《通信设备的供电与安全技术》课件-通信局（站）的接地与防雷

移动通信基站的接地与防雷接地系统概要

联合接地系统通信电源系统的防雷保护目录通信局（站）的防雷与接地系统的维护本章重点接地系统的组成、影响接地电阻的因素。通信电源系统接地的分类及各自的作用。联合接地的优点和组成特点。常见防雷元件。通信电源系统防雷保护原则和措施。本章难点交流保护接地的保护原理。联合接地的组成特点。雷电危害。课程目标了解目前通信接地与防雷的现状掌握通信接地的分类和作用掌握通信接地日常维护检测方法能通过现象综合分析，给出结论和后期整治方案实际操作能力、解决实际问题能力前言

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，同时还直接影响着通信的质量。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。一、接地系统概要

“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.接地系统的组成2.接地电阻及影响接地电阻的因素3.接地中电压的概念4.接地分类及作用一、接地系统概要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。如图所示。①接地体②接地引线③接地线排④接地线⑤配电屏地线排⑥去通信机房汇流排⑦接地分支线⑧设备接地端子1.接地系统的组成一、接地系统概要2.接地电阻及影响接地电阻的因素

接地电阻组成：接地电阻：接地体对地电阻和接地引线电阻的总和接地电阻的组成：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阻和散流电阻组成一、接地系统概要2.接地电阻及影响接地电阻的因素影响接地电阻的因素：

①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。②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。

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。一、接地系统概要2.接地电阻及影响接地电阻的因素影响接地电阻的因素：（1）土壤性质（2）温度（3）湿度（4）密度（5）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。类

别名

称电阻率（W·m）岩石花岗岩200000多岩山石5000砾石、碎石5000砂砂砾1000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10一、接地系统概要卡钳法（单、双卡）。——利用地线、地网之间形成的环路，产生感应电磁场、测量其感应电压和感应电流，找出环路的电阻。——缺陷：若另外一个入地点的地电阻比较大，则严重影响测试结果。局站地网其它接地点卡钳接地电阻值的测量方法一、接地系统概要3.接地中电压概念

对地电压Ud：接触电压Uc：跨步电压Uk：UdUcUk0.8m20m离接地体越远越小离接地体越远越大（就近接地）离接地体越远越小跨步电压接触电压对地电压一、接地系统概要4.接地分类及作用按用途分：按带电性质：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。防止设备因绝缘损坏而遭受触电危险的目的。(导电但不带电部分接地)(人身伤亡、设备击穿损坏)交流接地系统一、接地系统概要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接地系统一、接地系统概要一、接地系统概要（1）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，从而保证通信设备的正常工作。（2）减少用户线路对地绝缘不良时引起的通信回路间的串音。直流工作接地一、接地系统概要（1）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。（2）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，以及防止静电的发生。直流保护接地一、接地系统概要在通信局（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。防雷接地二、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，在国内外出现了联合接地系统。

联合接地的优点联合接地的组成二、联合接地系统分设接地系统

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。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。二、联合接地系统联合接地系统组成:联合接地示意图联合接地系统由接地网、接地引入、接地汇集线（包括接地汇流排）、接地线所组成。二、联合接地系统采用联合接地方式，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：①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。②公共接地母线为全局建立了基准零电位点。③消除了地线系统的干扰。④电磁兼容性能变好。联合接地系统二、联合接地系统设备接地的路径：设备中的接地端接地线接地汇集线（包括接地汇排流）接地引入线接地网大地TIPS:接地连接线不得使用铝材联合接地系统二、联合接地系统接地体地网(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。)联合接地的组成二、联合接地系统接地母线在联合接地系统中，垂直接地总汇集线贯穿于电信大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。

联合接地的组成二、联合接地系统对通信大楼建筑与双层地面的要求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。联合接地的组成二、联合接地系统通信局（站）联合接地模型L1L1L2L3N–～–～蓄电池组地面MDF保护地排工作地排总地排开关电源的地线引线-48V的正极工作地母线雷电引下线建筑柱的钢筋导线基础地网避雷针接地直流工作地（通常成环状）保护地避雷针3~4m渡锌钢材建筑物的支撑柱三、通信电源系统的防雷保护

