第八章通信接地与防雷

1、本章知识内容本章知识内容v接地系统概要：接地系统的组成、影响接地电阻接地系统概要：接地系统的组成、影响接地电阻的因素、接地中关于电压的概念、接地的分类作的因素、接地中关于电压的概念、接地的分类作用。用。v联合接地系统：优点、组成、特点。联合接地系统：优点、组成、特点。v通信电源系统的防雷保护：雷电相关知识介绍、通信电源系统的防雷保护：雷电相关知识介绍、常见防雷元件、系统防雷保护措施常见防雷元件、系统防雷保护措施。本章知识重点本章知识重点v接地系统的组成、影响接地电阻的因素。接地系统的组成、影响接地电阻的因素。v通信电源系统接地的分类及各自的作用。通信电源系统接地的分类及各自的作用。v联合接地的

2、优点和组成特点。联合接地的优点和组成特点。v常见防雷元件。常见防雷元件。v通信电源系统防雷保护原则和措施。通信电源系统防雷保护原则和措施。本章知识难点本章知识难点v交流保护接地的保护原理。交流保护接地的保护原理。v联合接地的组成特点。联合接地的组成特点。v雷电危害。雷电危害。学习本章的目的和要求学习本章的目的和要求(1)v掌握接地系统的组成和影响接地电阻的主要因素，掌握接地系统的组成和影响接地电阻的主要因素，理解接地系统中几个电压的概念。理解接地系统中几个电压的概念。v掌握交流工作接地的概念以及作用。掌握交流工作接地的概念以及作用。v掌握直流工作接地的作用，理解采用正极接地的掌握直流工作接地的

3、作用，理解采用正极接地的原因。原因。v掌握联合接地的优点，理解联合接地系统接线方掌握联合接地的优点，理解联合接地系统接线方式和均压的特点。式和均压的特点。学习本章的目的和要求学习本章的目的和要求(2)v了解雷电的相关知识，理解常见防雷元件的工了解雷电的相关知识，理解常见防雷元件的工作机理并熟悉它们常用技术指标，掌握通信电作机理并熟悉它们常用技术指标，掌握通信电源系统防雷保护原则和措施理解方法。源系统防雷保护原则和措施理解方法。v能进行接地系统日常检查、接地电阻的测量和能进行接地系统日常检查、接地电阻的测量和避雷器的检测与更换。避雷器的检测与更换。v能进行接地系统的工程验收。能进行接地系统的工程

4、验收。v1、雷击浪涌：、雷击浪涌： 强度很大，干扰空间范围很广、频谱强度很大，干扰空间范围很广、频谱很宽的电磁干扰源。很宽的电磁干扰源。1、雷击浪涌：认识雷电、雷击浪涌：认识雷电1、雷击浪涌：雷电对人类的贡献、雷击浪涌：雷电对人类的贡献1、雷击浪涌：雷电的危害、雷击浪涌：雷电的危害1、雷击浪涌：雷云的形成、雷击浪涌：雷云的形成1、雷击浪涌：雷击、雷击浪涌：雷击1、雷击浪涌：雷击的三种形式、雷击浪涌：雷击的三种形式1、雷击浪涌：直击雷的危害、雷击浪涌：直击雷的危害1、雷击浪涌：直击雷的危害、雷击浪涌：直击雷的危害1、雷击浪涌：二次雷的危害、雷击浪涌：二次雷的危害1、雷击浪涌：二次雷的危害、雷击浪

5、涌：二次雷的危害1、雷击浪涌：二次雷的危害、雷击浪涌：二次雷的危害1、雷击浪涌：现代防雷、雷击浪涌：现代防雷1、雷击浪涌：现代防雷、雷击浪涌：现代防雷 1、雷击浪涌：避雷针防护原理、雷击浪涌：避雷针防护原理接地系统概要接地系统概要 接地与防雷的内容提要接地与防雷的内容提要1联合接地系统联合接地系统 2通信电源系统的防雷保护通信电源系统的防雷保护 3讨论题讨论题42.1 接地系统概要接地系统概要 在通信局（站）中，接地占有很重要的地位，它在通信局（站）中，接地占有很重要的地位，它不仅关系到设备和维护人员的安全，同时还直接影响不仅关系到设备和维护人员的安全，同时还直接影响着通信的质量。着通信的质量

