一、 接地系統(tǒng)
1. 接地系統(tǒng)的組成和作用
1) 接地系統(tǒng)的組成
接地的組成是將電氣裝置的外露導(dǎo)電部分通過導(dǎo)電體與大地相連接的系統(tǒng)。由大地、接地體（接地電極）、接地引入線、接地匯集線、接地線等組成
2) 接地系統(tǒng)的作用
接地的作用主要是防止人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保障通信系統(tǒng)正常運(yùn)行。組成接地系統(tǒng)的各部分的功能如下：
（1）大地：接地系統(tǒng)中所指的地即為一般的土地，不過它有導(dǎo)電的特性，并且有無限大的容量，可以用來作為良好的參考電位。
（2）接地體（接地電極）：接地體是使通信局（站）各地線電流匯入大地?cái)U(kuò)散和均衡電位而設(shè)置的與土地物理結(jié)合形成電氣接觸的金屬部件。
（3）接地引入線：接地體與貫穿通信局（站）各裝機(jī)樓層的接地總匯集線之間的相連的連接線稱為接地引入線。
（4）接地匯集線：接地匯集線是指通信局（站）建筑物內(nèi)分布設(shè)置可與各通信機(jī)房接地線相連的一組接地干線的總稱。根據(jù)等電位原理，為提高接地有效性和減少地線上雜散電流回竄，接地線匯集線分為垂直接地總匯集線和水平接地分匯集線兩部分，其中垂直總匯集線是一個(gè)主干線，其一端與接地引入線連通，另一端與建筑物各層樓的鋼筋和各層樓的水平接地分匯集線相連，形成輻射狀結(jié)構(gòu)。為了防雷電電磁干擾，垂直接地總匯集線宜安裝在建筑物中央部位；也可在建筑物底層安裝環(huán)形匯集線，并垂直引到各機(jī)房的水平接地分匯集線上。
（5）接地線：通信局（站）內(nèi)各類需要接地的設(shè)備與水平接地分匯集線之間的連線，其截面積應(yīng)根據(jù)可能通過的最大負(fù)載電流確定，并不準(zhǔn)使用祼導(dǎo)線布放。
2. 接地系統(tǒng)分類
交、直流電源系統(tǒng)和建筑物防雷等都要求接地，各種接地的分類一般可分為功能性接地、保護(hù)性接地。以上各種接地的性質(zhì)和功能分述如下。
1) 功能性接地
用于保證設(shè)備（系統(tǒng)）的正常運(yùn)行，或使設(shè)備（系統(tǒng)）可靠而正確地實(shí)現(xiàn)其功能。
（1）工作接地：工作接地分為交流工作接地與直流工作接地。在通信電源的交流供電系統(tǒng)里，往往將三相四線制電源的中性點(diǎn)直接接地，如配電變壓器次級(jí)線圈、交流發(fā)電機(jī)電樞繞組等中性點(diǎn)的接地，稱為交流工作接地。其接地線稱為零線。在通信電源的直流供電系統(tǒng)里，為了保證通信設(shè)備的正常運(yùn)行，保障通信質(zhì)量而設(shè)置的電池一極接地方式，稱為直流工作接地。
（2）信號(hào)電路接地：為保證信號(hào)具有穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位而設(shè)置的接地。
（3）屏蔽接地：將電氣干擾源引入大地，抑制外來電磁干擾對電子設(shè)備的影響，也可以減少電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾影響其他電子設(shè)備。
（4）邏輯接地：為了確保穩(wěn)定的參考電位，將電子設(shè)備中的適當(dāng)金屬件作為“邏輯地”，一般采用金屬地板作邏輯地。
（5）測量接地：在通信電源的接地系統(tǒng)中，專門用來檢查、測試通信設(shè)備的工作接地而埋設(shè)的輔助接地，稱為測量接地。平時(shí)接在直流工作地線盒中的地線排上，與直流工作接地裝置并聯(lián)使用，當(dāng)需要測量工作地線接地電阻時(shí)，將其引線與地線盒中的接地銅排脫離，此時(shí)測量接地代替直流工作地線運(yùn)行。
2) 保護(hù)性接地
保護(hù)性接地是以人身和設(shè)備的安全為目的的接地。
