通信局站的防雷接地

1、- -通信局站的防雷接地通信局站的接地系統(tǒng)簡介通信局站的接地系統(tǒng)包含：接地體、接地總聚集線、接地引入線、接地排等。其中，接地體就是埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，也就是通常所稱的地網(wǎng)；接地總聚集線是建筑物內(nèi)各種接地線匯接的地方，可以理解為建筑物內(nèi)的總接地排；接地引入線是建筑物內(nèi)接地總聚集線與接地體之間的連接線。有了接地引入線連接到地網(wǎng)，接地總聚集線才算是連接到了地網(wǎng)；接地排就是從接地總聚集線上接出到建筑物各層或各房間中的接地裝置，各機房內(nèi)通信設(shè)備的接地，都接到機房的接地排上，如圖5-1所示。設(shè)備接地的路徑為：設(shè)備的接地線->接地排->接地總聚集線->接地引入線->接

2、地體，就實現(xiàn)了設(shè)備與大地的接地連接。對于相比照擬簡陋的機房例如，只有一個機房的通信局站，機房內(nèi)的接地排也可以看做是整個局站的接地總聚集線。這時從接地排上直接連接接地引入線到接地體就可以了。圖5-1還畫出了建筑物的直擊雷防雷保護裝置避雷針及引下線。一般建筑物的直擊雷保護裝置由安裝在樓頂?shù)谋芾揍樆虮芾讕А⒈芾拙W(wǎng)以及雷電流的引下線組成，雷電流引下線可以是多根的。對于一些高大的現(xiàn)代建筑，往往有必要將外墻體的建筑鋼筋或金屬構(gòu)造與直擊雷避雷裝置良好的連接在一起。對于通信局站而言，很重要的一點是建筑物的防雷接地和建筑物內(nèi)通信設(shè)備的接地應(yīng)共用一組接地體，如圖5-1所示。工作接地與保護接地在國內(nèi)，通信局站的接地

3、常常提到兩個概念：工作接地和保護接地。在這里有必要將這兩個概念做一解釋，過去公司內(nèi)部對這個問題的認識一直比較混亂，造成了很多的誤解。保護接地：設(shè)備金屬外殼及其他非正常帶電局部的接地。工作接地：在AC/DC電源內(nèi)或配電屏內(nèi)，輸出直流48V總接線排的正極接地。對于24系統(tǒng)，是直流24V的負極接地。以上解釋與國內(nèi)信息產(chǎn)業(yè)部相關(guān)標準中的定義文意一致。對于設(shè)備的保護接地，一般比較好理解。但是“工作接地的概念往往不易理解正確，下面澄清幾個常容易理解錯誤的問題：a、工作接地的概念不是針對直流用電通信設(shè)備的48V正極或24的負極的電源線連接直流用電通信設(shè)備的48V正極和24的負極到電源設(shè)備的連接應(yīng)該屬于電源線

4、連接的概念，不應(yīng)屬于接地線連接范疇。b、“工作地的稱呼不標準國內(nèi)的防雷接地標準中，工作地不是一個標準性的用語，是在標準的長期使用中，在一些場合把“工作接地的概念誤改成“工作地，造成了一定的混亂和概念不清。公司內(nèi)以前長期把設(shè)備上的48V正極稱為“工作地，是不標準的。通信局站等電位連接的根本要求根本要求：a、通信局站內(nèi)，應(yīng)采用通信設(shè)備的工作接地、保護接地、建筑物的防雷接地合用一組接地體的聯(lián)合接地方式。b、對于移動通信站，要求機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)、配電變壓器如果配電變壓器在移動通信站內(nèi)的話地網(wǎng)連接成一個統(tǒng)一的地網(wǎng)。這是兩項最根本的通信局站等電位連接要求，對于通信設(shè)備的防雷至關(guān)重要。最根本的作用是為了防