6、。 因此，掌握理解接地的基本知识，正确选择和维因此，掌握理解接地的基本知识，正确选择和维护接地设备，具有很重要的意义。护接地设备，具有很重要的意义。 1.1.接地系统的组成接地系统的组成 2.2.接地电阻及影响接地电阻的因素接地电阻及影响接地电阻的因素 3.3.接地中电压的概念接地中电压的概念 4.4.接地分类及作用接地分类及作用2.1.1 接地系统的组成接地系统的组成 所谓“接地”，就是为了工作或保护的目的，将电气设备或通信设备中的接地端子，通过接地装置与大地作良好的电气连接，并将该部位的电荷注入大地，达到降低危险电压和防止电磁干扰的目的。 1 1接地的概念接地的概念2.1.1 接地系统的组

7、成接地系统的组成 所有接地体与接地引线组成的装置，称为接地装置，把接地装置通过接地线与设备的接地端子连接起来就构成了接地系统。如图1所示。2 2接地系统接地系统接地体 接地引线 接地线排接地线 配电屏地线排 去通信机房汇流排 接地分支线 设备接地端子图1 接地系统示意图2.1.2 接地电阻组成及影响接地电阻的因素接地电阻组成及影响接地电阻的因素 1 1接地电阻组成接地电阻组成v 接地电阻：接地体对地电阻和接地引线电阻的总和v 接地电阻的组成：接地引线电阻接地体本身电阻接地体与土壤的接触电阻接地体周围呈现电流区域内的散流电阻 决定于土壤的湿度、松紧程度及接触面积的大小散流电流接地电阻主要由接触电

8、阻和散流电阻组成2.1.2 接地电阻组成及影响接地电阻的因素接地电阻组成及影响接地电阻的因素 2 2影响接地电阻的因素影响接地电阻的因素 接触电阻指接地体与土壤接触时所呈现的电阻。接触电阻指接地体与土壤接触时所呈现的电阻。 接地体与土壤的接触电阻决定于土壤的湿度、松紧程度 及接触面积的大小，土壤的湿度越高、接触越紧、接触面积越大，则接触电阻就小，反之，接触电阻就大。 散流电流是电流由接地体向土壤四周扩散时，所遇到散流电流是电流由接地体向土壤四周扩散时，所遇到的阻力。的阻力。它和两个因素有关： 一是接地体之间的疏密程度。 二是和土壤本身的电阻有关。衡量土壤电阻大小的物理量是土壤电阻率。 （1）温

9、度）温度 温度在0以上,土壤电阻率随着温度的下降而上升; 温度在0以下时,土壤电阻率同样随着温度的下降而上升。（2）湿度）湿度（3）密度）密度（4）化学成分）化学成分 土壤湿度增加会使土壤电阻率明显减小土壤受到的压力 越大，其内部颗粒越紧密，电阻率就会减小。土壤中含有酸、碱、盐等化学成分时，其电阻率就会明显减小。2.1.2 接地电阻组成及影响接地电阻的因素接地电阻组成及影响接地电阻的因素2 2影响接地电阻的因素影响接地电阻的因素类 别名 称电阻率（Wm）岩石花岗岩200 000多岩山石5 000砾石、碎石5 000砂砂砾1 000表层土类石、下层砾石600土壤红色风华粘土500多石土壤400含

10、砂粘土300黄土200砂质粘土100黑土、陶土50捣碎的木炭40沼泽地20陶粘土102.1.4接地分类及作用接地分类及作用v 按用途分：v 按带电性质：v 结合：工作接地保护接地防雷接地交流接地直流接地交流工作接地直流保护接地2.1.4接地分类及作用接地分类及作用1.1.交流接地系统交流接地系统交流工作接地交流保护接地定义：目的：定义：目的：在低压交流电网中就是将三相电源中中性点直接接地。 就是将受电设备在正常情况下与带电部分绝缘的金属外壳部分与接地装置作良好的电气连接。将三相交流负荷不平衡引起的在中性线上的不平衡电流泄放于地，以及减小中性点电位的偏移，保证各相设备的正常运行。防止设备因绝缘损

11、坏而遭受触电危险的目的。(导电但不带电部分接地导电但不带电部分接地)(人身伤亡、设备击穿损坏)2.1.4接地分类及作用接地分类及作用2.直流接地系统直流工作接地直流保护接地定义：目的：定义：目的在通信电源的直流供电系统中，为了保护通信设备的正常运行、保障通信质量而设置的电池一极接地。在通信系统中，将直流设备的金属外壳和电缆金属护套等部分接地。注意：通常情况下，直流的工作接地和保护接地是合二为一的。但随着高注意：通常情况下，直流的工作接地和保护接地是合二为一的。但随着高 频化发展和设备对电磁屏蔽等要求的提高，有分开的趋势频化发展和设备对电磁屏蔽等要求的提高，有分开的趋势直流输出的某一极接地直流输