（1）保護(hù)接地：在通信電源設(shè)備中，將設(shè)備在正常情況下與帶電部分絕緣的金屬外殼與接地體之間作良好的金屬連接，可以防止設(shè)備因絕緣損壞而使人員遭受觸電的危險(xiǎn)，這種保護(hù)工作人員安全的接地措施，稱為保護(hù)接地（或叫安全接地）。
（2）防雷接地：通信局、站通常有兩種防雷接地裝置，一種是為保護(hù)建筑物不受雷擊而專設(shè)的防雷接地裝置，這是由建筑部門設(shè)計(jì)安裝的；另一種是為了防止雷電過電壓對通信設(shè)備或電源設(shè)備的破壞，而埋設(shè)的防雷接地裝置。其作用是當(dāng)高壓輸電線路受到雷擊時(shí)，閥型避雷器中閥片被擊穿，將雷電流經(jīng)防雷接地裝置導(dǎo)入大地，從而保護(hù)了其它設(shè)備的安全。
（3）防靜電接地：將靜電荷引入大地，防止由于靜電積聚對人體和設(shè)備造成的危害。
（4）防電蝕接地：地下埋設(shè)金屬體作為犧牲陽極或陰極，防止電纜、金屬管道等受到電蝕。
3. 通信系統(tǒng)接地方式和要求
在通信系統(tǒng)中，按照接地功能不同分為工作接地、保護(hù)接地和防雷接地。工作接地又可分為直流工作接地和交流工作接地。防雷接地也稱為過電壓保護(hù)接地。對于交、直流工作接地系統(tǒng)、保護(hù)接地系統(tǒng)及防雷接地系統(tǒng)的設(shè)置，目前有兩種方式：即分設(shè)接地與聯(lián)合接地。
1) 分設(shè)接地系統(tǒng)
所謂分設(shè)接地，即各自成為獨(dú)立的接地系統(tǒng)，各系統(tǒng)間的接地線不相互連接，各系統(tǒng)的接地裝置也相互分開。
為了避免接地體相互影響和提高接地體的效果，分設(shè)接地要求三類接地裝置的接地體之間的距離應(yīng)在20m以上。如果確因可利用的土地面積不大時(shí)，可采用人工改良土壤的辦法降低接地電阻，從而使每個(gè)接地裝置占用土地的面積減小，如果對接地電阻要求不太高，可將不同接地裝置接地體之間的距離適當(dāng)縮短，但不得少于10m。
分設(shè)接地系統(tǒng)的問題：
（1）大型局、站中，各接地系統(tǒng)比較復(fù)雜，如電源設(shè)備機(jī)殼接地保護(hù)，使保護(hù)接地裝置與交流工作接地裝置相連到一起；通信設(shè)備機(jī)架直流接地，通過走線架的聯(lián)接，又使直流工作地線與交流地線連接，因此各接地系統(tǒng)難于分開。
（2）中、小型局（站）中，有時(shí)因場地限制，使得各接地裝置靠得很近，這樣也不能絕對分開。
（3）在微波站中，由于設(shè)備的結(jié)構(gòu)和安裝上把直流工作接地和天線防雷地線相連，直流接地系統(tǒng)和防雷接地系統(tǒng)也無法分開。
（4）由于各種通信設(shè)備隨機(jī)和無法控制的連接，并由于大地中的電藕合，各種接地系統(tǒng)實(shí)際上也是互相連通的。
（5）因與不同接地體相連接的各部位之間可能產(chǎn)生大的電位差，故有危害人身、設(shè)備和房屋建筑安全的可能。
2) 聯(lián)合接地系統(tǒng)
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的通信杻紐大樓，其主樓地下基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)軀體由于對地電阻很小，可作為大樓通信工作接地裝置的接地體，并大多數(shù)是利用鋼筋作為避雷引下線。通信工作接地與大樓的防雷接地從電氣上是難以分開的。因此通信樞紐大樓的接地系統(tǒng)，將各種接地線匯接到總接地匯流排上，即將工作地、保護(hù)地和防雷地接在一起，形成聯(lián)合接地。
在一些新建通信局、站的工程設(shè)計(jì)中，由于通信的需要和地形的限制，已將交、直流接地系統(tǒng)及建筑防雷系統(tǒng)合并為一個(gè)接地系統(tǒng)，必須將它們多次地、妥善地連接起來，使整個(gè)接地網(wǎng)中的導(dǎo)體處于同電位，并且公用的接地裝置的接地電阻不得大于0.5Ω。
