接地系统介绍

接地系统介绍接地系统概述接地系统国际上没有统一的标准，只要在理论上能站住脚、在工程实践中行之有效，各国可以有自己的接地规范和习惯做法。下面主要介绍我国的做法，也吸取了美国同行的经验，仅供借鉴。为什麽要接地设备的工作接地为射频电流提供均匀和稳定的导体，稳定电路的对地电位，为瞬态功率噪声提供天然的排泄途径。设备的保护接地保护接地是为防止绝缘损坏造成设备带电危及人身安全，消除机壳上的静电和高频电位。防雷接地为雷电流提供排泄入地的通路，保护设备和人身避免因雷电放电造成的危害。GSM站点及设备位置较高，更需要防雷保护。接地术语接地体(EarthingBody)埋入地下并直接与大地接触的导体(包括：垂直接地体、水平接地体、泄流板)。环形接地装置(Earthingring)围绕移动通信基站机房四周，按规定深度埋设于地下的封闭环形接地体(含水平接地体和垂直接地体)。地网(Earthingnet)由水平接地体或由水平接地体和垂直接地体联合、按照一定要求组合的、周边封闭的网格状接地体。接地引入线(Earthingleadin)由接地体引出至接地排之间的连接线。接地排(EarthingBar)引入到机房、电力室的各种接地线的公共接地母线(国内使用铜板接地排)。设备地线(EquipmentEarthingCable)通信设备与接地排之间的连线。接地系统(EarthingSystem)接地线、接地排、接地引入线以及接地体的总称。我们通常所说的接地系统，主要是指地下部分，包括接地体和接地引入线。1.3接地系统常用的材料接地体(EarthingBody)水平接地体(EarthingHorizontalBar)：40X4mm镀锌扁钢，或25X3mm铜条，长度由需要定。垂直接地体(EarthingVerticalRod):50X50X5mm镀锌角钢，长度一般为：2000—2500mm。或①50X3.5mm镀锌钢管，长度一般为：2000—2500mm。铁塔用的泄流板(EarthingPlate)：1200X600X10mm镀锌钢板或600X600X6mm铜板接地引入线(EarthingLeadin)40X4mm镀锌扁钢(我国用)，长度由需要定。或95mm2的铜导线(西方用)，长度由需要定。接地排(EarthingBar)一般采用截面不小于120mm2的铜排(常用、首选)，或一段具有相同截面的镀锌扁钢设备地线(EquipmentEarthingCable)保护接地线采用35—95mm2多股铜导线，推荐使用50mm2多股铜导线。接地体及其施工方法2.1单根接地棒组成只有一根垂直接地体（或叫接地棒）的系统。施工方法（1） 挖一个90cm深的坑，将一根50X50X5X2500mm的镀锌角钢（一端削尖），打入坑底土层，上端预留20cm，焊接接地引入线40X4mm镀锌扁钢，焊缝长度应为扁钢长边的两倍，焊接部位作防腐处理。然后夯填90cm的土，即埋深为70cm。（2） 测试接地电阻。接地电阻计算：上式中：R 接地电阻（Q）P——平均电阻率（Q?cm）L 接地体的长度（cm）r 接地体的等效半径（cm）k――接地体面积与埋深关系的系数，在0.9—1.4之间取值单根接地棒的局限在于：地线棒的最大长度受限制。使用单根地线棒不能满足设计要求时,必须改用以下办法。2.2多根垂直接地体组成：由多根按一定间距布置的垂直接地体，与水平接地体联合按照一定要求组合而成。施工方法（1） 排列方法：由于地形地物等原因，可能成直线、折线、弧线排列，但不回返、不闭合。可近似为直线排列。（2） 施工方法：按预先设计的排列形状挖沟，沟深为90cm，将垂直接地体依次打入沟底土层中，上端裸露20cm以备焊接操作，垂直接地体的间距，为垂直接地体长度的1.5—2.5倍。在垂直接地体上端10cm处，用水平接地体将它们焊接连通，焊接处涂沥青防蚀。（3） 在水平接地体的两端和中间，用40X4mm镀锌扁钢分别引出工作地、保护地和防雷地。（4） 直线型接地系统示意图（俯视图）水平接地悴/图］ 垂直接地悴/（5） 测试接地电阻。接地电阻计算：RP【111.一+———+—+—+,,,..+—用 2s書34式中：Rn n个垂直接地体的接地电阻（Q）P——平均电阻率（Q?cm）n 接地棒的数量R——单根接地棒的接地电阻（Q）S——垂直接地体的间距（cm）垂直接地体根数的粗略估算垂直接地体的间距为3m时，10根接地体的接地电阻Rn,相当于单根接地体电阻的20%；5根接地体的接地电阻Rn，相当于单根接地体接地电阻的30%。不服从并联的关系，其原因是互阻的存在。非直线排列的垂直接地体的接地电阻相对偏大。2.3环形接地体组成：环形接地系统是由埋设在机房周围用40X4mm镀锌扁钢（或镀锡裸铜线）、以及与其连接的一组垂直接地体组成。施工方法:（1） 环形接地体（水平）的埋深不小于70cm，距建筑物墙基不小于1,5m。（2） 在建筑物墙基1.5m以外挖沟，深90cm，每隔5m将一根垂直接地体打入沟底土层,上端裸露20cm以备焊接操作，用40X4mm镀锌扁钢将各垂直接地体上端10cm处焊接连通，水平接地体焊接成闭合环形体，注意不要拐死弯，最后将焊接处涂沥青保护。（3） 回填土、夯实、路面及环境恢复。（4） 分别从环形地网的水平接地体焊接引出三根40X4mm镀锌扁钢，作为工作地、保护地和防雷地的引入线，三处引出点的间隔不小于5m。（5） 测试接地电阻。接地电阻计算：环形接地体的接地电阻，比同样数量的直列式接地体的接地电阻值稍大。其计算方法见下式：药盘L. r £兀恥式中：R——接地电阻（欧）N――等距排列的垂直接地体的数量P——土壤电阻率（Q?cm）L——垂直接地体长度（cm）r 垂直接地体等效半径（cm）扁钢的等效半径尸（b—扁钢的宽）等边角钢r=0.84b（b—角钢的边宽）s——垂直接地体的间距（cm）示意图（俯视图）（1）机房无基础钢筋时的环形地网，见图2

