防雷接地技术

1、避雷接地一、有线电视接地雷是一种大气中的放电现象，常常损坏有线电视设备。雷击主要有两种：直击 雷和感应雷。直击雷是带电云层和大地之间放电造成的，可使用避雷针、避雷线和避雷网防避。感应雷是由静电感应和雷电流产生的电磁感应两种原因引起的。感应雷约占雷击率的90%,危害范围甚广。CATV系统的电子设备受雷击损坏主 要是感应雷造成的，当天线或架空电缆附近产生雷击时， 在这些地方会感应出很 高的电压，有效的接地能及早泄掉由感应产生的电荷，同时也可泄掉由于设备漏电而产生的对地电压，达到保护设备和人身安全的目的，因此系统的优良接地是系统安全的可靠保证。1天线的接地有线电视的接收天线和竖杆一般架设在建筑物的顶

2、端，遭受雷击的机会较多， 因此应把所有的接收天线，包括卫星接收天线的地焊在一起， 并接入地下。接收 天线的竖杆上应装设避雷针。避雷针一般采用直径20mm的圆钢或紫铜，针长在 25cm以上。安装避雷针时，由于单根避雷针的保护范围呈帐篷状，边界线呈双 曲线，所以避雷针的高度应能满足对天线设施的保护，同时避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3m,以免天线受到避雷针的屏蔽而影响效果。避雷针至少 应有两根引下线，最好是对称布置。引下线间距离不应大于20m,当大于20m时应在中间多引一根引下线。引下线长度超过30m以上，其材料可采用直径10mm的圆钢或50mm< 5mm的扁钢，沿建筑物外墙敷设（和墙

3、壁间的距离为 100150mm）,并设最短路径接地。在地面上 1.7m至地面下0.5m处的引下线 要采用钢管等保护措施。当建筑物已有防雷接地系统时，避雷针和天线竖杆的接 地与建筑物的防雷接地系统共地连接；当建筑物无专门的防雷接地可利用时，应 设置专门的接地装置。防直击雷接地装置的冲击接地电阻应小于4Q0接地体可采用50mrK 5mm的角钢或直径为50mm、壁厚约4mm的钢管做成。水平接地体 埋设深度应在0.8m以上，其有效长度应按2 P来确定，其中p为该地段的土壤电 阻率，单位为 Q hi垂直接地体的长度不应小于 2.5m,各根垂直接地体之间的 距离应在5m以上。接地体之间或接地体与接地线之间

4、的连接要采用搭接焊，焊 接的长度应足够。接地体埋设位置应距建筑物 3m以外，并注意不应埋在堆放垃 圾、灰渣等的地方。为了降低接地电阻，可将长效接地降阻剂埋在接地体周围。 沿天线竖杆引下的同轴电缆应采用双屏蔽电缆或采用单屏蔽电缆穿金属管敷设， 双屏蔽电缆的外层或金属管应与竖杆有良好的电气连接，并且电缆芯与屏蔽层之 间应加装合适的避雷器。2前端设备的接地前端设备是CATV系统的中心，如果在附近发生雷击，则会在机房内的金属机 箱和外壳上感应出高电压，危及设备及人身安全。前端设备的电源漏电也会危及 人身安全。因此，机房内必须有可靠的工作接地和保护接地。工作地线是统一前端机械设备标准电位，保证系统工作稳

5、定，减少外界电磁场 对系统干扰的有效措施。工作接地应同前端设备中的卫星接收机、调制解调器、 录放像机、混合器、信号处理器、前端放大器和机架等连接在一起。强电保护地线用于消除来自交流供电电源及传输干线感应的强电和雷电干扰， 以保证设备正常工作及人身安全。 强电保护地线应同交流稳压器外壳、 输入交流 电源避雷器接地线、干线输出馈电器外壳及干线避雷器连接在一起。3干线与分配系统的接地架设干线时，较好的做法是把钢绞绳当作干线电缆的避雷线，相隔 100150m 单独接地，与放大器的接地互相独立分开。 这样，干线放大器被感应雷电击损坏 的概率就大大减少。当干线通过开阔地和山坳等雷击区时， 放大器、分支分配

6、器 等设备最好用金属盒屏蔽，并把 1金属盒接地，以防止直击雷打坏放大器和分支分配器等，同时还可减少信号泄 漏。各种放大器、电源插入器的输入端和输出端均需安装快速放电装置。干线的供电应采用机房集中供电，其优点是电压稳定、便于维护，只要处理好机房电源 的防雷，雷电通过供电系统损坏放大器的概率就会明显减少。当干线进入建筑物时，在靠近建筑物的地方应将电缆的外导电屏蔽层接地。 当架空电缆直接引入时， 在入户处应增设合适的避雷器，并将电缆外导体接到电气设备接地装置上； 当电 缆直接埋地引入时，应在入户端将电缆金属外皮与接地装置相连， 埋地的实际长 度按规范要求不应小于50m。4供电系统的接地雷电一方面从干

7、线进行冲击，另一方面可能沿设备电力引入线进行冲击，因此 在引入的电力线上应采取避雷措施：在距终端杆300500m的架空电力线上方架设避雷线（架空地线），对电力线进线段进行保护。该架空地线宜每杆接地一 次，而且要单设接地体，各杆接地体要设计成环形或辐射形， 切勿用水泥杆内的 钢筋做引下线和接地体。这样可以阻止雷电波造成的损害，同时使雷电流在每杆 入地，使其分流泄入大地。电源进线可采用直埋式引入机房， 埋地的实际长度按 规范要求不应小于15m。在机房入口处，应将电缆金属外护层与地网就近连通， 电缆内芯线的两端应分别对地加装合适的氧化锌避雷器。电源安装的氧化锌压敏电阻耐压应低于 280V,并在电源输