另外，整個(gè)接地網(wǎng)內(nèi)導(dǎo)體的連接點(diǎn)都必須接觸良好，牢固可靠。因?yàn)楫?dāng)大氣放電時(shí)所產(chǎn)生的雷電電流流過整個(gè)接地網(wǎng)時(shí)，局內(nèi)的鐵架和電源線中的地線，都有可能變成雷電流的分路，如果接觸不良，容易產(chǎn)生跳火或接點(diǎn)發(fā)熱等情況。如果所有連接點(diǎn)牢固可靠，而且接地裝置本身電阻又很小，這樣將促使雷電中和，對設(shè)備和人身的安全將會(huì)得到很大的保證。
聯(lián)合接地的優(yōu)點(diǎn)：
在技術(shù)上使整個(gè)大樓內(nèi)的所有接地系統(tǒng)聯(lián)合組成低接地電阻的均壓網(wǎng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）地電位均衡，同層各地線系統(tǒng)電位大體相等，消除危及設(shè)備的電位差；
（2）公共接地母線為全局建立了基準(zhǔn)零電位點(diǎn)。全局按一點(diǎn)接地原理而用一個(gè)接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生地電位上升時(shí)，各處的地電位一齊上升，基本不存在電位差；
（3）消除了地線系統(tǒng)的干擾。依據(jù)各種不同電特性設(shè)計(jì)出多種地線各級(jí)系統(tǒng)，彼此間存在相互影響，而今采用一個(gè)接地系統(tǒng)后，使地線系統(tǒng)做到無干擾；
（4）電磁兼容性能變好。由于強(qiáng)、弱電，高頻和低頻電都等電位，又采用分屏蔽設(shè)備和分枝地線等方法，所以提高了電磁兼容指標(biāo)。
二、 防雷系統(tǒng)
1. 雷電的危害
雷電的破壞作用是非常巨大的，可造成通信局站發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故，損壞供電設(shè)備，造成停電，燒毀設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。
1) 電效應(yīng)
巨大的雷電流流經(jīng)防雷裝置時(shí)會(huì)造成防雷裝置的電位升高，這樣的高電位作用在電氣線路、電氣設(shè)備或金屬管道上，它們之間產(chǎn)生放電，這種現(xiàn)象叫反擊。它可能引起電氣設(shè)備絕緣被破壞，造成高壓竄入低壓系統(tǒng)，可能直接導(dǎo)致接觸電壓和跨步電壓造成事故。
由于雷電流的迅速變化，在其周圍空間里會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大而且變化的磁場，處于磁場中的導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢，此電動(dòng)勢可使閉合回路的金屬導(dǎo)體產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流，引起發(fā)熱和其他危害。
當(dāng)雷電流入地時(shí)，在地面上可引起跨步電壓，造成人身傷亡事故。
2) 熱效應(yīng)
巨大的雷電流通過雷擊點(diǎn)，在極短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換為大量的熱量。雷擊點(diǎn)的發(fā)熱量約為500～2000J，造成易爆物品燃燒或造成金屬熔化、飛濺而引起火災(zāi)或爆炸事故。
3) 機(jī)械效應(yīng)
當(dāng)被擊物遭受巨大的雷電流通過時(shí)，由于雷電流的溫度很高，一般在6000～20000攝氏度，甚至高達(dá)數(shù)萬度，被擊物縫隙中的氣體劇烈膨脹，縫隙中的水分也急劇蒸發(fā)為大量氣體，因而在被擊物體內(nèi)部出現(xiàn)強(qiáng)大的機(jī)械壓力，致使被擊物體遭受嚴(yán)重破壞或發(fā)生爆炸。
4) 靜電感應(yīng)
當(dāng)金屬物處于雷云和大地電場中時(shí)，金屬物上會(huì)感應(yīng)出大量的電荷，雷云放電后，云與大地間的電場雖然消失，但金屬物上所感應(yīng)聚積的電荷卻來不及立即逸散，因而產(chǎn)生很高的對地電壓，稱為靜電感應(yīng)電壓。靜電感應(yīng)電壓往往高達(dá)幾萬伏，可以擊穿數(shù)十厘米的空氣間隙，發(fā)生火花放電，因此，對于存放可燃性物品及易燃、易爆物品的場所是很危險(xiǎn)的。