5、止通信局站內(nèi)雷擊發(fā)生時，不同的接地體之間產(chǎn)生地電位還擊。由于地電位還擊很可能導(dǎo)致通信設(shè)備的一些接口引入過大的雷擊過電壓和過電流，即使接口局部有合理設(shè)計的防雷電路，通信設(shè)備也不能有效防止這種情況下的設(shè)備遭受雷擊損壞。由于上述兩項通信局站的等電位連接要求主要是由用戶完成的，因此在安裝、硬件工程質(zhì)量檢查、維護等相關(guān)工作中，應(yīng)特別注意對上述兩項要求進展檢查。移動站天饋系統(tǒng)外部防雷接地要求a、基站的天線應(yīng)有避雷針保護，天線應(yīng)處于避雷針30"角的保護范圍之內(nèi)，如圖5-2所示。b、天饋線應(yīng)鋪設(shè)在走線橋上進入機房或埋地進入機房。c、天線的饋線應(yīng)在鐵塔頂、鐵塔底及機房入口處外側(cè)就近良好接地。當鐵塔高度

6、大于或等于60m時，同軸電纜饋線的金屬外護層還應(yīng)在鐵塔中部增加一處接地，如圖5-2。鐵塔底的接地應(yīng)在饋線經(jīng)走線橋上鐵塔的轉(zhuǎn)彎處上方0.51米范圍內(nèi)實施，同時走線橋應(yīng)良好接地。d、走線橋始末兩端應(yīng)良好接地e、鐵塔和機房、配電變壓器如果在移動站內(nèi)的話應(yīng)合用一個地網(wǎng)。低壓配電系統(tǒng)簡介本章所描述的低壓配電系統(tǒng)是根據(jù)國際電工委員會標準IEC 664-1的要求來定義的，適用于海拔至2000m，額定交流電壓至1000V，額定頻率至30kHz或直流至1500V的系統(tǒng)中。另外，在通信設(shè)備中所說的交流配電，一般是指220/ 380V的供電系統(tǒng)。IEC 364-3標準中，按照載流導(dǎo)體的配置和接地的方法劃分成TN、T

7、T和IT交流配電系統(tǒng)，在下面的圖示中給出了配電系統(tǒng)的一些實例。圖中：-在大多數(shù)情況下，配電系統(tǒng)適用于單相和三相設(shè)備，但為了簡化起見，圖中僅劃出了單相設(shè)備；-供電電源可以是變壓器的次級繞組，電動機驅(qū)動的發(fā)電機或不連續(xù)電源系統(tǒng)；字母代號的含義：第一個字母T或I表示電源對地的關(guān)系，第二個字母N或T表示裝置的外露導(dǎo)電局部對地關(guān)系，橫線后字母S、C或C-S表示保護線與中性線的組合情況。TN配電系統(tǒng)TN配電系統(tǒng)中，電源有一點通常是中性點直接接地，設(shè)備端的外露導(dǎo)電局部通過保護線即PE線包括PEN線與該接地點連接的系統(tǒng)。按照中性線N與保護線的組合情況，TN系統(tǒng)又分為以下三種型式：-TN-S系統(tǒng)：整個系統(tǒng)中保護

8、線PE與中性線N是分開的，見圖5-2；-TN-C-S系統(tǒng)：系統(tǒng)中有一局部保護線PE與中性線N是分開的，見圖5-3；-TN-C系統(tǒng)：整個系統(tǒng)中保護線PE與中性線N是合一的，見圖5-4。TN-S配電系統(tǒng)實例TN-C-S配電系統(tǒng)實例如圖5-4在系統(tǒng)的某一局部中，中線和保護接地功能合并在一根單獨的導(dǎo)線上PEN注：將PEN導(dǎo)線分解成保護接地線和中線的點可在建筑物入口處或建筑物的配電板上。TN-C配電系統(tǒng)實例這三種供電類型在我國都有比較廣泛的應(yīng)用。由圖5-3、5-4、5-5可以看出，TN-S系統(tǒng)因為有單獨的保護接地線，因此，對設(shè)備而言是最可靠的。但是由于增加了一根單獨的PE線，而使供電系統(tǒng)的造價提高。該用