12、出的某一极接地2.1.4接地分类及作用接地分类及作用v（1 1）利用大地作良好的参考零电位，保证在各通）利用大地作良好的参考零电位，保证在各通信设备间甚至各局（站）间的参考电位没有差异，信设备间甚至各局（站）间的参考电位没有差异，从而保证通信设备的正常工作。从而保证通信设备的正常工作。v（2 2）减少用户线路对地绝缘不良时引起的通信回）减少用户线路对地绝缘不良时引起的通信回路间的串音。路间的串音。 直流工作接地直流工作接地2.1.4接地分类及作用接地分类及作用v（1 1）防止直流设备绝缘损坏时发生触电危险，保）防止直流设备绝缘损坏时发生触电危险，保 证维护人员的人身安全。证维护人员的人身安全。

13、v（2 2）减小设备和线路中的电磁感应，保持一个稳）减小设备和线路中的电磁感应，保持一个稳定的电位，达到屏蔽的目的，减小杂音的干扰，定的电位，达到屏蔽的目的，减小杂音的干扰，以及防止静电的发生。以及防止静电的发生。直流保护接地直流保护接地2.1.4接地分类及作用接地分类及作用v 直流接地需连接的有：蓄电池组的一极，通信设备的机架或总配线的铁架，通信电缆金属隔离层或通信线路保安器，通信机房防静电地面等。v 直流电源通常采用正极接地。其原因有：1、大规模集成电路所组成的通信设备的元器件的需要：2、为了减小由于电缆金属外壳或继电器线圈等绝缘不良，对电缆芯线、继电圈和其他电器造成的电蚀作用。直流接地2

14、.1.4接地分类及作用接地分类及作用v 在通信局（站）中，通常有两种防雷接地: (1)一种是为保护建筑物或天线不受雷击而专设的避雷针 防雷接地装置，这是由建筑部门设计安装的； (2)另一种是为了防止雷击过电压对通信设备或电源设备的 破坏需安装避雷器而埋设的防雷接地装置。如高压避雷器的下接线端汇接后接到接地装置。3.3.防雷接地防雷接地2.2 联合接地系统联合接地系统 考虑到各接地系统（交流工作接地、直流工作接地和保护接地）在电流入地时可能相互影响，传统做法是将各接地系统在距离上分开20m以上，称为分设接地系统。但是随着外界电磁场干扰日趋增大，分设接地系统的缺点日趋明显。 在20世纪90年代开始

15、，在国内外出现了联合接地系统。 2.2.1 联合接地的优点 2.2.2联合接地的组成2.2.1 联合接地的优点联合接地的优点v 分设接地系统是指工作接地、保护接地、防雷接地等各种单设接地装置，并要求彼此相距20m。v 分设接地系统的缺点：（1）侵入的雷浪涌电流在这些分离的接地之间产生电位差，使装置设备产生过电压。（2）由于外界电磁场干扰日趋增大，无法满足通信的电磁兼容标准的要求。（3）接地装置数量过多，受场地限制易造成接地系统间相互干扰。（4）配线复杂，施工困难。1 1分设接地系统分设接地系统2.2.1 联合联合接地的优点接地的优点v 组成组成: :联合接地示意图联合接地系统由接地体、接地引入

16、、接地汇集线、接地线所组成。2 2联合接地系统联合接地系统2.2.1 联合接地的优点联合接地的优点 采用联合接地方式，在技术上使整个大楼内的所有接地系统联合组成低接地电阻值的均压网，具有下列优点： 地电位均衡，同层各地线系统电位大体相等，消除危及设备的电位差。 公共接地母线为全局建立了基准零电位点。 消除了地线系统的干扰。 电磁兼容性能变好。2 2联合接地系统联合接地系统2.2.2 联合接地的组成联合接地的组成 ( 接地线网络有树干形接地地线网，多点接地地线网，一点接地地线网。) 1 1接地体地网接地体地网2.2.2 联合接地的组成联合接地的组成 在联合接地系统中，垂直接地总汇集线贯穿于电信大

17、楼各层的接地用主干线，也可在建筑物底层安装环形汇集 线，然后垂直引到各机房水平接地分汇集线上，这种垂直接地总汇集线称为接地母线。 2 2接地母线接地母线2.2.2 联合接地的组成联合接地的组成 要求建筑物混凝土内采用钢框架与钢筋互连，并连接联合地线焊接成法拉弟“鼠笼罩”状的封闭体，才能使封闭导体的表面电位变化形成等位面（其内部场强为零），这样，各层接地点电位同时进行升高或降低的变化，使之不产生层间电位差，也避免了内部电磁场强度的变化。 3 3对通信大楼建筑与双层地面的要求对通信大楼建筑与双层地面的要求2.3通信电源系统的防雷保护通信电源系统的防雷保护 随着电力电子技术的发展，电子电源设备对随着

