起作用的并不是工频电阻，而是冲击电阻。冲击电阻的计算很复杂，它与接地体的形状、大小、土壤电阻率、材料等有很大的关系，另外，雷击发生时和雷击发生后，接地体的冲击电阻都不同，因为还要考虑土壤的击穿等。测试工频电阻只是对冲击电阻的估计，实际中还要避免一些错误的观点：通信防护基本知识讲座工频接地电阻越小越好吗？垂

6、直接地体越多越好吗？引外接地体越长越好吗？6 6、减少接地电阻的方法、减少接地电阻的方法尽量采用建筑物基础钢筋和自然金属接地物扩大接地体的有效面积改善土壤导电性能及散流能力采用深埋电极法通信防护基本知识讲座通信防护基本知识讲座二、强电对通信线路的影响 强电线对电信线的影响，早已为世界各国所关注。国际电报电话咨询委员会（CCITT）1931年出版过防止电力线路对电信线路危害影响防护导则（简称防护导则）；以后经各国的实际研究又进行过多次的修改补充，有1938年、1952年、1963年的版本和1974年、1978年的增订版现正在进行以1963年版为基础修订为九个分册的工作。通信防护基本知识讲座 电气

7、化铁路的干扰 高压输电线的干扰两个方面：通信防护基本知识讲座电气化铁路概述电气化铁路概述 回顾电气化铁路的发展，大致可分为直流制、低频单相交流制和工频单相交流制三个阶段。1、铁路电气化干扰通信防护基本知识讲座 最初，电气化铁路采用直流供电制式。牵引变电所内设有整流设备，它将三相交流电变成直流后，送到接触网上，电力机车即可直接从接触网上取得直流电供给直流串激电动机使用。采用这一制式时机车结构简单，牵引性能好，并且对通信设备的干扰也小。但由于这种供电制式的接触网电压不高，一般为1500-3000v，而使送电距离受到限制，牵引变电所数量增多，接触网结构复杂笨重，投资大，牵引电动机的能耗大，速度调节也

8、不平滑，另外，入地的直流电流对附近地下金属设施会产生电腐蚀，尤其是在要求电力牵引向大功率高速度方向发展的情况下，这些缺点更显得突出。通信防护基本知识讲座 随着技术的发展和有关设备的研制成功，交流制牵引得以发展并逐渐显示出优越性。 本世纪初，在德国、瑞典、瑞士、奥地利、挪威等电气化发展比较早的国家里，采用16Hz1500v的供电制式，而美国则采用25Hz1100的供电制式。虽然它具有交流制的许多优点，但由于它草用的频率较低，与目前广泛使用的50Hz或60Hz的工业频率不一致，不能直接利用50Hz或60Hz工频三相交流电，而需要在变电所设置复杂的频率变换装置，或建立铁路专用低频发电厂。因而低频单相

9、交流制在世界上没有得到广泛的采用。通信防护基本知识讲座 50Hz或60Hz工频单相交流制是近五十年发展起来的一种供电制式。在这种供电制式中，牵引变电所将三相交流电中的一相送至接触网上。将交流电变为直流电的大容量整流器，是装在机车上的，在电力机车上仍然使用直流串激电动机。工频单相交流制排除了直流制和低频单相交流制的缺陷，能直接从具有巨大容量的电力系统取得电能，它是牵引供电制式中的后起之秀，发展很快，采用的国家越来越多，我国的铁路电气化采用50Hz27000v制式。但是，因为这种制式是典型的不平衡供电制式，对沿途的通信线路、局站影响是不可忽略的。通信防护基本知识讲座对通信影响的机理 工频单相交流制

10、式电气化铁道的电磁影响，是指由于牵引供电回路的电压和电流直接产生的电磁感应作用，使电气化铁道附近的金属导体间或金属导体与大地间产生感应电压或感应电流，而危及设备和人身安全或设备正常工作。通信防护基本知识讲座A、容性耦合 容性耦合影响也称为静电影响，早在1907年施罗特克就已陈述了容性耦合的理论。这是由交流电气化铁道接触网工作电压所产生的电场引起的。根据静电感应原理在电场中的金属导体，在该电场作用下，导体中的自由电子就要作有规则的移动，引起电荷的重新分布。jwCA I 当交流电气化铁道与电信线路接近时，电气化铁道的接触网与电信线路之间亦存在电容，电信线和大地之间也存在电容，接触网上的电压就通过这