8、入端安装放电管和熔 断器，进行多级保护。机房内可采用横向避雷、纵向避雷及变压器隔离相结合的方法。电源两输入线 之间接避雷器称为横向避雷，电源两输入线分别与地之间接避雷器称为纵向避 雷，横向避雷用于防止电源两输入线的避雷器因响应时间不同而造成两线之间高 电位。横向避雷的原理是：当雷电袭击时，电源输入端感应出极高电压的短时雷 脉冲，使压敏电阻MY3导通而被短路，将其释放，起到安全保护作用。纵向避 雷的原理是：当电源输入端两线感应的雷电脉冲电压相同时，两线对地感应出极高的破坏电压，使压敏电阻 MY1和MY2导通而被短路，将其释放。残余的雷 电高压脉冲再一次被隔离变压器所隔离。机房应采用带防浪涌功能的

9、UPS作为供电设备。5结论采用以上多重保护措施后，有线电视系统可基本避免雷击，保证设备的运行安 全。二、小灵通基站接地小灵通” PH繇统一般分20mw、100mw、500mw等三种室外基站，有效通话 半径依次增大，架设的高度越来越高，从 20mw基站无需专用电源到500mw基 站需要稳定的交流220v供电供给。500mw基站需要交流电源220V供电，额定功率80W,同时提供4对市话电缆 接入，直接安装在顶楼天线支架上，且民房上无避雷针等防雷设施，由此大大增 加了直接雷和市电低压电源线、市话电缆引入感应雷击侵入的可能性，因此防雷 接地问题必须引起重视。苍南县小灵通基站分布在平原和山区的乡镇比例为

10、7: 2,对于部分地点地处高、强雷区，甚至部分局站有雷击破坏记录，应安装避雷针装置；对于处在低、少雷 区和附近有较高建筑的基站，可不设避雷针，但需要防止直接雷和间接雷的影响。根据YD5068-98移动通信基站防雷与接地规范、YD5078-98通信工程电源 系统防雷技术规定、GB50057-94建筑物防雷与接地要求等技术规范要求， 小灵通基站防止直接雷和间接感应雷损害可参照下列要点：防止直接雷损害1 .小灵通基站安装在建筑物顶楼；2 .建筑物地处空旷地带；23 .建筑物上无避雷针装置，且不在附近避雷针保护范围之内；4 .对于配备了 GPS定位的重要基站。符合上述条件的小灵通基站，应加装避雷针，根

11、据滚球法计算，基站所有天线 和设备都必须处在避雷针的 45°角保护之内，避雷针与基站天线的间距应在3m以上。设：基站天线顶端距屋面高度为 3m,避雷针底座距基站天线水平距离 3m 时，避雷针接闪器安装高度最小应在 7m以上。如下图一所示：防止感应雷的损害1 .防护电源线、电话线上的感应雷在基站附近或很远的地方发生雷电放电现象，此时在电源线上产生的感应电流特别强，侵入基站电源部分，进而影响基站内部电路板；同样感应电流通过市话 电缆，侵入基站的传输部分，干扰传输控制信号。此时应在基站内部电源进线端 和市话电缆输入端分别加装电源防雷模块及信号防雷模块。2 .防护大馈线感应雷每当基站天线周围

12、的金属导体遭受直接雷击时，产生雷电场在基站天线到设备 间的同轴电缆上产生大小不同的一系列感应电流，对基站天线输出部分造成损 坏。所以在基站天线输出端必须加装同轴电缆避雷器，同时将避雷器接地线与接地汇流排牢固连接。（见图二）接地装置1 .小灵通基站接地电阻要求 05Q2 .避雷针的引下线采用热镀锌-40x4mm扁钢或BV500 35mm2绝缘铜芯线，从接 地网（或屋顶避雷带）焊接至避雷针底座，焊接处用沥青做防腐处理。3 .基站金属构件底座上安装一块镀锡 TMY50x5mm铜排作为接地汇流排，将天 线防雷模块的接地线、基站金属外壳接地线、电源信号防雷模块接地线，采用 RV500 4mm2以上截面绝

13、缘铜芯线连接到接地汇流排，汇流排采用大于BV50016mm2铜芯线或用热镀锌-40x4mm扁钢焊接至一楼接地网（或屋面避雷带网）， 基站地线引下线与避雷引下线要间距 3m以上。4 .接地网的埋设在基站天线水平距离3m处埋设环形接地网，开挖深度70cm以下，埋设热镀锌 角钢/ 50x50x5mm x2500mm 4根，施施工条件困难的地方可采用 12根角钢直线 埋设，但需与建筑物地梁主钢筋相焊接）每根间距 3m,采用热镀锌-40x4mm扁 钢与角钢三面焊接焊实，作防腐处理，引出地面与基站接地引下线焊接在一起。（见图三）另避雷引下线做法与此相同。如引下线采用绝缘铜芯线，则在地网引出线端焊 接一块T

14、MY50x5mmx100铜排钻直径10mm控，铜芯线采用压接式铜接头与铜排用镀锌M10x35mm螺丝固定，施工完毕做防腐防水处理。（见图四）5三、浅谈综合布线系统接地设计综合布线系统作为建筑智能化不可缺少的基础设施，具接地系统的好坏将直接 影响到综合布线系统的运行质量，故而显得尤为重要。根据商业建筑物接地和接线要求的规定：综合布线系统接地的结构包括接地线， 接地母线（层接地端子）、接地干线。主接地母线（总接地端子）。接地引入线、 接地体六部分，在进行系统接地的设计时，可按上述6个要素分层次地进行设计。1 .接地线接地线是指综合布线系统各种设备与接地母线之间的连线。所有接地线均为铜 质绝缘导线，

