通信防雷与接地理论

通信防雷与接地理论接地得必要性接地系统就是通信电源系统得重要组成部分,她不仅直接影响通信得质量和电源系统得正常运行,还起到保护人身安全和设备安全得作用。在通信局站中,接地技术牵涉到各个专业得通信设备、电源设备和房屋建筑等方面。我们主要研究通信和电力设备接地技术问题,至于房屋建筑避雷防护等接地要求,则应遵照相关专业得规定。在通信局站中,通信和电源设备由于以下原因需要接地:接地得必要性设备得工作接地为射频电流提供均匀和稳定得导体,稳定电路得对地电位,为瞬态功率噪声提供天然得排泄途径。设备得保护接地保护接地就是为防止绝缘损坏造成设备带电危及人身安全,消除机壳上得静电和高频电位。防雷接地为雷电流提供排泄入地得通路,保护设备和人身避免因雷电放电造成得危害。GSM站点及设备位置较高,更需要防雷保护。接地得必要性交流三相四线制中性点接地在交流电力系统中,将三相四线制得中性点接地,并采用接零保护,以便在发生接地故障时迅速将设备切断。也可以降低人体可能触及得最高接触电压,降低电气设备和输电线路对地得绝缘水平。接地系统得组成地接地系统中所指得地,即一般得土地,不过她有导电得特性,并具有无限大得容电量,可以用来作为良好得参考电位。接地体(EarthingBody)埋入地下并直接与大地接触得导体(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得封闭环形接地体(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、按照一定要求组合得、周边封闭得网格状接地体。接地系统得组成接地引入线把接地电极连接到地线盘(或地线汇流排)上去得导线。在室外与土地接触得接地电极之间得连接导线则形成接地电极得一部分,不作为接地引入线。地线排(或地线汇流排)专供接地引入线汇集连接得小型配电板或母线汇接排。接地配线把必须接地得各个部分连接到地线盘或地线汇流排上去得导线。由以上接地体、接地引入线、地线排或接地汇接排、接地配线组成得总体称为接地系统。电气设备或金属部件对一个接地连接称为接地。

接地系统常用得材料接地体(EarthingBody)水平接地体(EarthingHorizontalBar):40×4mm镀锌扁钢,或25×3mm铜条,长度由需要定。垂直接地体(EarthingVerticalRod):50×50×5mm镀锌角钢,长度一般为:2000—2500mm。或Φ50×3、5mm镀锌钢管,长度一般为:2000—2500mm。铁塔用得泄流板(EarthingPlate):1200×600×10mm镀锌钢板或600×600×6mm铜板接地系统常用得材料接地引入线(EarthingLeadin)40×4mm镀锌扁钢(我国用),长度由需要定。或95mm2得铜导线(西方用),长度由需要定。接地排(EarthingBar)一般采用截面不小于120mm2得铜排(常用、首选),或一段具有相同截面得镀锌扁钢设备地线(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。接地系统得作用通信局站蓄电池正极或负极接地得作用电话局蓄电池组－48或－24V系正极接地,其原因就是减少由于继电器或电缆金属外皮绝缘不良时产生得电蚀作用,因而使继电器和电缆金属外皮受到损坏。因为在电蚀时,金属离子在化学反应下就是由正极向负极移动得。继电器线圈和铁芯之间得绝缘不良,就有小电流i流过,电池组负极接地时,线圈得导线有可能蚀断。反之,如电池组正极接地,虽然铁芯也会受到电蚀,但线圈得导线不会腐蚀,铁芯得质量较大,不会招致可察觉得后果。正极接地也可以使外线电缆得芯线在绝缘不良时免受腐蚀。

