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1、1,通信电源设备与维护接地与防雷,通信电源教研室,2,主要内容,1,通信系统的防雷,2,接地电阻的测试,3,过关训练,4,通信系统接地,接地与防雷,3,1、接地系统概要,接地系统是电信电源系统的重要组成部分，它不仅直接影响通信的质量和电力系统的正常运行，还起到保护人身安全和设备安全的作用。 接地技术牵涉到各个电信专业的设备、电源设备和房屋建筑防雷等,4,2 接地系统组成,接地系统应具备的功能 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。接地系统应具有以下功能： （1
2、）防止电气设备事故时故障电路发生危险的接触电位和使故障电路开路； （2）保证系统的电磁兼容（EMC）的需要，保证通信系统所有功能不受干扰； （3）提供以大地作回路的所有信号系统一个低的接地电阻； （4）提高电子设备的屏蔽效果；,5,3 、接地系统 :所有接地体与接地引线组成的装置，称为接地置，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。 由大地、接地体（或接地电极）、接地引入线、接地汇集线和接地线组成,6,4、接地系统示意图:,7,5、 接地电阻组成及影响接地电阻的因素,接地电阻组成 接地装置的接地电阻，一般是由接地引线电阻，接地 体本身电阻，接地体与土壤的接触电阻以及接地体
3、周 围呈现电流区域内的散流电阻四部分组成。 ( 接地电阻主要由接触电阻和散流电阻构成。 ),8,6、影响接地电阻的因素 ( 影响接地电阻的因素主要考虑影响接触电阻和散流电阻 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 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。,9,7、土壤电阻率的大小与以下主要因素有关： 土壤的性质
4、 不同性质的土壤，它们的土壤电阻率差别很大。一般来讲，土壤含有化学物质（包括酸、碱以及腐烂物质等）较多时，其土壤电阻率也较小；同一块土壤，大地表面部分土壤电阻率较大，距离地面越深，电阻率越小，而且又稳定的趋势。 土壤的温度 当土壤的温度在0以上时，随土壤温度的升高，土壤电阻率减小，但不明显，当土壤温度上升到100时，由于土壤中水份的蒸发反而使土壤电阻率有所增加。但是当土壤的温度在0以下时，土壤中水份结冰，其土壤电阻率急剧上升，而且当温度继续下降时，土壤电阻率增加十分明显。,10,土壤的湿度 土壤湿度增加会使土壤电阻率明显减小。 土壤的密度 土壤的密度即土壤的紧密程度。土壤受到的压力 越大，其内
5、部颗粒越紧密，电阻率就会减小。 土壤的化学成分 土壤中含有酸、碱、盐等化学成分时，其电阻率 就会明显减小。,11,接地分类及作用,按带电性质可分为交流接地系统和直流 接地系统两大类。 按用途可分为工作接地系统、保护接地 系统和防雷接地系统。 而防雷接地系统中又可分为设备防雷和 建筑防雷。,12,直流接地系统 按照性质和用途的不同，直接接地系统可分为工作接地和保护接地两种。 (1)工作接地用于保护通信设备和直流通信电源设备的正常工作； (2)保护接地则用于保护人身和设备的安全。,13,直流工作接地的作用: （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
6、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。,直流保护接地的作用: （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。 直流电源采用正极接地：主要是大规模集成电路所组成的通信设备的元器件的要求，同时也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、继电器和其他电器造成的电蚀作用。,14,交流接地系统 交流接地系统有工作接地和保护接地。 (1)所谓工作接地，在低压交流电网中就是将三相电源中的中性点直接接地。 (2)所谓保护
7、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。,15,保护接地的作用：是防止人身和设备遭受危险电压的接触和破坏，以保护人身和设备的安全,16,接地中电压概念,对地电压：电气设备的接地部分，如接地外壳、接地线或接地体等与大地之间的电位差，称为接地的对地电压Ud 。 ( 离接地体越远越小 ),17,接触电压：在接地电阻回路上，一个人同时触及的两点间所呈现的电位差，称为接触电压Uc 。 ( 离接地体越远越大（就近接地）) 跨步电压：在电场作用范围内（以接地点为圆心，20m为半径的圆周）,人体如双脚分开站立，则施加于两脚的电位不同而导致两脚间存在电位差，此电位
8、差便称为跨步电压Uk 。 ( 离接地体越远越小 ),18,(3) 低压交流接地保护方式 可分为：接零系统（TN系统）、接地系统（TT系统）和不接地系统（IT系统）三类。 TN系统的几种方案 : TNC系统 :它为三相电源中性线直接接地的系统，通常称为三相四线制电源系统，其中性线与保护线是合一的。,19,TNS系统 :它为三相五线制配电系统。 ( 这是目前通信电源交流供电系统中普遍采用的低压配电网中性点直接接地系统。),优点: 一旦中性线断线，不会像TNC系 统中那样，使断点后的受电设备上 露导电部分可能带上危险的相电压。,在各相电源正常工作时，PE线上无电流，而所有设备外露导电的部分都经各自的