15、具截面应不小于4mm2。当综合布线系统采用屏蔽电缆布线时，信 息插座的接地可利用电缆屏蔽层作为接地线连至每层的配线柜。若综合布线的电缆采用穿钢管或金属线糟敷设时，钢管或金属线糟应保持连续的电气连接， 并应 在两端具有良好的接地。2 .接地母线(层接地端子)接地母线是水平布线于系统接地线的公用中心连接点。每一层的楼层配线柜均 应与本楼层接地母线相焊接与接地母线同一配线间的所有综合布线用的金属架 及接地干线均应与该接地母线相焊接。 接地母线均应为铜母线，其最的小尺寸应 为6mm厚>50mm宽，长度视工程实际需要来确定。 接地母线应尽量采用电镀锡 以减小接触电阻，如不是电镀，则在将导线固定到母

16、线之前，须对母线进行清理。3 .接地干线接地干线是由总接地母线引出，连接所有接地母线的接地导线。在进行接地干 线的设计时，应充分考虑建筑物的结构形式，建筑物的大小以及综合布线的路由 与空间配置，并与综合布线电缆干线的敷设相协调。 接地干线应安装在不受物理 和机械损伤的保护处，建筑物内的水管及金属电缆屏蔽层不能作为接地干线使 用。当建筑物中使用两个或多个垂直接地干线时，垂直接地干线之间每隔三层及顶层需用与接地干线等截面的绝缘导线相焊接。接地干线应为绝缘铜芯导线，最 小截面应不小于16mm2。当在接地干线上，具接地电位差大于1VrmS(有效值) 时，楼层配线间应单独用接地干线接至主接地母线。4 .

17、主接地母线(总接地端子)一般情况下，每栋建筑物有一个主接地母线。主接地母线作为综合布线接地系 统中接地干线及设备接地线的转接点，其理想位置宜设于外线引入间或建筑配线 问。主接地母线应布置在直线路径上，同时考虑从保护器到主接地母线的焊接导 线不宣过长。接地引入线、接地干线、直流配电屏接地线、外线引入间的所有接 地线，以及与主接地母线同一配线间的所有综合布线用的金属架均应与主接地母 线良好焊接。当外线引入电缆配有屏蔽或穿金属保护管时，此屏蔽和金属管也应 焊接至主接地母线。主接地母线应采用铜母线，其最小截面尺寸为6mm厚X100mm宽，长度可视工程实际需要而定。和接地母线相同，主接地母线也应尽 量采

18、用电镀锡以减小接触电阻。如不是电镀，则主接地母线在固定到导线前必须 进行清理。5 .接地引入线接地引入线指主接地母线与接地体之间的连接线，宜采用 40mm宽><4mm厚或 50mm< 5mm的镀锌扁钢。接地引入线应作绝缘防腐处理， 在其出土部位 应有防 机械损伤措施，且不宜与暖气管道同沟布放。6 .接地体接地体分自然接地体和人工接地体两种。当综合布线采用单独接地系统时，接 地体一般采用人工接地体，并应满足以下条件：(1)距离工频低压交流供电系统的接地体不宣小于 10m。(2)距离建筑物防雷系统的接地体不应小于 2m。5(3)接地电阻不应大于40Qo当综合布线采用联合接地系统时

19、，接地体一般利用建筑物基础2.当电缆从建筑物外面进入建筑物 不幸的是，组成现代通信系统的已安装的大量设备会产生 其它问题。一个系统即使完全由满足EMC标准的部件组成，但仍然容易受到源于创建此通信系统的成缆线路和网络连接产生的电磁干扰。为了使配置的整个通 信系统达到EMC,就必须制定 工作图和计划”。6这种干扰控制计划包括所采取的这些操作的顺序和精确时间的所有步骤的记 录。很明显现代通信系统应用的各种技术通过接地网络在此即接地系统连接。设计者必须记住，电流要在通信电路内流动，而不能凭空消失。当然，分流电流必 须流向地面，系统设计中低阻抗通路至关重要。 考虑到它的重要功能，在提供可 靠通信中，接地

20、系统起到重要作用。2不同的接地系统通信设备可包括几种不同的接地系统，例如交直流配电接地系统、屏蔽设备接 地、射频接地、参考地、雷电地等。同样，系统也会包括不同的必须接地点，这 些点包括逻辑地、框架地、电缆屏蔽地、机壳地和信号地等。另一个复杂的问题 涉及到接地系统的可靠性。在历史上，电气工程师负责接地系统，然而，他习惯 于几十到几百安和5 0到6 0赫的工作环境， 但对于电缆配置中毫安/兆赫信号 缺乏了解。相反，电子工程师则习惯于毫安/兆赫的工作环境， 他们注意系统装 置内部网络，并能避免涉及1 01 0 0安和5 06 0赫的问题。 这样，因为 无人研究毫安/兆赫范围内的电磁干扰或去配置可以减

21、小这些干扰的系统，所以接地系统是一种无人研究的领域通常，接地系统的实施仅考虑两种或三种主要规则。例如，系统设计者利用的 原则包括：（1 ）接地电阻应小于5欧，（2 ）应用星形配置（3 ）应当避免地环 路（4）地电位应相等。这些限制规则不能得到满意结果是非常普遍的。在设计 系统时，设计者会忽视更严重的危害，例如电击。然后通过增加一些专用产品试 图克服这些不足，例如高级浪涌保护装置（S PD）,而不是在开始设计系统时 就考虑这些问题。多方面的功能需要产生上述接地系统的列表。特别是，系统设计者必须满足一 些目标：必须提供电源系统参考电压，必须使人免受电击，进入到设备的错误能 量必须在引起损坏之前就要