如果一环的接地电阻达不到设计要求，可以在一环的外面增加一环，两环之间的距离应不小于垂接地体长度的1.5—2.5倍。两环的垂直接地体的顶端也要用40X4mm镀锌扁钢焊接连通，焊接处用沥青保护。（2）交换机房特别是大机房的基础钢筋（包括房柱钢筋）与环形地网连接示意图，见图3地翩£基础毓筋

的连接线机房基础

钢筋地翩£基础毓筋

的连接线机房基础

钢筋房柱和基础中至少有两根主钢筋焊接引出连接线至环形地网，基础在四个方向都要有这样的连接线，连接线也要采用40X4mm镀锌扁钢。这样地网的接地电阻很容易做到1欧姆以下。2.4网格状接地体网格状接地体在使用中是有效的接地方法之一。建筑物比如交换机房、铁塔基础中垂直交叉的钢筋，交叉点经过焊接或专用的强力夹子紧固後，可作为接地体的一部分。在混凝土浇灌前，按要求焊接引出到专用地网的连接线，方法见2.3项的4,（2）条的内容。利用铁塔基础钢筋作为接地体一部分的施工方法，见下图：铁塔基础地网引出的连接线，至少与基础地网中的两根主钢筋焊接。环形接地郎铁塔基础地网以及之间的连接线的工作量，是整个基础工程量的一部分。只有环形接地体以及到基础地网的连接线，才是铁塔地线的工作内容。2.5辐射水平接地线在实际应用中，地质情况很复杂，对于上面是土，下面是石头的土质情况，垂直接地体无法埋设；由于场地原因，单一水平接地体的长度又受到限制。可以采用从中点向外埋设辐射水平接地线，以达到降低接地电阻的目的。施工方法：从建筑物的四周向外辐射型挖沟，沟深50—70cm，普通土沟的沟长不小于3.6m。沙砾土沟的沟长不小于7.2m，沟深50—70cm。水平接地体采用40X4mm镀锌扁钢，辐射地线的末端还可连接一块尺寸为1200X600X10mm的镀锌钢板作为泄流板。水平接地体和镀锌钢板要焊接连通，焊缝长度不小于160mm，焊接部位涂沥青防腐。水平接地体的长度不应大于30m。为满足接地电阻的要求，可以敷设多根辐射水平接地体。铁塔地线的连接方法：辐射水平接地线常用于铁塔的地线中，辐射的方向是从铁塔的四脚沿对角线向外辐射，并与塔脚有效连通。见图五：

2.6网格+垂直接地体组合的接地系统优点：保证有一个稳定的接地电阻值，是一个行之有效的接地系统。垂直接地体能提供可靠的接地源，接地网可作为均衡地表故障电位的安全措施，以防在落雷时伤及工作人员及其它行人。组成：由方阵排列的垂直接地体和将它们顶端连接起来的水平接地体 组合而成。施工方法：按照3X3m的方格状挖沟，沟深90cm，将垂直接地体垂直打入交叉点的沟底土层中，上端裸露20cm以备焊接操作；用40X4mm镀锌扁钢，将各垂直接地体上端10cm处焊接连通，组成四周闭合的不等边的网格状接地网，焊接部位涂沥青防蚀；