18、电力电子技术的发展，电子电源设备对浪涌高脉冲承受能力和耐噪声能力不断下降，使浪涌高脉冲承受能力和耐噪声能力不断下降，使电力线路或电源设备受雷电过电压冲击的事故常电力线路或电源设备受雷电过电压冲击的事故常有发生，目前通信电源系统的防雷已经成为重要有发生，目前通信电源系统的防雷已经成为重要的课题，所以开展防雷技术研讨十分重要。的课题，所以开展防雷技术研讨十分重要。 2.3.1 2.3.1 雷电分类及危害雷电分类及危害 2.3.2 2.3.2 常见防雷元件常见防雷元件 2.3.3 2.3.3 通信电源系统防雷保护措施通信电源系统防雷保护措施v 雷击分为两种形式：即感应雷与直击雷。v 感应雷是指附近发

19、生雷击时设备或线路产生静电感应或电磁感应所产生的雷击;v 直击雷是雷电直接击中电气设备或线路，造成强大的雷电流通过击中的物体泄放入地。 1雷电流雷电流2.3.1 雷电分类及危害雷电分类及危害 产生强大的感应电流或高压直击雷浪涌电流若使天线带电，从而产生强大的电磁场，使附近线路和导电设备出现闪电的特征。 地面雷浪涌电流使地电位上升。 静电场增加接近带电云团处周围静电场强度可升至50kV/m，置于这种环境的空中线路电势会骤增，而空气中的放电火花也会产生高速电磁脉冲，造成对电子设备的干扰。2 2雷击流的危害雷击流的危害2.3.1 雷电分类及危害雷电分类及危害 直击雷对通信大楼的环境影响。 雷击对电力

20、电缆的影响。 3 3雷电流干扰雷电流干扰2.3.1 雷电分类及危害雷电分类及危害2.3.2 常见防雷元件常见防雷元件抗：泄：使用避雷装置，把雷电引向自身泄入大地，以削弱其破坏能力。要求各种电气设备具有一定的绝缘水平，以提高其抵抗雷电破坏的能力 避雷装置接闪器避雷器消雷器避雷针、避雷线、避雷带、避雷网阀式、管式、角式、MOAv 接闪器是专门用来接收直击雷的金属物体。 v 消雷器是一种新型的主动抗雷设备。 v 避雷器通常是指防护由于雷电过电压沿线路入侵损害被保护设备的防雷元件。1离子化发射装置2连接物3地电收集装置4被保护物图10消雷器结构示意图图11避雷器的连接2.3.2 常见防雷元件常见防雷元

21、件v常见的避雷器有阀式避雷器、排气式避雷器和金属氧化物避雷器等。 1阀式避雷器 2排气式避雷器 3金属氧化物避雷器（MOA）2.3.2 常见防雷元件常见防雷元件v 阀式避雷器由火花间隙和阀片组成，装在密封的磁套管内。 1 1阀式避雷器阀式避雷器2.3.2 常见防雷元件常见防雷元件v 排气式避雷器通称管型避雷器，由产气管、内部间隙和间隙等三部分组成。 2 2排气式避雷器排气式避雷器2.3.2 常见防雷元件常见防雷元件v 金属氧化物避雷器又称为压敏电阻避雷器。这是一种没有火花间隙，只有压敏电阻片的新型避雷器。 3 3金属氧化物避雷器（金属氧化物避雷器（MOAMOA）2.3.2 常见防雷元件常见防雷

22、元件 第一级防雷区第一级防雷区：指直击雷区，本区内各导电物体一旦遭到雷击，雷浪涌电流将经过此物体流向大地，在环境中形成很强的电磁场。 第二级防雷区：第二级防雷区：指间接感应雷区，此区的物体可以能流经感应雷浪涌电流。这个电流小于直击雷流涌电流，但在环境中仍然存在强电磁场。 第三级防雷区：第三级防雷区：本区导电物体可能流经的雷感应电流比第二级防雷区小，环境中磁场已很弱。 第四级防雷区第四级防雷区:当需进一步减小雷电流和电磁场时,应引入后续防雷区。 1 1防雷区防雷区2.3.3 通信电源系统防雷保护措施通信电源系统防雷保护措施 由于各个防雷区对保护设备的损坏程度不一，因此对各区所安装的防雷器的数量和分断能力要求也不同。各局（站）防雷保护装置必须合理选择，且彼此间应很好配合。配合原则为： 借助于限压型防雷器具有的稳压限流特性，不加任何去耦元件（如电感L）。 采用电感或电阻作为去耦元件（可分立或采用防雷区设备间的电缆具有的电阻和电感），电感用于电源系统，电阻用于通信系