11、些分布电容使电信线路产生对地电压。所以，交流电气化铁道对电信线路产生的静电影响，实质上是通过电容耦合产生的。通信防护基本知识讲座通信防护基本知识讲座 当人站在地上碰触到在电场作用下对地绝缘的电信线路时，静电感应电压通过人体形成静电电流。若电流超过一定数值时，会对人身产生危害。当电信线路因静电影响产生对地电压时，即有电能储存，如电压超过线路保安器放电管的放电电压，则放电管放电。由于双线回路上两支放电管的放电电压的差异，在一个放电管放电时，另一个未放电的外线上的电荷将通过电话机经由已经放电的放电管放电使受话器产生巨响（称为音响冲击，危害使用人员的耳朵。通信防护基本知识讲座 为避免这种影响现在的双线

12、电话回路中，均安装了排流线圈，使两个放电管同时动作。此外，由于静电感应影响，对于双线电话回路，还有可能形成横向感应电流，它流经受话器，有可能产生有害的杂音影响，影响到通话质量。象感应电流，它流经受话器，有可能产生有害的杂音影响，影响到通话质量。 通信防护基本知识讲座 静电感应影响的程度，取决于电气化铁道接触网的工作电压、接触网和电信线路的接近长度及接近距离等。容性耦合仅对架空明线及无金属护套的架空电缆产生感应影响。一般说来，与电气化铁道平行一公里的明线其接近距离大于几十米便可忽略这种影响。通信防护基本知识讲座 B、感性耦合 感性耦合影响又称磁影响。它是由于交流电气化铁道牵引电流沿接触导线通过时

13、，在其周围空间形成交变磁场，其磁力线切割邻近的电信线路，在电信线路上产生感应电动势。或者说电信线路与接触网存在着互感。两者就是通过这种互感耦合而在电信线路上产生了感应电动势。由于此感应电动势是沿电信线路导线轴向分布，故称为感应纵电动势。它分布在接近段的全线，而不是集中在导线的某一点。通信防护基本知识讲座互感系数：纵向电动势：通信防护基本知识讲座 在确定感应耦合影响时，强、弱电线之间的互感系数是一个非常重要的参量。互感系数与两线路的相对位置、大地导电率及接触网中电流的频率有关。若两线路接近距离和大地导电率越小，则互感系数就越大。此外，决定感应纵电动势大小的主要因素，还有接触网中通过的电流及两线路

14、的接近长度。若互感系数和接触网中的电流越大，两线路接近长度越长，则感应纵电动势就越大。电气化铁道的感性耦合影响，要考虑到接触网正常供电和短路故障两种状态。通信防护基本知识讲座C、阻性耦合 通信防护基本知识讲座 因地电位升高通过阻性耦合而对电信设备产生影响的问题，CCITT在1965年出版了电气装置中的高电位对邻近的电信装置和工作人员的危害影响和保护，补充了1963年出版的防护导则。我国有关部门在这方面也进行了多年研究，并取得了一些成绩。 阻性耦合影响也称入地电流影响，我国交流电气化铁道的供电系统是以接触网为电流去线，以钢轨大地为电流回线的单相不对称供电线路。当接触网电流经钢轨回流，尤其在接触网

15、发生短路故障时，将会有很大的电流沿钢轨漏泄入地。在入地电流点或牵引变电所周围相对于远处的大地之间会产生电位差。处于这些地点的通信接地装置、地埋电信电缆及地下金属管线，通过大地阻性耦合，在电信线路接地装置和架空导线间，在通信局站接地装置和通信导线间、在地埋电信电缆的外皮和芯线间也就产生了电位差。通信防护基本知识讲座通信防护基本知识讲座 阻性耦合影响的程度主要取决于入地电流值、大地导电率和计算地电位点至入地电流点距离。 计算公式： rp轨道大地回路传播常数；轨道屏蔽系数x由局站正对轨道点至电流集中进入轨道点的距离由局站至轨道的最近距离 特殊函数 理论及实践都表明，电气化铁道的容性、感性、阻性耦合影