5) 電磁感應(yīng)
電磁感應(yīng)是由于雷擊時(shí)，巨大的雷電流在周圍空間產(chǎn)生變化迅速的磁場，使處于變化磁場中的金屬導(dǎo)體感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢。若導(dǎo)體閉合，金屬物上僅產(chǎn)生感應(yīng)電流，若導(dǎo)體有缺口或回路上某處接觸電阻較大，由于很大的感應(yīng)電動(dòng)勢，所以在缺口處會(huì)產(chǎn)生火花放電或在接觸電阻大的部位產(chǎn)生局部過熱，從而引燃周圍可燃物。
6) 雷電波侵入
雷電在架空線路、金屬管道上會(huì)產(chǎn)生沖擊電壓，使雷電波沿線路或管道迅速傳播。若侵入建筑物內(nèi)，可造成配電裝置和電氣線路絕緣層擊穿，產(chǎn)生短路，或使建筑物內(nèi)易燃、易爆物品燃燒和爆炸。
7) 對人造成傷害
雷擊電流迅速通過人體，可立即使呼吸中樞麻痹，心室纖顫或心跳驟停，以致使腦組織及一些主要器官受到嚴(yán)重?fù)p害，出現(xiàn)休克或突然死亡。雷擊時(shí)產(chǎn)生的電火花，還可使人遭到不同程度的燒傷。
8) 防雷裝置上的高電壓對建筑物的反擊作用
當(dāng)防雷裝置受到雷擊時(shí)，在接閃器、引下線和接地體上都具有很高的電壓。如果防雷裝置與建筑物內(nèi)外的電氣設(shè)備或其他金屬管道的相隔距離很近，它們之間就會(huì)產(chǎn)生放電，這種現(xiàn)象稱為反擊。反擊可能使電氣設(shè)備絕緣破壞，金屬管道燒穿，甚至造成易燃、易爆物品著火和爆炸。
9) 浪涌
最常見的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和通訊線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成及操作過電壓浪涌的承受能力下降，另一方面由于信號(hào)來源路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號(hào)線等途徑竄入計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)設(shè)備。
（1）電源浪涌：電源浪涌并不僅源于雷擊，當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、投切大負(fù)荷時(shí)都會(huì)產(chǎn)生電源浪涌，電網(wǎng)綿延千里，不論是雷擊還是線路浪涌發(fā)生的幾率都很高。當(dāng)遠(yuǎn)距離外發(fā)生了雷擊時(shí)，雷擊浪涌通過電網(wǎng)光速傳輸，經(jīng)過變電站等衰減，到你的電腦時(shí)可能仍然有上千伏，這個(gè)高壓很短只有幾十到幾百個(gè)微秒，或者不足以燒毀電腦通信設(shè)備，但是對于通信設(shè)備內(nèi)部的半導(dǎo)體元件卻有很大的損害，隨著這些損害的加深，通信設(shè)備也逐漸變得越來越不穩(wěn)定，可能造成重要數(shù)據(jù)的丟失。
（2）信號(hào)系統(tǒng)浪涌：信號(hào)系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體（如電話線）受到這些干擾信號(hào)的影響，會(huì)使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼，影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。排除這些干擾將會(huì)改善網(wǎng)絡(luò)的傳輸狀況。
2. 通信系統(tǒng)防雷配置和要求
信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了專門的通信電源防雷標(biāo)準(zhǔn)，對各種通信站的電源防雷提出了具體要求，主要是兩條：一是電力電纜應(yīng)有金屬屏蔽層，且必須埋地進(jìn)出通信局站。二是在電源上逐級(jí)加裝電源避雷器，實(shí)現(xiàn)多級(jí)防護(hù)。