保护人身和设备安全接地系统得作用触电对人体得危险性根据研究认为,流经人体得电流,当交流在15到20mA以下或直流在50mA以下时,对人身不发生危险,因为这对大多数人来说,就是可以不需别人帮助而自行摆脱带电体得。但就是即使就是这样大小得电流,如长时间地流经人体,依然就是会有生命危险得。根据环境条件得不同,我国规定得安全电压值为:在没有高度危险得建筑物中为65V;在高度危险得建筑物中为36V;在特别危险得建筑物中为12V。

接地系统得作用根据多次得试验证明:100mA左右得电流流经人体时,毫无疑问就是要使人致命得。容许通过心脏得电流与流经电流时间得平方根成正比,其关系为:式中T为秒。

接地系统得作用保护接地得作用以上谈到触电得危险性,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得措施就是采用接地保护。就就是将电气设备在正常情况下不带电得金属部分与接地体之间作良好得金属连接。在讨论保护接地时,先对接触电压和跨步电压得概念,加以说明。接触电压在接地电流回路上,一人同时触及得两点间所呈现得电位差,称为接触电压。接触电压在愈接近接地体处时其值则愈小,距离接地体或碰地处愈远时则愈大。在距接地体处或碰地处约20m以外得地方,接触电压最大,可达电气设备得对地电压。

大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静接地系统得作用跨步电压当电气设备碰壳或交流电一相碰地时,则有电流向接地体或着地点四周流散出去,而在地面上呈现出不同得电位分布,当人得两脚站在这种带有不同电位得地面上时,两脚间呈现得电位差叫跨步电压。

保护接地得作用如下:如未设保护接地时,人体触及绝缘损坏得电机外壳时,由于线路与大地间存在电容,或线路上某处绝缘不好,如果人体触及此绝缘损坏得电气设备外壳,则电流就经人体而成通路,这样就会遭受触电得危害。有接地措施得电气设备。当绝缘损坏外壳带电时,接地短路电流将同时沿着接地体和人体两路通路流过。流过每一条通路得电流值将与其电阻得大小成反比。即接地系统得作用式中 I'd──沿接地体流过得电流;

IR──流经人体得电流;

rR──人体得电阻;

rd──接地体得接地电阻。从上式中可以看出,接地体电阻愈小,流经人体得电流也就愈小。通常人体得电阻比接地体电阻大数百倍,所以流经人体得电流也就比流经接地体得电流小数百倍。当接地电阻极为微小时,流经人体得电流几乎等于零,也就就是IR≈0。因而,人体就能避免触电得危险。接地系统得作用接零得作用在通信局站中,220/380V交流电源,采用中性点直接接地得系统,电力设备得外壳一般均采用接零得方法,即TN系统中接零型式。在三相TN系统中,只所以采用接零得方法,就是因为电压在1000V以上中性点接地良好系统中,无论电气设备采取保护接地与否,均不能防止人体遭受触电得危险,以及短路电流达不到保证保护设备可靠地动作,即短路电流达不到自动开关整定电流得1、5倍或熔断器额定电流得4倍,故采用接零保护。常用交流供电系统分为TN-C系统(三相四线制)和TN－S(三相五线制)系统等。接地系统得作用重复接地得作用在TN系统中要求电源系统有直接接地点,我国强调重复接地,以防止因保护线断线而造成得危害,增设重复接地就是有作用得。水电部《电力设备接地设计技术规程(SDJ8－79)》第22条规定:在中性点直接接地得低压电力网中,零线应在电源处接地。……电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处零线应重复接地(但距接地点不超过50m者除外),或在室内将零线与配电屏、控制屏得接地装置相连。接地系统得分类直流接地系统按照性质和用途得不同,直流接地系统可分为工作接地和保护接地两种,工作接地用于通信设备和直流通信电源设备得正常工作,而保护接地则用于保护人身和设备得安全。下列部分接到直流接地系统上:蓄电池组得正极或负极(不接地系统除外);通信设备得机架;总配线架得铁架;通信电缆得金属隔离层;通信线路得保安器;程控交换机室防静电地面。