9、電設(shè)備金屬外殼接到PE線上，PE線正常工作時不呈現(xiàn)電流，因此外殼不呈現(xiàn)對地電壓。出現(xiàn)事故時易切斷電源，比較平安。通常該系統(tǒng)主要應(yīng)用在用電量大的樓宇中，也適用于環(huán)境條件較差的場所。 TN-C系統(tǒng)有一根由中性線和PE線功能合并的PEN線，相對TN-S系統(tǒng)少了一根線，因此使供電系統(tǒng)本錢減少。但如果出現(xiàn)三相負荷不平衡時在我國的電網(wǎng)中常有這種情形發(fā)生，在PEN線上就會有較大的電流。為解決這類問題，通常要求從電源端到設(shè)備端每隔50m，將PEN線接地一次。由于TN-C系統(tǒng)的平安措施比較復(fù)雜，如果實施不標準容易引發(fā)問題，國內(nèi)一般在建筑物內(nèi)部不使用TN-C的供電方式。綜合TN-C和TN-S系統(tǒng)的某些優(yōu)點，又推出

10、了一種TN-C-S系統(tǒng)，主要應(yīng)用在用電量較小的建筑物或線路末端環(huán)境較差的場合。TT配電系統(tǒng)具有一個直接接地點的配電系統(tǒng)，設(shè)備上需要接地的零部件在用戶建筑物中連接到接地電極上，該接地電極與配電系統(tǒng)的接地電極無電氣連接，如圖5-6。TT系統(tǒng)每一設(shè)備金屬外殼或外露可導(dǎo)電局部采用各自的PE接地線單獨接地，故障時電流較小，往往缺乏以使保護裝置動作，平安性較差。只適合于功率不大的設(shè)備，或作為精細電子設(shè)備的屏蔽接地，主要應(yīng)用在農(nóng)村低壓電力網(wǎng)。這種系統(tǒng)的缺點在于，因為雷擊或相線對地意外短路產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移過電壓，將對人和設(shè)備造成損害。同時，如果因為中性線折斷產(chǎn)生的失零過電壓，使相線電壓可到達700V。因此，TT系統(tǒng)

11、要求：除變壓器低壓側(cè)中性點直接接地外，中性線不得再行接地，且保持與相線同等絕緣水平。為防止中性線機械斷線，截面積不小于表5-1的規(guī)定。全網(wǎng)必須實施漏電保護，且中性線不得裝設(shè)熔斷器或單獨的開關(guān)裝置。按機械強度要求中性線與相線的配合截面相線截面 S mm2中性線截面 S0 mm2S16S16<S3516S>35S/2注：相線的材質(zhì)與中性線的材質(zhì)一樣時有效三相線加中線的TT配電系統(tǒng)實例IT配電系統(tǒng)IT配電系統(tǒng)。電源與地絕緣或通過阻抗連接，而設(shè)備的外露導(dǎo)電局部那么接地的系統(tǒng)，如圖5-7。三相線加中線的IT配電系統(tǒng)IT系統(tǒng)在供電端有一點通過阻抗或限壓裝置接地，發(fā)生單相接地故障時，短路電流很小

12、，保護裝置不會動作供電系統(tǒng)還可以繼續(xù)運行。被PE線接地的設(shè)備外殼不會帶電，但其它處的中性線電壓會升高。主要應(yīng)用在對平安有特殊要求的場合，如：礦井、火藥庫或純排灌的動力電力網(wǎng)。采用IT 配電系統(tǒng)時要求：配電變壓器低壓側(cè)及各出線回路應(yīng)裝設(shè)過流保護，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的帶電導(dǎo)體嚴禁直接接地；各相對地應(yīng)有良好的絕緣水平，在正常運行情況下，從各相測得的泄漏電流交流有效值應(yīng)小于30mA。與配電系統(tǒng)有關(guān)的接地故障所謂接地故障是指電氣回路中的帶電導(dǎo)體，即相線和中性線L線和N線與大地、電氣設(shè)備金屬外殼以及各種接地的金屬管道、構(gòu)造之間的短路。它是單相對地短路，但其事故后果和防范措施與一般短路不同。為便于區(qū)別，國際電工標準將它