16、响三者中，感性耦合影响最明显和突出。通信防护基本知识讲座 交流电气化铁道放电火花的电脉冲产生的无线电干扰，是因机车在运行中，电力机车上的受电弓和接触导线不良接触所造成。还有，由于接触网是在27.5千伏的高压下工作，其绝缘件如受污染或损坏，导致绝缘不良，就会使接触网构件产生放电，发生无线电干扰电波。但是，后者所产生的影响比起前者要小得多。通信防护基本知识讲座 电气化铁道的无线电干扰场强电平，在中波段的低频端较强；但随距电气化铁道距离的增加，其传播衰减也较快，在甚高频的高频端则场强较弱；不过随距离的增加，其衰减也慢。 国际无线电干扰特别委员会（IECCISPR）开展了强电线路对电信设施的无线电干扰

17、影响问题的研究，1979年又在其所属的C分委员会中，专门成立了研究电气化铁道于扰的工作组。我国参加了该国际组织的工作，并在国内结合我国电气化铁路的特点，进行了大量的探索和研究，取得了一定的成绩。通信防护基本知识讲座干扰限值干扰限值危险影响危险影响危及电信线路维护人员的人身安全和电信设备安全的影响。其允许值根据高压输电线的安全等级以及电信线路和设备的耐压要求不同。 故障状态下强电线路为一般电力线或交流电气铁道接触网时，通信导线上的纵电动势允许值为430V。 故障状态下强电线路为高可靠电力线时，通信导线上的纵电动势允许值为650V。 正常运行状态下通信导线上纵电动势允许值为60V。通信防护基本知识

18、讲座 在三相对称中性点不直接接地的电力线一相短路接地故障时，以及交流电气铁道接触网线路和其他不对称电力线正常运行状态下，人体碰触邻近通信导线时，由电感应引起的流经人体的危险电流允许值为15mA。 强电系统接地故障状态下对附近电信局站设备的地电位升高允许值为300V。 强电系统正常状态下对以大地为回路的信令系统有可能误动作的地电位升高允许值为5V。通信防护基本知识讲座干扰影响干扰影响增加电话回路杂音、引起保安设备误动作、数据信号失真的影响。原电力部送电线路对电信线路干扰影响设计规程规定，省、市以上电话回路为4.5mv；县及以下电话回路为10mv；业务电话回路为7mv。随着通信的不断发展和用户要求

19、的提高，这种杂音不能接受，根据ITU/T的最新建议，电信线路上允许最大杂音计电动势为1mv。在实际工作中，我们一般控制在3mv以下。通信防护基本知识讲座防护措施防护措施铁路方面：铁路方面：增加回流线和屏蔽线增设自耦变压器（AT）或吸流变压器（BT）改用同轴电力电缆供电电信方面：电信方面：线路迁改增加电缆屏蔽系数或增设屏蔽线加装防护设备 高压输电线对通信线路的影响与电气化铁路对通信线路的影响原理基本一致，不过是高压输电线是平衡电路送电，电气化铁路是非平衡电路送电，高压输电线的影响没有那么严重而已。 2、高压输电线对通信的影响通信防护基本知识讲座通信防护基本知识讲座干扰限值名 称直埋线路限值架空线

20、路限值低压电力杆、通信杆、广播杆15 米地面杆高的 4/3高压电力杆塔50 米20 米发电厂、变电站的地网边缘200 米200 米埋式电力电缆2 米以上干扰限值名 称直埋线路限值架空线路限值低压电力杆、通信杆、广播杆15 米地面杆高的 4/3高压电力杆塔50 米20 米发电厂、变电站的地网边缘200 米200 米埋式电力电缆2 米以上通信防护基本知识讲座防护措施防护措施A、送电线路方面可选用下列措施：改变线路路径；选择强电线路路径时，应与电信线路保持合理的隔距；改善与电信线路的交叉角度；采用良导体架空地线；架设屏蔽线。通信防护基本知识讲座B、电信线路方面可选用下列措施：改迁线路路径；加挂屏蔽线