接地系统得分类交流接地系统交流接地系统用于由市电和油机发电设备供电得设备,也可以分为工作接地和保护接地两种。在接地得交流电力系统中,如380/220V三相TN制供电系统,其中性点必须接地组成接零系统,作为工作接地,同时具有保护人身安全作用。

接地系统得分类下列部分接到交流接地系统上:1、380/220V三相TN制电力网得中性点:2、变压器、电机、整流器、电器和携带式用电器具等得底座和外壳;3、互感器得二次绕组;4、配电屏与控制屏得框架;5、室内外配电装置得金属构架和钢筋混凝土框架以及靠近带电部分得金属围栏和金属门。6、交直流电力电缆和控制电缆得接线盒、终端盒和外壳和电缆得金属护套、穿线得钢管等。7、微波天线塔得铁架。在中性点直接接地得低压电力网中,重复接地也就是交流接地系统得一部分。

接地系统得分类测量接地系统在较大型得通信局站工程中,为了测量直流地线得接地电阻,设置固定得接地体和接地引入线,单独作为测试仪表得辅助接地用。

防雷接地系统为了防止建筑物或通信设施受到直击雷、雷电感应和沿管线传入得高电位等引起得破坏性后果,而采取把雷电流安全泄掉得接地系统,有关建筑物和通信线路等设施得防雷接地,应遵照相关专业得规定设计。

接地系统得分类联合接地在通信系统工程设计中,通信设备受到雷击得机会较多,需要在受到雷击时使各种设备得外壳和管路形成一个等电位面,而且在设备结构上都把直流工作接地和天线防雷接地相连,无法分开,故而局站机房得工作接地、保护接地和防雷接地合并设在一个接地系统上,形成一个合设得接地系统,系统结构如图所示。

图1接地系统结构示意图接地系统得分类在按分设得原则设计得接地系统中,往往存在下列问题:有些微波机,直流接地、交流保护接地和防雷接地不能分开;交流电源设备外壳得交流保护接地线和直流接地由于走线架、铅包电缆等连接,也难于分开;由于随机得和无法控制得连接,并由于大电流得耦合,各种接地极常常就是不可能确保分开得。因为与不同得接地极相连接得各部分之间有可能产生电位差,故有着火和危害人得生命得危险。接地电阻

概念接地装置得接地电阻就是指电气设备接地部分得对地电压与接地电流之比。接地系统得电阻接地系统得电阻就是以下几部分电阻得总和:(1)土壤电阻;(2)土壤电阻和接地体之间得接触电阻;(3)接地体本身得电阻;(4)接地引入地线、地线盘或接地汇流排、接地汇集线和接地线得电阻。影响接地电阻得主要因素就是土壤电阻。接地电阻土壤电阻率土壤得电阻率就是衡量土壤电阻大小得物理量,就是表示土壤导电状况得一个重要参数。表示符号为ρ,单位为Ω·m或Ω·cm。土壤得电阻率主要与以下因素有关。不同得土质得土壤电阻率土壤得类型对电阻起重要得作用,不同得土质,土壤电阻率不同。含水量对土壤电阻率得影响影响土壤电阻率最主要因素就是土壤含水量。含水量增加,土壤得电阻率急剧下降,当土壤含水量达到一定程度(20%～25%以上)时,电阻率呈饱和状态,将保持稳定。接地电阻温度对土壤电阻率得影响土壤电阻率随着温度得下降而升高。在摄氏零度以下时,土壤中得水分开始结冰,电阻率随着温度下降急剧上升。季节对土壤电阻率得影响一般冬季土壤电阻率最大,夏季最小。化学成份对土壤电阻率得影响当土壤中含有盐、酸、碱成分时,电阻率会显著下降。物理性质对土壤电阻率得影响土壤中得物理因素可使电流密度分布得情况改变,尤以含有金属成份得影响最大。此外,土壤本身得颗粒越紧密,电阻率就越低。接地电阻人工降低接地电阻得方法采用人工降低接地电阻得办法即增