13、稱作接地故障Earth fault。大家知道，金屬性短路的短路電流大，常用的熔斷器、斷路器等過流保護裝置能有效的切斷電源，從而防止了火災(zāi)的發(fā)生；電弧性短路的短路電流小，過流保護器往往不能及時切斷電源，而電弧、電火花的局部溫度可達千度以上，甚至可使附近的可燃物質(zhì)起火。接地故障火災(zāi)多的原因不僅是它發(fā)生的機率大，而且一旦發(fā)生接地故障，它還往往以持續(xù)的電弧性短路的形式存在，比一般短路更易引燃起火。TN系統(tǒng)的接地故障多為金屬性短路，故障電流較大，可利用原來作負荷保護和短路保護的過電流保護電器熔斷器、低壓斷路器兼作接地故障保護，這是TN系統(tǒng)的優(yōu)點。但在某些情況下，如：線路長、導(dǎo)線截面小而使線路導(dǎo)體阻抗增大

14、，過電流保護器常不能滿足它的切斷故障電流時間的要求，產(chǎn)生電弧性短路而造成危險。所以在TN系統(tǒng)中，常將保護線與接地良好的金屬導(dǎo)體相連接，使保護線的電位盡量接近地電位，降低發(fā)生接地故障和PEN線斷線時，外露導(dǎo)電局部和保護線的對地故障電壓。TT系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，故障電路內(nèi)包含有外露導(dǎo)電局部接地極和電源接地極的接地電阻Ra和Rb，如圖5-8所示。與TN系統(tǒng)相比，TT系統(tǒng)故障電路阻抗大，故障電流小，更易以電弧性短路的形式出現(xiàn)。并且由于Ra的作用，使設(shè)備外殼對地電壓升高，如果超過了平安電壓的標準50V時，將會對人身造成危險。因此在TT系統(tǒng)中推薦采用漏電保護器作接地故障保護。TT系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，應(yīng)當根據(jù)

15、三種配電系統(tǒng)各自的特點，選擇合理的接地和保護方式。局內(nèi)布線交流電源線進入通信局站的低壓電力電纜宜埋地引入，宜采用具有金屬鎧裝屏蔽層的電纜或穿金屬管屏蔽，屏蔽層兩端接地或金屬管兩端接地。電纜埋地長度宜不小于50m。普通的信號電纜本小節(jié)中的普通信號電纜指E1線、網(wǎng)線等等非用戶線類的信號電纜。對于用戶電纜的一些防雷要求請參見"通信設(shè)備防雷產(chǎn)品知識"方面的內(nèi)容。普通的信號電纜在通信局站內(nèi)不應(yīng)架空布放通信局站內(nèi)的E1線、網(wǎng)線不應(yīng)架空走線。這些在正常情況下建筑物內(nèi)互連的信號線，如果在建筑物外架空走線，由于外部暴露空間對雷電電磁場沒有衰減作用，這些信號線在雷擊發(fā)生時引入的雷擊過電壓和過電

16、流往往超過設(shè)備接口正常設(shè)計的防雷保護級別，很容易造成設(shè)備遭受雷擊損壞。較容易出現(xiàn)問題的是移動基站和傳輸設(shè)備之間連接的E1線，和數(shù)據(jù)通信類產(chǎn)品接出的以太網(wǎng)線。特別是移動基站到傳輸設(shè)備的E1線，往往是移動和電信之間，或聯(lián)通和電信之間的E1線架空走線。由于不同用戶很多情況機房分開建立，E1線除在外部暴露空間受到雷電電磁場的嚴重感應(yīng)之外，還可能出現(xiàn)不同機房之間的地電位還擊問題，所以移動基站到傳輸設(shè)備的E1線架空對于設(shè)備防雷而言是極惡劣的一種情況。要盡量加以防止。普通信號電纜出入通信局站的保護措施I、信號電纜宜穿金屬管從地下入局，金屬管兩端接地，信號電纜進入室內(nèi)后應(yīng)在設(shè)備的對應(yīng)接口處加裝信號防雷器保護，