22、消除，通过设置到地的低阻抗通路和避免地环路来达 到减小电噪声目的，当然，电击的影响也必须被消除。任一种电路都需要接地点。 对于通信系统，不存在一种技术能分析这些不同需求， 并达到最佳EMC符合设 计。但是，利用一些基本EMC导则去设计接地系统有助于达到一个完整系统设 计，它可保证不同电路信号的保真度。在此，必须考虑四个基本的设计方面。2 . 1噪声控制为了达到EMC,经典亚里士多德学派逻辑不总是有效的。减小E MI需确认 噪声源（在内部还是在外部），耦合路径（电磁干扰耦合到电路的路径）和受影 响的电路。如果已经弄清了这些问题，那么通过改变一个或多个元件就可减小干 扰。然而，随着现代通信系统复杂

23、性的增加，通常不可能改变受影响的元件、通 信设备或噪声源，尤其当位于系统外部时。在实际情况下，设计者通常不试图全 部地减小噪声，而是寻找折中的解决方法，以使耦合到电路的全部噪声不会引起 干扰。在通信中，消除或减小EMI问题涉及耦合路径和接地系统的重要功能。 许多可变因素会影响噪声与电路的耦合， 亦即信号的电平和带宽，外界环境的电 磁干扰或电路的实际布局。鉴于这些变化没有一种标准的解决方法。 在许多条件 下，必须应用折中方案。为了阻止来自更严重噪声源的耦合， 设计者可允许存在 某些可忽略的噪声。2.2地电位对于一个电路，必须只有一个参考地。因为两个不同点不可能具有完全相同的 电位，所以两个参考地

24、就表示不同的地电位， 这会导致噪声。如果考虑两个不同 的电路，当分别研究时，可以有两个不同的参考地。不过，当分析包含这两个电路和组成的整个电路时，必须只有唯一的参考（物理）接地系统。2 .3电磁场在低频应用时，电路可被视为一个包括一些常用元件（如电阻、电容、电感） 的等效电网络。此种条件下，简单的计算就可满足。然而，当电路尺寸比波长小 时，电路的辐射特性就不能忽视。例如，一段简单的导线有可变的电阻、电容、 电感特性，这是否会影响系统的 7功能，其依赖于导线的尺寸及承载频率。电流总是伴随着磁场，电压总是伴随 着电场。在很多情况下，干扰问题是由于没有考虑这些简单的事实而引起的。2.4共模电流当考虑

25、一个电路的两个导体时（源/负载和线返回导体），两种电流的流向是不 同的。首先，差模涉及有用信号，即电流通过一个导体从源流向负载，并通过另 一个导体返回。在共模条件下，人们研究不希望有的信号，电流在两个导体上以 相同的方向流动，并通过第三个导体（实际上为地）返回。在一些情况下，信号 源和负载在不同的点直接到 地”上。在这种情况下，对这两个接地点来说，共模 电流源的电位是不同的。在另一些情况下，承载共模电流的电路没有连接材料使 此环路连接到地。但是，可通过寄生电容把此环路在电路的一端连接到地。 共模 电流是许多接地系统产生干扰问题的原因。因为地”常作为返回通路或环路，所 以这些现象被归类为 地环路

26、”。在解决这类问题时，要对电流进行详尽的分析。3雷电防护在影响通信系统的外界因素中，电击被认为是最具破坏性的一种。因为通信系 统通过国土延伸到遥远的乡村地区（此处维修电击引起的破坏需要一些时间），因此尤其易受自然环境的影响。当电击引起的直接或间接过载电流超过设备容许 值时，会对电缆线路本身和它连接的设备产生严重的损坏。保护外部电缆线路免 受损坏性电击是一件令人烦恼的事情。 保护措施应基于完整的危险性分析，它应 考虑到设备安装所在房屋的结构、设备本身以及组网的电缆线路。令人遗憾的是：因为雷电引起的电平存在着高于纯粹干扰电平的可能，此电平有可能导致电路致命的毁坏，所以，雷电保护不总包含在EMC领域

27、中。很明显，全面的EMC导则必须包括雷电防护，而且对可靠的通信系统的设计 是非常重要的。保护可通过如下措施：阻止雷电能量传送到通信系统，或把过载 降低到系统内加固元件可忍受的水平。 有用的技术包括：用埋地电缆代替架空电 缆，屏蔽或使用浪涌保护装置（S P D） o4通信中的干扰故障点”对电磁兼容的错误观点会导致通信系统不可靠，引起通信中断和频繁的维修。下面要讨论电信设计三个方面的主要问题。4.1 电缆线路通信设备必须遵循EMC标准的两个要素，即它既不能是干扰者，也不能是敏 感者；它既不能是电磁干扰源，也不能易受由此干扰引起故障的影响。可是，通 信系统中应用的电缆线路（用于电源、信号、电话线等）

28、会对电磁干扰提供几个 耦合路径，其原因是因为它连接两个接地点或在外界环境存在的电场和磁场中起 到了天线的作用。在完成通信设施内部的电缆线路时，最困难的任务是对共模电 流的模拟。由于它们与上述提到的可变因素有关， 所以这些令人烦恼的问题是难 于检测和正确描述的。一个有效的方法是提供可供选择的电流通路， 这是因为电 流总是走闭合磁通量最小的路径。 信号和电源电缆可接近接地导体布放。 平行接 地导体（即电缆托架应两端接地）可将共模电流从差模电路、电缆及其屏蔽层中 去掉。4.2地电极许多制造商传统要求15欧的接地直流电阻，但这样一个低的值在理论上的 根据仍不明显。设计者必须认识到在保护通信方面地电极所

29、起的重要作用。要考虑的一个首要的因素是安装处土壤的电特性。 在理想情况下，希望找到的地方的 土壤电导率低，并且不存在寄生的电源电流。如果获得这两个条件，那么即使为 此改变已计划好的安装路径也是值得的，因为有效接地可以使通信系统更加可 靠。但是，大地的低电导率对防护电击损坏毫无作用。 考虑到电击产生的致命损 坏，设计配置中必须首要考虑可平衡电击能量的结构。4.3 浪涌保护器件8浪涌保护器件能限制瞬态电压并使浪涌电流接触不到敏感设备。现在，已有许 多可利用的S PD,包括电压击穿器件（气体放电管，避雷器） 、限压器件（金 属氧化物变阻器或雪崩结瞬态电压抑制器）、带宽限幅器件（滤波器）、隔离器件 （