分别从地网的水平接地体焊接引出三根40X4mm镀锌扁钢，作为工作地、保护地和防雷地的引入线，三处引出点的间隔不小于5m,焊接部位涂沥青防蚀；回土夯实、恢复地面环境(保证了垂直接地体顶端的埋深为70cm)。测试接地电阻。图示图6朋格十垂直接地体的地励示意图按照上图所示的施工方法制作的地线系统，比较容易满足接地电阻小于5欧姆的要求，在大地电阻率较高的土质中，比如沙砾土，上述做法再加上适量的降阻剂，也能满足要求。也可以采用增加网格的办法降低接地电阻值。2.7多网联合多网联合的条件有些局站，可能存在机房地网、铁塔地网和变压器地网，三种地网的间距不超过30米，就应该将三种地网连接起来，组成一个外面封闭的大地网。三网连接的方法两网之间至少有两处连接，并且注意使这种连接线组成一个外围圆滑的封闭环；如果两网相对的边比较长，还要增加两网之间的连接线。移动通信基站应按均压、等电位的原理，将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网。站内各类接地线应从接地排或接地网上分别引入。地网的组成如图7所示。

水屮按J也偉 垂苗按地休水屮按J也偉 垂苗按地休恢塔辿两 忸昂地网 嚨山!1卸也网当机房在铁塔的下面，电力变压器设在机房的底层时，可合用机房地网，或者说三者可合用一组符合要求的地网。2.8影响接地电阻的主要因素土壤的导电性不同土壤的导电性在很大的范围内变化，导致接地电阻的变化。各种土壤的电阻率表：类别名称电阻率P的近似值（Q・m）不同情况下的电阻率变化范围（Q・m）较湿（一般地区、多雨区）较干（少雨区、沙漠区）地下水含盐、硷土陶粘土105〜2010〜1003〜10泥碳、泥灰岩、澡泽地2010〜3050〜3003〜30捣粹的木炭40———黑土、园田土、陶土、白垩土5030〜10050〜30010〜30粘土6030〜10050〜30010〜30沙质粘土10030〜30080〜100010〜30黄土200100〜20025030含沙粘土、沙土300100〜10001000以上30〜100河滩中的沙—300——煤—350——多石土壤400———上层红色风化粘土、下层红色质岩500（30%湿度）———