21、；采用光纤电缆并增加接地处数；加装防护设备（放电管、谐振变压器、SPD等）。通信防护基本知识讲座三、光缆防雷 光缆因其受外界干扰小，传输容量大，从发明的时候起，就受到各方面的青睐；但又因其成本高，故障难于判断而受累。综观光缆防雷的发展，大致可分为三种方式：1、光缆接头处断开，不处理2、光缆接头处所有金属构件互连接地3、全线光缆金属构件连续，但不互连，在电缆端部通过SPD或直接接地。通信防护基本知识讲座 在这三种防雷方法中，第一种方法最简便，但也是最不具备防雷功能的，因为在光缆受到雷击或高电压干扰时，光缆各金属层间会形成压差，这种压差对光缆芯线、绝缘层和维护人员的安全都会造成威胁。通信防护基本知

22、识讲座 第二种方法对防止感应累和高压输电线的影响是明显的，但对直击雷，因接地点近，雷电流幅值大，可能对光缆芯线、绝缘层造成威胁。 第三种方法是国际ITU/T建议的方式，在光缆受到直击雷的影响时，因为光缆的金属件全线连通，大部分能量就会被光缆损耗。谢谢大家！通信防护基本知识讲座通信防护基本知识讲座名词术语：名词术语：雷暴日该日内可以清晰地听到雷声，定义为一雷暴日。它是气象现象的一种表征。等雷线在地图上连接具有相同的年雷暴日数的地区，这个连接线称为等雷线。直击雷带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。通信防护基本知识讲座感应雷带电云层由于静电感应作用，使地面某一范围带上异种电荷。当雷击发生

23、后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大，以致出现高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象。球形雷在雷电频繁的雷雨天，偶尔会发现紫色、殷红色、灰红色、蓝色的“火球”。通信防护基本知识讲座雷电的形成雷电的形成 当天空中有雷云的时候，因雷云带有大量电荷，由于静电感应作用，雷云下方的地面和地面上的物体都带上了与雷云相反的电荷。雷云与其下方的地面就成了一个已充电的电容器，当雷云与地面之间的电压高到一定的时候，地面上突出的物体比较明显地放电。 雷电流大多是重复的，通常一次雷电包含几次放电。重复放电都是沿第一次放电通路发展。雷电

24、之所以重复发生，是由于雷云非常之大，它各部分密度不完全相同，导电性能也不一样，所以它包含的电荷不能一次放完。通信防护基本知识讲座雷电的干扰机理雷电的干扰机理雷电放电的等效波形图： 雷电波包含：前沿、峰值、下降沿等几个部分通信防护基本知识讲座A、雷电流热效应雷电流热效应强大的雷电流通过被击的物体时会发热，根据焦耳定律，一次闪击的雷电流发出的热量： 由于雷电流很大，通过的时间又短，如果雷电击在树木或建筑物构件上，被雷击的物体瞬间将产生大量的热，又来不及散发，以致物体内部的水份大量变成蒸汽，并迅速膨胀，产生巨大的爆炸力，造成破坏，当雷电流通过金属体时，如果金属体的截面积不够大时，甚至可使其熔化。通信

25、防护基本知识讲座B、雷电流冲击波雷电流冲击波 雷电通道的温度高达几千至几万，空气受热急剧膨胀，并以超声波速度向四周扩散，其外围附近的冷空气被强烈压缩，形成“激波”。这种“激波”在空气重的传播，会使其附近的建筑物、人、兽受到破坏和伤亡。这种冲击波的破坏作用就跟炸弹爆炸时附近的物体、人、兽受损害一样。通信防护基本知识讲座C、雷电流电动力效应雷电流电动力效应 由物理学可知，在载流导体周围空间存在磁场，在磁场里的载流导体受到电磁力的作用，我们把这种作用力叫做电动力。由安培定律推导可知，凡拐弯的导体或金属构件，在拐弯部分受到的电动力作用，它们之间的夹角越小，受到的电动力越大。当拐弯的夹角为锐角时受到的作