30、光连接器、光耦合器或变压器）。对于任何应用，任一类型的S PD都具有一 定的优点和缺点。金属氧化物变阻器（MOV）因其具有以低成本提供高的电流 承载能力和好的电压限制能力，所以运用广泛。因M O V没有击穿特性，故非常 适合用在A C电源作主级和次级保护元件。 对通信线路来说，由于气体放电管在 非导通条件下具有高的绝缘电阻和低的电容， 并且具有高的电流承载能力，所以 被广泛用作主级保护器件使用。另外，在许多应用中，固态器件可以和气体管结 合使用，当需要高的电流承载时可以提供更快的响应时间。4.4 最佳浪涌保护器件的选择标准S PD的选择是重要的设计步骤，因为其可组合到所有电缆线路而进入通信系

31、统，以确保通过电源电缆、电话线路及天线电缆的过压电平不会超过系统中设备 容许的电平。达到最优化的SPD组合涉及到下面几个主要问题：本地区雷电发生的概率是多少？预计浪涌参数是多少？对所连接设备能承受的每一波形来说， 最大的残余电压是多少？ S PD的通过电压与它的响应时间有关：响应时间慢， 其通过电压就会变高。在处理快速瞬态变化时，响应时间是最重要的。但是，响 应时间并不是唯一的考虑因素，还有连接导线上存在的感应电压下降问题。 在各 种变阻器设计中，对于瞬变环境，因为通过变阻器的流动能量也会受到变阻器钳 位电压的影响，所以低的能量变化率并不一定意味着较小的幸存概率。这样，保护器件的选择不应仅仅基

32、于响应时间和额定电压，而且还应认真考虑具体环境。5结论在现代通信系统中，一个设计良好的接地系统对获得EMC是至关重要的。对 于一个给定的复杂的现代通信系统和所涉及的设备范围， 通过一个简单的技术方 法并不能获得可靠的保护。如上所述，一个有效的干扰控制计划应系统地注意到 关键的敏感性以及与整个通信系统有关的一些可变的设计参数。五、CATV系统防雷的要点及措施雷电是如何引入CATV系统的雷电引入CATV系统主要是从避雷针、天线及引下电缆、架空电缆几方面引入， 首先，由于避雷针尖端具有很小的曲率半径， 雷云逼近时，尖端电荷集中使周围 电场形成电离区，当与雷电会合时，首先是避雷针接闪。其次，尽管避雷针

33、一般 都高于天线，但有时因高度不够，保护角不大，使天线和连接的同轴电缆外导体 上感应出高电压，若外导体未接地或者接地不当，其芯线又被屏蔽，就会使电缆 内外导体间呈现高电压，损坏设备及电视机。另外，当 CATV系统附近发生雷 击时，由于强电磁场会对暴露在外的架空电缆发生作用，使电缆内外导体间呈现 高电压，损坏设备及电视机。1、天线的防雷接地。有线电视的接收天线和竖杆一般架设在建筑物的顶端，应把所有的接收天线，包括卫星接收天线的接地焊在一起，接天线的竖杆（架）上 应装设避雷针，避雷针的高度应能满足对天线设施的保护。 安装独立的避雷针时， 由于单根避雷针的保护范围呈帐篷状， 边界线呈双曲线，所以避雷

34、针高于天线顶 端的长度应大于天线的最大尺寸，避雷针与天线之间的最小水平间距应大于 3M。 建筑物已有防雷接地系统时避雷针和天线竖杆的接地应与建筑物的防雷接地系 统共地连接。无论是新的接地线还是原建筑的接地线，接地电阻都应小于4欧姆。2、前端设备的防雷接地。如果在前端附近发生雷击，则会在机房内的金属机箱 和外壳上感应出高电压，危及设备及人身安全。前端设备的电源漏电也会危及人 员的安全，因此，对9机房 总之，在整个CATV系统接地时，一定注意接地电阻的最小化，接 地电阻越大防雷效果就越差，应尽量的减小接地电阻，控制在4欧姆以下为最好。 有线电视系统的防雷是一项综合的技术工程，任何一个环节出了漏洞，

35、都会影响 整个系统的防雷效果。在做系统的防雷设计时一定要本着科学严谨的态度，切实 做好系统的防护设计。六、通信设备的过压过流及其防护措施近年来，随着微电子技术和计算机技术在通信设备中的广泛应用，各类先进通 信设备对过压过流及其保护措施的要求越来越高，因此防雷保护越来越重要。由 于在通信与数据线路上雷电、强电、静电以及操作引起的瞬间过电压造成的危害 时常发生，因此必须采取适当的保护措施以避免因过电压以及所产生的过电流对 通信设备、传输线路和相关人员造成的危害。通信大楼一般都安装有避雷针、避雷带或避雷网，并且采取了联合接地的方式。 从表面上看，它已具备了良好的防雷和抗外界电磁干扰的性能，那么为什么

36、通信 设备有时还会遭受过压过流而损坏呢？还会对操作维护人员的人身构成威胁 呢？下面将日常维护巡检过程中发现的一些问题和防护措施归纳如下。1引起通信设备过电压的原因从山西省万家寨引黄工程个别高山施工通信站雷击通信设备造成的故障情况分 析来看，绝大部分故障是由于雷电电磁脉冲波从户外电力线路、传输线路侵入而造成的。这时，机房本身并未遭受雷击，而是雷电直击电力线、传输线，或在距 电力线路/传输线路一定距离处有雷电闪击。 例如，某站一个高山施工通信机房 距电力线路4 0 0 m处的落雷电流大约为108 0 kA,架空电力线路距地面平均高度为5m,由此可估算出该处电力线路上瞬间过电压约为2 5 k Vo这