类别名称电阻率P的近似值（Q・m）不同情况下的电阻率变化范围（Q・m）较湿（一般地区、多雨区）较干（少雨区、沙漠区）地下水含盐、硷表层土类石、下层砾石600（15%湿度）———沙沙、沙砾1,000250〜10001000〜2500—沙层深度大于10米、地下水位深的草原1,000———地面粘土深度大于1。5米、地层多岩石1,000———岩石砾石、粹石5,000———多岩山石5,000———MJULr花冈岩200,000———混凝土在水中40〜55———在湿土中100〜200———在干土中500〜1300———在干燥的大气中12000〜18000———矿金属矿石0。01〜1———土壤含水量的因素土壤含水量的变化将导致土壤电阻率的巨大变化，以砂粘土为例，土壤含水量为0时，电阻率P为10X106欧?米；土壤含水量为30%时，电阻率变为42欧?米。季节雨量和地质深度的变化是土壤含水量变化的主要因素。掌握这一点将对地线的验收测试具有指导意义。土壤含盐量的因素土壤中只有水分而不含有可溶解的盐类粒子，不可能降低土壤的电阻率。这个发现在工程上具有重要意义，比如使用食盐、硫酸铜、硫酸镁和其它各种各样的降阻剂，把接地体都包起来，有效地降低了接地体周围的电阻率。食盐对降低电阻率非常有效，但对接地体有腐蚀作用，要选用腐蚀性较小的盐类和长效降阻剂。接地电阻与深度的关系土壤接近地表的1—2m的范围内，电阻率相对较高，随季节降水量的变化也相对较大，土层越深，含水量随季节变化的影响也越小，电阻率越稳定。接地电阻与接地体埋深的关系假定土壤是均匀的，两者之间的关系可用下式计算:上式中：R——接地电阻（Q）P （Q?cm）L——垂直接地体的长度（cm）S 接地体的等效半径（cm）假设：P=10000（Q?cm）s=2cmL=300cm、 600cm、 1200cm、 3000cm计算结果：R=28.67Q16.14Q 8.95Q4.08Q从计算结果可以看出，随着接地体的不断加长（即埋深增加），接地电阻也在减小，由28.67Q降到5Q以下，需要将一根30米长的接地体打入土层深处。这样作谈何容易。获得这样的结果跟所付出的代价相比，实在不成比例。倒不如利用接地电阻与埋深的关系，使用前面介绍的多根50X50X5X2500mm的镀锌角钢接地体的组合，很容易获得满意的结果。2.8.5接地电阻的标准值世界各国对接地电阻的要求可能不尽相同，应该按照当地的规范去作。我国规范规定：交换局站，接地电阻不大于1欧姆；基站和铁塔，接地电阻不大于5欧姆。基站外部设备接地介绍3.1铁塔及禁航灯接地通过塔脚与地线系统实现有效连接。铁塔宜采用太阳能塔灯。对于使用交流电馈电的航空标志灯，其电源线应采用具有金属外护层的电缆，电缆的金属外护层应在塔顶及进机房入口处的外侧就近接地。塔灯控制线及电源线的每根相线均应在机房入口处分别对地加装避雷器，零线应直接接地。3.2塔顶避雷针接地避雷针使用一根40X4mm镀锌扁钢，也可用一根截面在95mm2以上的铜导线作为避雷针的专用接地引下线。使用40X4mm镀锌扁钢作为接地引下线的施工方法避雷针下部焊出一段40X4mm镀锌扁钢，打两个①8m以上的孔，镀好锌待用；—段长度合适的40X4mm镀锌扁钢，两端各打两个①8m以上的孔，上部与避雷针尾部用螺钉搭接，下部与地网的引出线搭接。固定在塔体上，不作绝缘处理。使用截面95mm2以上的铜导线作为避雷针接地引下线的施工方法避雷针下部焊出一段40X4mm镀锌扁钢，打两个①8m以上的孔，镀好锌待用；一段长度合适的铜导线两端各焊接一个铜鼻子，上部与避雷针尾部用螺钉搭接，下部与地网的引出线搭接。固定在塔体上，不作绝缘处理。3.3微波设备及其支架、GSM天线及其支架的防雷接地一体化微波设备及支架、GSM天线及支架，距避雷针接地引下线的距离一般都不超过2米，为避免落雷时侧闪的危害，必须就近与避雷针接地引下线连接，使它们都处在等电位的环境中。GSM馈线的接地在馈线上部向下拐弯的部位以及馈线窗外，馈线的同轴外导体通过专用的接地装置接地；如果塔高超过60米，则在中间增加一处接地。地线应短而且直，走向应自上而下。基站机房的接地预制钢结构金属覆盖的机房，如集装箱、shelter等，边长在18m以内时，建议在四个墙角接地；边长每增加18m或余数，应增加一处接地。交流供电系统的接地移动通信基站宜设置专用电力变压器，电力线宜采用具有金属护套或绝缘护套电缆穿钢管埋地引人移动通信基站，电力电缆金属护套或钢管两端应就近可靠接地。当电力变压器设在站外时，对于地处年雷暴日大于20天、大地电阻率大于100Q?m的暴露地区的架空高压电力线路，可在架空高压电力线路终端杆、终端杆前第一、第三或第二、第四杆上各增设一组氧化锌避雷器，同时在第三杆或第四杆上增设一组高压保险丝。当电力变压器设在站内时，其高压电力线应采用电力电缆从地下进站，电缆长度不宜小于200m，电力电缆与架空电力线连接处三根相线应加装氧化锌避雷器，电缆两端金属外护层应就近接地。移动通信基站交流电力变压器高压侧的三根相线，应分别就近对地加装氧化锌避雷器，电力变压器低压侧三根相线应分别对地加装无间隙氧化锌避雷器，变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近接地。出入基站的所有电力线均应在出口处加装避雷器。进入移动通信基站的低压电力电缆宜于从地下引入机房，其长度不宜小于50m(当变压器高压侧已采用电力电缆时，低压侧电力电缆长度不限)。电力电缆在进入机房交流屏处应加装避雷器，从屏内引出的零线不作重复接地。接地系统概预算举例已知条件:计划建设一个50米落地铁塔的地线系统，采用环形+辐射型地网系统。环形地线长约50米、每隔5米打一根垂直接地体，水平接地体采用40X4mm镀锌扁钢，垂直接地体采用50X50X5X2500mm镀锌角钢；四根辐射水平接地体、每根长约10米；末端焊接一块1200X600X10mm长方形镀锌泄流钢板。地线系统埋深为70cm，土质为硬