9、PE线接地，所有各自PE线上无电磁干扰。,20, TNCS系统 :它是TNC和TNS组合而成 , 整个系统中有一部分中性线和保护线是合一的系 统。往往用于环境条件较差的场合。,21,分散接地,22,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。 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。,23,联合接地系统,考虑到各接地系统（交流工作接
10、地、直流 工作接地、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 上个世纪90年代开始，在国内外出现了 联合接地系统。,24,联合接地系统 通信局站各类电信设备的工作接地、保护接地以及建筑防雷接地共同合用一组接地体的接地方式称为联合接地方式。,25,联合接地优点: 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。当发生地电位上升时，各处的地电位一齐上升，在任何时候，基本上不存在电位差。 消除了地线系统的干扰。通常依据
11、各种不同电特性设计出多种地线系统。彼此间存在相互影响，而今采用一个接地系统之后，使地线系统作到了无干扰。 电磁兼容性能变好。由于强、弱电，高频及低频电都等电位，又采用分屏蔽设备及分枝地线等方法，所以提高了电磁兼容性能。,26,联合接地的组成,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。),27,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。,28,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
12、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。,29,电信局（站）接地电阻值,30,9.1.5 接地连接应注意的问题,（1）共用接地系统的接地电阻应满足各种接地中最小接地电阻的要求。 （2）直流地、交流地和保护地虽然最后都接在同一地线总汇流排上，但这并不意味着各种地之间可以任意连接，在其未接入前，地线之前彼此应保持严格的绝缘。因此通信大楼的地线设计应合理安排地线系统的拓扑结构，建筑防雷地应直接连接到地网，设备的工作地在地线总汇流排单点连接后汇集
13、到地网。,31,3 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。,32,9.1.6 电源系统的过电压保护,电源系统中，经常受到过电压的干扰。过电压产生一般基于下列原因： （1）雷电过电压，包括受直击雷和感应雷产生的雷电过电压； （2）电源系统内部过电压，包括工频过电压、操作过电压和谐波过电压。,33,10.3.1 雷电分类及危害,雷电的产生原因目前学界仍有争论，普遍的解释是地面湿度很大的气体受热上升与冷空气相遇形
14、成积云，由于云层的负电荷吸附效应，在运动中聚集大量的电荷。当不同电荷的积云靠近时，或带电积云对大地的静电感应而产生异性电荷时，宇宙间将发生巨大的电脉冲放电，这种现象称为雷电。 雷电流,例如较常见的8/20s模拟雷电流 波形（在很多避雷元件上均标有 8/20s或10/350s等），指该 雷电流波形为T18s20%, T220s20%的典型雷电流。,34,雷击分为两种形式：即感应雷与直击雷。感应雷是指附近发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，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。,35,雷击流的危害 产生强大的感应电流或高压直击雷浪涌电流若使
15、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依据地面电阻率与地面电流强度的不同，地面电位上升程度不一。但由于地面过电位的不断扩散，会使周围电子系统中的设备造成干扰，甚至被过压损坏。 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。 雷电流干扰 直击雷对通信大楼的环境影响 雷击对电力电缆的影响,36,9.2.2 通信电源系统防雷保护原则,（1） 重视接地系统的建设和维护。 （2） 采用等电位原理。 （3） 采用分区保护和多级保护。 （4）
16、 加装电涌保护器（Surge Protection Device）。电涌保护器（SPD）是抑制传导来的线路过电压和过电流装置，包括放电间隙、压敏电阻、二极管、滤波器等。,37,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：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。,38,39,防雷的基本方法,防雷的基本方法可归纳为“抗”和“泄”。所谓“抗”指各种电器设备应具有一定的绝缘水平，以提高其抵抗雷电破坏的能力；所谓“泄”指使用足够的避雷元器件，将雷电引向自身从而泄入大地，以消弱雷电的破坏力。,40,常见防雷元件,常见的防雷元器件有：接闪器、消雷器和避雷器三类。 (1) 接闪器是专门用来接