17、信號防雷器的保護接地線應(yīng)盡量短。II、如果因條件限制，室外電纜無法從地下走線，信號電纜宜穿金屬軟管進展屏蔽，金屬軟管的兩端應(yīng)可靠接地，在機房內(nèi)可連接到機房保護接地排。電纜進入室內(nèi)后在設(shè)備的對應(yīng)接口處應(yīng)加裝信號防雷器保護，信號防雷器的保護接地線應(yīng)盡量短。室外電纜假設(shè)采用具有金屬外護套的電纜，金屬外護套的兩端應(yīng)可靠接地，在機房內(nèi)可連接到機房保護接地排。電纜進入室內(nèi)后在設(shè)備的對應(yīng)接口處應(yīng)加裝信號防雷器保護，信號防雷器的保護接地線應(yīng)盡量短。III、出入局站的信號電纜，電纜內(nèi)的空線對在機房內(nèi)宜做保護接地。例如：室外引入的E1總電纜內(nèi)兩對同軸線只用了一對，那么另一對E1電纜的芯線和屏蔽層可在室內(nèi)匯接到一塊

18、小金屬板上，再由小金屬板接出一根接地線到機房的保護接地排。光纖的防雷進入通信局站的光纜，假設(shè)光纜中含有金屬加強筋，那么加強筋在機房內(nèi)應(yīng)可靠的連接到機房的保護接地排。光纖在外部暴露空間架空走線，光纖內(nèi)的金屬加強筋可以感應(yīng)非常高的雷擊過電壓。如果加強筋沒有做接地處理，雷擊時加強筋很可能對接地物體發(fā)生絕緣擊穿，從而產(chǎn)生瞬間高溫，嚴重時可以使光纖融化。這種事例在移動通信局站很常見。接地電阻國內(nèi)相關(guān)標準中的規(guī)定a 綜合通信大樓的接地電阻宜不大于1W。b 交換設(shè)備的接地電阻應(yīng)滿足表3-2的規(guī)定。交換設(shè)備接地電阻要求交換系統(tǒng)容量市話2000門以下市話10000門以下(含10000門)長話2000路以下(含2

19、000路)市話10000門以上長話2000路以上接地電阻5W3W1W接入網(wǎng)、傳輸、寬帶接入、數(shù)通、多媒體可參考。c 移動通信基站的接地電阻值應(yīng)小于5W，對于年雷暴日小于20天的地區(qū)，接地電阻值可小于10W。無線接入基站可參考。接地電阻和防雷的關(guān)系接地電阻和防雷從防雷方面考慮，無論是通信局站的接地還是通信設(shè)備內(nèi)部的系統(tǒng)接地設(shè)計，最關(guān)鍵的問題是要盡量做好接地的等電位連接。只要通信局站的等電位連接做好了，設(shè)備的端口防雷做好了，即使通信局站的接地電阻值到達10歐姆或者更大一些，都可以滿足設(shè)備的防雷要求，對設(shè)備的防雷不會產(chǎn)生明顯的負面影響。當然，這并不是說接地電阻的大小對通信局站是無關(guān)緊要。因為通信局站的接地電阻值，除了需要考慮防雷方面，還需要考慮其他因素。由于接地電阻值和通信局站內(nèi)的平安問題有關(guān)，所以，通信局站的接地電阻值應(yīng)盡量小。接地電阻值和平安接地電阻值還與通信局站的平安有關(guān)。接地電阻值如果過大，當通信局站內(nèi)出現(xiàn)電力系統(tǒng)對大地短路等類型的故障時，對通信局站的平安會構(gòu)成一些負面影響。所以，通信局站的接地電阻值應(yīng)盡量小。但需要說明的是，接地電阻值對通信局站平安問題的影響是主要應(yīng)從通信局