37、样高的感应电压向电力线两端扩展， 雷电电流感应电压虽 能经线路逐渐衰减，但由于通信机房距离落雷地点不是很远，此残余感应电压仍有一定的 强度，侵入到机房后仍可导致部分通信设备损坏，造成通信中断。后经技术人员多方分析、改造，采取多种防护方式，避免了雷击现象。强电、静电都是引起通信设备过电压的主要来源，具体而言，输入/输出信号线、交/直流电源线、接地系统和空间电磁波都是过电压源入 侵通信设备的主要途径。所以必须采取多种防护措施切断过电压入侵通信设备的主要途径。2多级防护随着通信设备的大规模应用，雷电、强电、静电以及操作引起的瞬间过电压造成的危害常常发生。以往的防护体系已不能满足现代通信网络安全的要求

38、，应从单一防护（无源防护，其内涵是与系统电源无直接电气连接的防护系统）转为三维防护（有源和无源 防护，其内涵是与系统电源无直接电气连接的防护和与系统电源有直接电气连接的防护系统 组合的立体空间防护系统）。三维防护包括防直击雷、防感应雷电、防地电位反击、防静电 直击、过电压感应以及操作引起的瞬间过电压影响等多方面的防护，即根据空调、数字程 控、光电传输、交直流电源等所有微电子设备的不同功能、不同受保护程度和所属保护层确定 防护要点做分类保护。根据雷电、强电、静电和操作瞬间过电压的危害的可能通道，从电源 线到数据通信线路都应该做多级保护。3外部防护外部防护主要采用避雷针（避雷网、避雷线和避雷带）和

39、接地装置（接地线、地极）来加以防护。其保护原理是：当雷云放电接近地面时，它使地面的电场发生畸变, 在避雷针（避雷线）顶部形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导入电的发展方向，引导雷 电向避雷针（避雷线）放电，再通过接地引下线、接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击，这是人们长期实践证明的防直击雷的有效方法。然而，被动放电式避雷针存在 反应速度差、保护的范围小以及导通量小等不足。根据现代通信发展的要求，避雷针应选择 提前放电主动式的防雷装置，并且应该从3 0 °、4 5 °、6 0 °等不同角度考虑，以做到对各 种雷击的防护，增大保护范围，增加导通量。建筑物

40、的所有外露金属构件（管道）都应与防雷网（避雷带或避雷线）良好连接。4内部防护首先是电源部分的防护，因为雷电、强电主要是通过线路侵入的。对于高压部分，电力部门有专用的高压避雷装置，而线对线的过压则无法控制。因此，对3 8 0 V 低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分为3部分：建议在高压变压器后端到通信局（站）电力机房总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为一级保护；在楼宇总配电 盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端对地加装避雷器，作为三级保护。目的是用分流（限流）技术将雷电 过电压（脉冲）能量分流泄入大地，从而达到保护目的。

41、分流（限流）技术中采用的防护器的 品质、性能的好坏均直接影响防护的效果，因此选择合格优良的避雷器至关重要。其次是信号部分的防护，这要根据通信设备的敏感度来确定。应该考虑的主要有：卫星接收系统、数字微波传输系统、电话系统、网络专线系统以及监控系统等。建 议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端时，应对地加装避雷器，电缆中的空线应接地， 并做好屏蔽接地。最后是接地处理，接地系统把雷电流引入大地，从而达到保护设备和人身安全 的目的。一般建筑物的接地系统有建筑物地网 （与法拉第网相接）、电源地（要求地阻1 0 ?赘）、逻辑地（也称信号地）和防雷地等。通信设备要求交直流工作地、安全保护地、防雷地必须独立时

42、，如果相互之间距离达不到规范的要求，则容易出现地电位反击事故。因此，各接地11系统之间的距离达不到规范要求时，应尽可能使它们连接在一起，如实际情况 不允许直接连接，可通过地电位连接。如光纤到户局点、移动通信基站、寻呼机 房、通信局（站）的总接地点尽量做到只有一个，从而保证各类接地点的基准电 位是惟一值。为确保系统正常工作，每年在雷雨季节前后或春、秋检修时应定期 用精密地阻仪检测地阻值，以确保地阻值始终保持在规定的范围。5结论总之，对通信设备而言，接地与防雷是一个永恒的课题，接地系统的正确与可靠直接关系到人身和通信设备的安全。 综合考虑国际、国内相关技术的发展以及 国家和信息产业部的有关标准，可

43、以明确以下几点。（1 ）通信局（站）必须按规范采用联合接地系统。（2）单点接地原则。无论是联合接地系统还是分散接地系统，地下防雷线、 保护地线、工作地线等金属地应连在一起，并通过总接地线汇集排后，这些地线 必须绝缘分开。(3)无论是防雷击通信局(站)建筑物，还是防雷电经交流电力线侵入通信 局(站),都必须采用层层防护的原则。(4 )防雷装置的接地电阻应符合建筑物防雷接地规范与通信局(站) 接地设计技术规定的要求。根据各通信机房、基站等所处的环境，应从电缆引 入开始安装多级保护器。(5 )防雷装置的抑制过电压性能与连接引线的长度有很大关系，因为在雷击情况下，接地线的阻抗主要取决于接地线的电感，而

44、电感主要取决于接地线的长度。根据多年的安装与维护经验，接地线应尽量短而直， 严禁不必要的弯曲、打圈和迂回。(6)为了使保护器达到更佳的防雷效果，除了要求连接引线尽量粗、短、直 外，还应降低连接引线的电感，如果条件允许，每相进、出保护器的两根连线应 采用绞合或靠近平行布放的方式，使之流过的电流方向相反，以降低连接电感。 保护器的接地端也采取同样的办法，以进一步减少连线电感。(7 )注意避雷元件是否能正常使用，应在每年雷雨季节到来之前和过后检查 它们是否已损坏，重点测试它们的动作电压和额定电压下的漏电流，如果数值跟原来产品参数有一定范围的变化，就应该将其更换掉，这一点对于山区多雷区模 块局、移动基