1) 電源系統(tǒng)的多級(jí)保護(hù)
（1）電源系統(tǒng)的一級(jí)保護(hù)電源系統(tǒng)
一級(jí)過電壓保護(hù)器通常采用60～120 kA （8/20 μs 波形）的氧化鋅防雷箱，一般安裝在低壓配電柜的電源入口或變壓器低壓側(cè)，其主要用途是攔截由供電線路直接進(jìn)入的雷電過壓。
為了防火和切斷后續(xù)電流，在保護(hù)器各相引線上必須串接空氣開關(guān)或熔絲，其大小要小于前級(jí)保險(xiǎn)絲。特別要注意的是，所串接的開關(guān)或保險(xiǎn)絲必須小于系統(tǒng)的短路故障電流，否則在保護(hù)器故障時(shí)無法起到保護(hù)作用。
為防止電源電壓波動(dòng)造成的過電壓保護(hù)的非正常損壞，在供電電壓不穩(wěn)定的地區(qū)，選擇動(dòng)作電壓較高的過電壓保護(hù)器（交流有效值為320 ～ 385V ）。
如果保護(hù)器接地點(diǎn)與變壓器地網(wǎng)相互連通時(shí)，宜將各相保護(hù)器直接對地連接；保護(hù)器接地點(diǎn)與變壓器地網(wǎng)不連通時(shí)，應(yīng)將各相保護(hù)器先對零線連接，再對地連接。
（2）電源系統(tǒng)的二級(jí)保護(hù)電源系統(tǒng)
二級(jí)過電壓保護(hù)器通常采用15～40 kA （8/20μs 波形）的氧化鋅保護(hù)器，一般安裝在電源柜內(nèi)的電源入口處。它的主要作用是降低一級(jí)過電壓保護(hù)器的雷電殘壓，消除一、二級(jí)保護(hù)器間線路感應(yīng)的雷電過壓，防止地網(wǎng)的電位不平衡。
一般可使用 32A 空氣開關(guān)做保護(hù)，對TN系統(tǒng)宜采用四個(gè)氧化鋅模塊對地連接，對TN系統(tǒng)宜采用 3 + NPE 的連接方式。有動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，可選用遙信模塊。工作電壓的選取與一級(jí)相同。
（3）電源系統(tǒng)的三級(jí)保護(hù)
當(dāng)設(shè)備配置分散或有較高要求時(shí)，可增加第三級(jí)保護(hù)。第三級(jí)過電壓保護(hù)器一般安裝在設(shè)備電源入口處，可根據(jù)情況選用氧化鋅、半導(dǎo)體放電管、（SAD）等器件，通流量為10～ 15 kA 。
（4）電源系統(tǒng)的四級(jí)保護(hù)－直流電源的保護(hù)
直流過電壓保護(hù)器一般安裝在直流屏、直流配電盤內(nèi)，多采用 10～15 kA 氧化鋅過電壓保護(hù)器，并串接 16A 空開作保護(hù)。其主要作用是防止直流線路上的雷電感應(yīng)，消除地網(wǎng)電位不平衡的影響。在直流保護(hù)器的安裝過程中要充分做好絕緣保護(hù)，以免發(fā)生短路。
2) 通信電源防護(hù)注意事項(xiàng)
進(jìn)局電力電纜的防雷容易引起重視，而其他進(jìn)出通信站的電力線常常被忽視，如照明路燈線、塔燈電力線、非通信設(shè)施租用通信電力線等。其他出局電力線應(yīng)在防雷系統(tǒng)的保護(hù)范圍內(nèi)，否則應(yīng)采取專門的防雷措施。
避雷器的防雷能力與安裝方式有密切關(guān)系，主要是引線電感會(huì)產(chǎn)生額外的殘壓，應(yīng)盡可能地縮短電力線與避雷器的連線和避雷器與接地匯接板連線的長度。
多級(jí)布置避雷器可減小引線電感帶來的額外殘壓，因?yàn)榍凹?jí)避雷器已將大部分雷電流泄放入地，在后級(jí)的避雷器只泄放少部分雷電流，雷電流的減小必然導(dǎo)致引線上的附加殘壓減小。為保證避雷器由前到后順序泄放，避雷器的動(dòng)作電壓應(yīng)是后級(jí)不高于前級(jí)。避雷器之間的電力電纜長度不小于15m 。
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