1、产生形成雷云云中电荷分布不均匀2、部分统计特性多数雷电放电发生在云内，少数发生在雷云与大地之间90％左右的雷是负极性三、通信电源系统的防雷保护直击雷（一）三、通信电源系统的防雷保护直击雷（一）三、通信电源系统的防雷保护设备间互连的信号电缆三、通信电源系统的防雷保护设备间互连信号电缆三、通信电源系统的防雷保护雷电侵入波低压电力线三、通信电源系统的防雷保护接地体1接地体2电缆设备设备地电位反击三、通信电源系统的防雷保护雷电入侵途径三、通信电源系统的防雷保护通信局（站）用户电缆电力/电源线铁塔/避雷针光缆进/出局信号线地电位升雷电的可能来源/途径三、通信电源系统的防雷保护等电位连接点通信电缆金属设施如水管LPZ0A

和LPZ1区的分界旗杆或栅栏天线电力电缆洞（如窗户）LPZ0BLPZ1LPZ2LPZ1和LPZ2区的分界设备LPZ0ALPZ0A区:直击雷非防护区。LPZ0B区：直击雷防护区。LPZ1区：第一屏蔽防护区。LPZ2区：第二屏蔽防护区。LPZ3区：第三屏蔽防护区。雷电保护区（LPZ）的划分三、通信电源系统的防雷保护LPZ0ALPZ2例：通信机房LPZ0B外部防雷装置LPZ0A,0B

和LPZ1区界面上的等电位连接带1LPZ1电缆线路LPZ1和LPZ2区界面上的等电位连接带2等电位连接线代表屏蔽2的房间代表屏蔽1的建筑物接地装置通信局（站）LPZ的应用举例三、通信电源系统的防雷保护三、通信电源系统的防雷保护第一级防雷区：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：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：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:当需进一步减小雷电流和电磁场时,应引入后续防雷区。

防雷区三、通信电源系统的防雷保护电源系统多级保护方案－I~IV级保护三、通信电源系统的防雷保护S608e_a

SE230/400VHTML4kVIII2.5kVII1.5kVI6kVIV设备第一级SPD第二级SPD第三级SPD第四级SPD★电源第一级防雷：市电（低压配电）输入端；★电源第二级防雷：交流配电输入端；★电源第三级防雷：开关电源输入端；UPS输入端口；★电源第四级防雷：机房内交/直列头柜输入端。三、通信电源系统的防雷保护移动站天馈系统外部防雷接地三、通信电源系统的防雷保护设备系统接地设计三、通信电源系统的防雷保护常见防雷元件抗：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、MOA接闪器是专门用来接收直击雷的金属物体。消雷器是一种新型的主动抗雷设备。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9-10消雷器结构示意图图9-11避雷器的连接三、通信电源系统的防雷保护常见防雷元件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）4.浪涌保护器（SPD）三、通信电源系统的防雷保护常见防雷元件三、通信电源系统的防雷保护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．阀式避雷器三、通信电源系统的防雷保护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．排气式避雷器三、通信电源系统的防雷保护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．金属氧化物避雷器（MOA）三、通信电源系统的防雷保护4.2浪涌保护器的分类SPD是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，其作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击。4.浪涌保护器（SPD）三、通信电源系统的防雷保护4.2浪涌保护器的分类4.浪涌保护器（SPD）

按其工作原理分类，SPD可以分为电压开关型、限压型及组合型。

⑴电压开关型SPD。在没有瞬时过电压时呈现高阻抗，一旦响应雷电瞬时过电压，其阻抗就突变为低阻抗，允许雷电流通过，也被称为“短路开关型SPD”。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。

⑵限压型SPD。当没有瞬时过电压时，为高阻抗，但随电涌电流和电压的增加，其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性，有时被称为“钳压型SPD”。氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。三、通信电源系统的防雷保护4.浪涌保护器（SPD）4.1何为浪涌?浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲，。可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护连接设备免于受损。三、通信电源系统的防雷保护4.浪涌保护器（SPD）4.2浪涌保护器的原理

“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD.浪涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。