45、站和山头微波站尤为重要。(8)正确安装电源防雷器，减少设备因雷击而导致电源损坏的机会， 这样既 可免除更换设备之费用，又可保障系统不间断地连续运行。 同时还可减少建筑物 因雷击所引起的电源火警的机会，确保人身及其他财产的安全。七、防雷接地应注意的若干问题110kV变电所的防雷接地装置，由于设备老化、本体性能差、超期服役以及后 期的运行维护脱节等种种原因，加之在现场改造中存在设计不周、结构不合理、 施工质量差等诸多问题，时刻危及电网的安全运行。(1)地网开挖。部分变电所运行时间久远，有的甚至运行长达 37年之久，试验 检测人员每年定期摇测接地电阻， 是否符合要求，并出具试验报告，但很少分析 试验

46、数据的微小变化。(2)构架明敷接地。存在四种错误现象：其一母线构架通过水泥杆的主筋接地。 其二开关构架之间利用串联的金属构件作通道，通过连接部位的螺栓接地。其三 避雷针引下线通过水泥杆主筋导通。其四避雷针另敷引下线被包围在加固的水泥 墩之内。(3)中性点放电间隙水平布置。原有110kV变压器中性点放电间隙多为垂直安装， 多年的运行实践证明，放电间隙垂直安装，弊端较多，遇恶劣气候，易形成冰柱， 失去功效，影响安全。12(4)中性点接地引下线在主网两点可靠接地。 很多运行多年的110kV变电所中性 点和地引下线存在一点接地。变压器中性点应有两根与主接地网不同地点连接的 接地引下线，且每根接地引下线

47、均应符合热稳定的要求， 重要设备及设备构架等 宜有两根与主接地网不同地点连接的接地引下线，且每根接地引下线均应符合热 稳定的要求，连接引线还应便于定期检查测试。变压器中性点单根接地，连接线 一旦发生问题，设备便会断地运行。(5)扩建地网与原接地网应多点连接。接地网接地电阻随着时间的推移和自身的 腐蚀，接地电阻会发生改变，有的甚至超标，为了降低主网接地电阻，另行敷设地网不失为一个好举措，部分变电所根据地形地貌采取在原主网的末端，加打接地桩单处延伸，主网接地电阻时高时低。(6)主网与避雷针网的安全距离。随着时间的推移，主网与避雷针网的接地电阻 会不断增加，有的甚至超标，敷设相应的接地网降低电阻势在

48、必行。根据过电压保护技术要求：独立避雷针与配电装置带电部分的空气中最短途 径的长度应不小于5m。避雷针接地引下线埋在地中部分与配电装置或构架的 接地导体埋在地中部分之间在土壤中的距离长度应不小于3m。(7)10kV金属氧化物避雷器的保护距离。日常设备运行管理通常忽视了避雷器 与变压器的最大电气距离，导致运行中的避雷器与被保护的变压器的电气距离严 重超标，所装设的避雷器没有起到保护作用。(8)10kV避雷器接地引下线应与干线单独连接，不允许用接。10kV出线由于回路数较多，施工初期作业人员图方便，往往将 10kV出线避雷器接地引下线串联 接在一起，再通过单根引下线，或二根引下线与干线连在一起，构

49、成接地装置， 客观上造成了 一个接地线中串接了多个需要接地部分。(9)直配&quot;三位一体&quot;接线方式中低压避雷器引下线正确接线。变电所 直配高压侧不装设避雷器(因进线已装设，且避雷器保护距离没有超过避雷器与 变压器的最大电气距离，故设计时省略)，低压侧装设低压避雷器，低压避雷器 与变压器低压侧中性点及变压器金属外壳一起接地，组成变压器所谓的&quot;三位一体&quot;接线方式。低压侧避雷器引下线利用变压器的外壳作为避雷器的 泄流通道，这是不符合技术要求的。规程规定：避雷器接地引下线应采用专门敷设的接地线接地，不能采取其它方 式(如外壳)代替。变

50、压器顶盖和箱体之间加有橡胶垫片，相连部位通过螺栓连接， 等效于利用串联的金属构件作为接地线， 接地装置电气通路接触不良，增大了接 触电阻，不便于散流。低压避雷器引下线应通过单独的接地线与变压器外壳、中性线一起共同与接地装置相连接。(10)避雷器的正确选型和合理配置。金属氧化物避雷器作为更新换代产品，种 类繁多，性能差异较大，设计、施工人员必须熟悉避雷器的类型、电压等级和使 用场所，避免错误安装。110kV变电所避雷器型号较多，稍不注意，容易出错。正确安装避雷器，必须把住两关：采购关。经销人员根据设计图纸清单或现 场实际情况，分清型号、电压等级和使用场所，不误购。施工安装关。不准将 配电型避雷器

51、(如Y5WS-12.7/50)安装至变电所10kV母线和TV上。不准将线路 型避雷器(Y10WX-42/220)安装到变电所35kV母线和TV上，所选避雷器安装时 要特别注意其电压等级和使用场所是否相符，不能张冠李戴，降低功效。八、现代建筑物防雷接地装置结构的探讨1有关概念把电气设备与接地装置连接起来，称为接地。电气设备的接地是保证人身安全 及电气设备正常工作的重要部分，也是防雷技术最重要的环节。接地按其作用可 分为三类：13(1)保护接地，指正常情况下将电气设备外壳及不带电金属部分的接地。如发电机、变压器等电气设备外壳的接地。(2)工作接地，指电力、通讯等系统中利用大地做导线或为保证其正常运