26、用力最大，钝角较小。故接闪器及其引下线不应出现锐角的拐弯，尽可能采用钝角拐弯。通信防护基本知识讲座D、雷电的静电效应雷电的静电效应 静电感应产生的过电压对接地不良的电器系统有破坏作用，对于建筑物内部的金属构架与接地不良的金属器件之间容易发生火花，这对存放易燃、易爆的建筑物，有引起爆炸的危险。通信防护基本知识讲座E、雷电的电磁效应雷电的电磁效应 由于雷电有极大的峰值和陡度，在它周围的空间有强大的变化的电磁场，一方面处在这电磁场中的导体会感应出较大的电动势，另一方面，处在强电磁场中的电子、电气设备，极易遭受损害。通信防护基本知识讲座F、雷电反击和引入高电位雷电反击和引入高电位 雷电反击是由接受直击

27、雷的金属体（包括接闪器、接地引线和接地体），在接闪瞬间与大地间存在很高的电压，这电压对与大地连接的其它金属物体发生闪击（又叫闪络）。这就是均压、联合接地的基本原理。 雷电引入高电位是直击雷或感应雷从输电线、通信线、天馈线等金属的引入线引入建筑物内，发生闪击而造成的雷击事故。通信防护基本知识讲座雷电的防护雷电的防护防直击雷防直击雷 到目前为止，常规防直击雷的方法，还是采用二百多年前富兰克林发明的避雷针（包括避雷带、避雷线、避雷网等）。避雷针的原理是采用尖端放电，把无规则的雷击变为有序。长期的运行经验表明，避雷针是有科学依据的，只要按照正确的方法实施（接地、均压、保护角），可以把雷击造成的损失控制

28、到可以接受的程度。通信防护基本知识讲座 但是，对新避雷方法的探索并未就此止步，国内外防雷专家先后研究了：激光束引雷、火箭引雷、水柱引雷、放射性避雷针、消雷器、驱雷器等，其基本观点是不希望雷击发生在重要的建筑物上，或者是抑制雷击峰值、减小雷击波陡度。通信防护基本知识讲座防高电压引入防高电压引入高电压引入的高电压源有三种： 其一是直击雷直接击中金属导线，让高压雷电以波的形式沿着导线传播而引入室内； 其二是来自感应雷的高电压脉冲，它们在各种电线中感生的高电位，以波的形式沿着导线传播而引入室内； 其三是直击雷后地电位升高引起的高电位。 抑制高电压的方法很多，从导线上传播过来的，一般采取分流，如交流电源

29、防雷器、数据线防雷器、天馈线防雷器、MDF等，从地网传播过来的高电压，一般采用均压和直流电源保护器等。通信防护基本知识讲座 在我国，于五十年代初期设计建设高压电力线路后，开始提出和处理电力线路对电信线路影响的问题。五十年代未开始修建交流电气化铁道时，就把解决对通信的影响作为防护的主要内容。随着我国电力、电气化铁道和电信事业的发展多年来这类影响问题随之增多，促使有关部门单独或联合起来进行试验研究工作，并制订了一些规程要内容。随着我国电力、电气化铁道和电信事业的发展多年来这类影响问题随之增多，促使有关部门单独或联合起来进行试验研究工作，并制订了一些规程。通信防护基本知识讲座通信防护基本知识讲座 如1975年由电力工业部、铁道部、邮电部、通信兵部、广播事业局联合颁发的架空电力线路与弱电流线路接近和交叉装置规程； 1961年由水利电力部、铁道部、邮电部、通信兵部联合颁发的防止和解决电力线路对通信、信号线路危险和干扰影响的原则协议等。通信防护基本知识讲座3、高压输电线的干扰高压输电线的干扰 高压输电线对通信的影响与电气化铁路对通信的影响机理基本一致，不过是高压输电线是平衡电路送电，电气化铁路是非平衡电路送电，在同等条件下，高压输电线的影响没有那么严重而已，但高压输电线的电压等级高，短路电流大。通信防护基本知识讲座防护措施防