三、通信电源系统的防雷保护4.浪涌保护器（SPD）4.3SPD的参数1、标称电压Un：被保护系统的额定电压相符，在信息技术系统中此参数表明了应该选用的保护浪涌保证器[3]器的类型，它标出交流或直流电压的有效值。2、额定电压Uc：能长久施加在保护器的指定端，而不引起保护器特性变化和激活保护元件的最大电压有效值。3、额定放电电流Isn：给保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击10次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。4、最大放电电流Imax：给保护器施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。5、电压保护级别Up：保护器在下列测试中的最大值：1KV/μs斜率的跳火电压；额定放电电流的残压。6、响应时间tA：主要反应在保护器里的特殊保护元件的动作灵敏度、击穿时间，在一定时间内变化取决于du/dt或di/dt的斜率。三、通信电源系统的防雷保护4.浪涌保护器（SPD）4.1何为浪涌?7、数据传输速率Vs：表示在一秒内传输多少比特值，单位：bps；是数据传输系统中正确选用防雷器的参考值，防雷保护器的数据传输速率取决于系统的传输方式。8、插入损耗Ae：在给定频率下保护器插入前和插入后的电压比率。9、回波损耗Ar：表示前沿波在保护设备（反射点）被反射的比例，是直接衡量保护设备同系统阻抗是否兼容的参数。10、最大纵向放电电流：指每线对地施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。11、最大横向放电电流：指线与线之间施加波形为8/20μs的标准雷电波冲击1次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。12、在线阻抗：指在标称电压Un下流经保护器的回路阻抗和感抗的和。通常称为“系统阻抗”。13、峰值放电电流：分两种：额定放电电流Isn和最大放电电流Imax。14、漏电流：指在75或80标称电压Un下流经保护器的直流电流型号AX160ABCAX100ABCAX80BBC标称工作电压Un220V最大持续工作电压Uc385VAC标称工作电流100A63A标称放电电流In（前级8/20μs）80kA50kA40kA最大放电电流Imax（前级8/20μs）160kA100kA80kA保护模式L1,L2,L3-N,N-PEL1,L2,L3,N-PE保护水平Up(8/20μsIn)≤1100V响应时间≤25ns雷电计数0～99外形尺寸258*185*78接线线径25mm2防护等级IP20安装方式户内壁挂式工作环境环境温度：－40℃～＋85℃；相对湿度：≤95%（25℃）；海拔≤3km四、通信局（站）的防雷与接地系统的维护1.基本要求通信局站的防雷接地包括地网、避雷针（避雷带）、动力系统防雷、监控系统防雷、设备地线等方面。防雷设备的维护主要要求是维持防雷设备指示正常、无发热异常现象。接地装置和避雷针的维护主要要求是维持焊接质量稳定可靠、连接牢固有效、能承受大电流冲击。设备维护中心（或类似机构）负责对电信网上各专业防雷接地系统提出要求。对所发生雷击损坏事故，负责牵头组织查找事故原因，研究整改对策，写出整治需求报告。四、通信局（站）的防雷与接地系统的维护2.局站防雷装置的维护2.1通信局站的地网的维护1、通信局站的接地应采用联合接地。联合接地的基本原则是各种通信系统设备的保护地、工作地以及局站防雷地联合接成一个公共地网。联合地网的结构应该以环绕主机楼建筑的环形接地体作为互连总线。2、局站内各种电源设备及铁件均应接地，接地线采用多股铜线，截面符合要求，连接可靠。接地线严禁加装开关或熔断器。3、检查局站内各种通信系统的保护地、工作地是否要接在同一个总接地汇流排上。若原来通信系统有自己独立地网，则应检查是否在地下与其他地网（或联合地网）做多处互连，而不是在地面上或在总地排做互连。4、定期检查并确保每个地网之间已经在地下互联，确认方法是在不同地线引出端测试地网之间的环阻。对于确实有规定不能直接连在一起的通信系统地网，也应检查是否利用等电位连接器将该地网与建筑基础地网连接起来。四、通信局（站）的防雷与接地系统的维护2.局站防雷装置的维护2.1通信局站的地网的维护5、独立于主楼的变配电室，应检查在室外是否有地网，并确保于主楼地网在地面下多线互连成大联合地网。6、定期检查并确保地网接地电阻值符合设计要求，确保地网地线没有受外力破坏、地线引出线和连接点没有腐蚀生锈。测试接地电阻应选择没有下雨的天气进行。7、对于接地电阻值已超出通信局站接地规范要求的局站地网应及时整治地网或者建新地网；对于已经使用十年以上的重要通信枢纽局站的地网或十五年以上一般通信局站的地网，即便接地电阻值还能符合要求，考虑到钢铁金属长时间被腐蚀损耗，也应增设新的接地网，新地网应符合要求，并与原有地网在地