52、行所 进行的接地。如供电系统中的三相四线制中的地线，某些变压器中性点接地等。(3)防雷接地，指过电压保护装置或设备的金属结构的接地。 如避雷器的接地、 避雷针构架的接地等，也称过电压保护接地。接地装置由接地体和接地线组成。接地电阻，指电流通过接地装置流向大地受到的阻碍作用。在数值上，接地电 阻是电气设备的接地体对接地体无穷远处的电压与接地电流之比，即Re= Uj/Ie式中：Re接地电阻（Q）Ie 一接地电流（A）Uj 一接地体对接地体无穷远处的电压（V）影响接地电阻的主要原因有土壤电阻率、接地体的尺寸、形状及埋入深度、接地线与接地体的连接等。2防雷接地装置的结构无论是防直击雷或感应雷，最终都是

53、通过接地装置将雷电流送入大地。所以， 没有完善的接地装置是无法完成避雷任务的。在防雷工程设计、施工、验收中，人们往往习惯单方面追求接地电阻的数值， 将接地电阻的大小，作为衡量防雷工程质量的最重要指标，认为接地电阻越小， 防雷效果越好，被保护的对象就越安全。对避雷系统接地装置的接地电阻值有一 定的要求是无可非议的，因为接地电阻越小，散流越快，落雷物体高电位保持时 间就越短，危险越小，以至于跨步电压、接触电压也越小。然而，理论和实践证 明，接地网的结构较接地电阻更应受到重视。随着科学技术的飞速发展，人们对现代建筑物这一名词已不陌生。所谓现代建 筑物，即标志着建筑物内有供电、计算机、通讯等系统在运行

54、。为了这些系统的 安全运行，往往需要多种类别的接地装置，怎样合理、科学的处理其相互关系也 就成为不可回避的问题。3独立接地已基本被取代独立接地是指需要接地的系统分别独立地建立接地网，且各接地网之间要求有 足够的距离。这种接地方式在50和60年代较多采用，原因是各接地系统之间不 会造成相互干扰，这一特点在通讯系统中显得尤其重要。 但近年来这种独立的接 地方式除非在特别危险的环境下必须采用外，在绝大多数情况下，均采用共同接地方式。这是因为：（1）各通讯系统、计算机系统和电源系统的接地是为了获得一个零电位点。如果各系统分别接地，当发生雷击的时候各系统接地点的电位可能相差很大。假定“ 1为交流电源接地

55、，“力计算机系统的逻辑接地，“明机壳安全保护接地。在假定电流冲击波从“1中引进，由于雷瞬时电压可达数十万伏，这就意味着同 一台计算机上电源、通讯线和外壳相接的有关部分就要承担各地网间的这一高电 压，因此造成有关部位的击穿损坏。 对于计算机网络，调制解调器和网卡将首先 被击穿。据了解，在计算机通讯网络中，各系统采用独立接地被雷击损坏的概率 远高于共同接地的情况。（2）在一座楼房或一个建筑群范围内，分别做几个互相没有电气联系的地网是 相当困难的，尤其在现代的大城市更是如此。因此采用独立接地方式时要求各地 网之间至少要有近20m的距离，同时又要与各种地下金属管道、电缆金属屏蔽 层和各大金属构件有足够

56、的距离。这些要求在实际设计和施工中是难以做到的。 即使在新建系统时做到了，在日后的系统维护和城市其它改造中这些要求也极易 受到破坏。以上是独立接地逐渐被取代的根本原因。144 一点接地及干扰分析设置独立接地系统的一个主要的原因，是为了避免信号干扰和消除噪音”。理论和实践证明，不采用独立接地方式，上述问题也是可以得到圆满解决的。60、70年代，“干扰”也被称为无线电干扰，因为绝大多数电子噪音和干扰信号 均在无线电频段内。随着科技发展，大量的电子计算机、数字技术、逻辑电路在 人们的日常生活和工作中被采用，干扰的定义也被引申为 电磁干扰”。电磁干扰可分为导电性电磁干扰和辐射性电磁干扰，前者的干扰能量

57、是通过线 材或电缆从一个电路传送到另一个电路的。 减少导电性电磁干扰的途径是通过电 路的合理设计、采用滤波器和电路的合理接地来实现；辐射性电磁干扰的干扰能 量是通过空气中的电磁场传送的。 通常在设计电子设备外壳、箱体以及布置设备 的线路、接地线时，通过选用理想的屏蔽材料、构造技术和合理布置设备的线路、 接地线，以及采用科学的接地技术来减少辐射性电磁干扰。由此可见，做好接地是有效防止电磁干扰的重要途径。低频干扰绝大部分是通过线路互相耦合而来的，即所谓共阻耦合。当两个电路 电流流经一个公共阻抗时，一个电路上的电流在这个公共阻抗上形成的电压会影 响到另一个电路，这就是共阻抗耦合。为一个共用的接地网，

58、在不同的地方分别接上不同的连线，由于共阻抗耦合的 关系，各连线之间将有Vg1, Vg2,等电压，A、B、C三点不可能处于同一电位， 这就出现干扰源，经放大后可能直接影响通讯和控制讯号。是同样的3台设备，但地线都接于B点，因此，避免了由电流Ic引发的共阻抗 耦合效应。当频率低时，B和C点的电位基本上与B点一致。这样的连接方法 叫工点接地法一点接地法由于解决了各系统接地线的等电位问题，各系统之间的干扰问题也初步得到了解决，尤其是 50Hz工频讯号的干扰基本消除。所以 一点接地法在工程上得到广泛应用。一点接地消除了公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰。单点接地能很好工 作于1MHz及以下的频率，并且当整个系统的尺寸较小时（最大尺寸小于 V20, 入为人们感兴趣的产生干扰信号的波长）也