防雷与接地系统

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1、第十一章：防雷与接地系统第一节 接地系统基础技术和系统一、接地基本概念1、接地的概念YD 5098-2005 通信局(站)防雷与接地工程设计规范中定义：地(Earth, Ground)：大地或代替大地的某种较大的导电体。 接地(Earthing)：将导体连接到“地”使之具有近似大地(或代替大地的 导电体)的电位,可以使电流流入或流出大地(或代替大地的导电体)。2、接地系统( Earthing System)接闪系统、雷电引下线、接地网、接地汇集线(排)、接地线、建筑物钢筋、 接地金属架,以及接地的电缆屏蔽层和接地体相连的设备外壳或裸露金属部分 的总称。(据 YD 5098-2005 )3、接地

2、电阻接地电阻：一个接地系统与无限远处接地体间的电阻。(ITU-T接地手册 2003)工频接地电阻(Power Frequency Ground Resistance): 工频电流流过接地装置时,接地极与远方大地之间的电阻。其数值等于接 地装置相对远方大地的电压与通过接地体流入地中电流的比值。 (据 YD 5098-2005)冲击接地阻抗(I mpulse Earthing Impedance): 冲击电流流过接地装置时,接地装置对地电压的峰值与流入大地电流峰值 的比值。(据 YD 5098-2005)4、对地电压、接触电压、跨步电压(1) 接地的对地电压(2) 接触电压：设备外露的金属部件通常

3、是不带电的,但如果绝缘失效或 其它原因会使其成为带电体,人体接触到这些金属部件所承受的电压称为接触 电压。(据 ITU-T 接地手册 2003)( 3 )跨步电压 要特别注意单根的垂直接地体雷击时产生的跨步电压对人体的危害。二、接地的分类和作用1、交流接地系统 关于低压配电系统接地的型式，在通信系统注意是两种： 当自设变压器时，采用 TN-S 型式，俗称三相五线制；当采用公变时，在 基站中普遍使用，俗称三相四线制。2、防雷接地 一是接闪器的接地装置，二是避雷器（为防止雷电过电压）的接地装置。3、直流接地系统 主要有工作接地与保护接地。三、联合接地系统1、分设接地系统2、联合接地系统联合接地（C

4、ommon Earthing）：使局（站）内各建筑物的基础接地体和其 它专设接地体相互连通形成一个共用地网，并将电子设备的工作接地、保护接 地、逻辑接地、屏蔽体接地、防静电静电以及建筑物防雷接地等共用一组接地 系统的接地方式。（据 YD 5098-2005）3、联合接地装置四、对接地电阻的要求1、交流工作接地（变压器）主要根据变压器的容量：当SW1OOVA时，接地电阻W10Q ；当S1OOVA 时，接地电阻W4Q。2、机房接地电阻在 YD 5098-2005 标准中有关条文说明如下： 关于综合楼接地电阻的说明：在本标准中并未对通信综合楼的接地电阻值提出明确要求。但按照本标准 设计的联合地网，基

5、本上已经是该局可以获得的最低接地电阻，本标准中没专 门提出地网接地电阻值的要求，而是以实际最大有效地网面积代替了接地电阻 值大小的要求。3、基站接地电阻移动通信基站所在区域土壤电阻率低于700Q m时，基站地网的工频接地 电阻宜控制在10Q以内；当基站的土壤电阻率大于700Q m时，可不对基站的 工频接地电阻予以限制，此时地网的等效半径应$20m，并在地网四角敷设20 30m的辐射型接地体。（据YD 5098-2005）第二节 等电位技术原理一、对等电位概念的理解二、等电位的基础联合接地系统三、通信设备防雷特点第三节 雷电过电压防护技术原理一、雷电的形成俄国科学家罗蒙诺索夫提出的基本原理：含水

6、蒸气的气流运动是形成雷云 的根本原因。二、防雷的基本理论1、防雷的基本原则：接闪。2、防雷的六种基本方法：接闪、搭接、均压、分流、屏蔽、躲避。三、雷电的防护分区建筑物防雷区划分和等电位连接示意图四、等电位分区保护第四节 雷电过电压防护器选型一、浪涌保护器(SPD)浪涌保护器(Surge Protective Devices, SPD)通过抑制瞬态过电压以及旁路浪涌电流来保护设备的装置。它至少含有一个非 线性元件。1、开关型(间隙型)浪涌保护器( Switching type SPD)无浪涌时呈高阻状态，对浪涌响应时突变为低阻的一种SPD。常用器件有气体放电管、放电间隙等。2、限压型浪涌保护器(

7、 Voltage Limiting type SPD)无浪涌时呈高阻状态，但随着浪涌的增大，其阻抗不断降低的SPD。常用器件有氧化锌压敏电阻、瞬态抑制二极管等。3、混合型浪涌保护器(Combination type SPD)有开关型和限压型器件混合组成的SPD。(以上均据YD 5098-2005)二、浪涌保护器的主要技术指标1、SPD 残压( SPD residual Voltage)雷电放电电流通过SPD时，其端子间呈现的最大电压.2、标称导通电压( Nominal start-up voltage)在施加恒定 1mA 直流电流情况下，氧化锌压敏电阻的启动电压。3、标称放电电流( Nomin

8、al discharge current， I N)表明SPD通流能力的指标，对应于8/20ps模拟雷电波的冲击电流。4、最大通流容量( Maximum discharge current， I max)SPD不发生实质性破坏，每线(或单模块)能通过规定次数、8/20ps模拟 雷电波的最大电流峰值。最大通流容量一般大于标称放电电流的2.5倍。(以上均据 YD 5098-2005)5、8/20ps、10/350ps 冲击电流波形(8/20ps、10/350ps Impulse Current Waveform)视在波前时间； 视在半峰值时间：Tt - l+25x10%& = 20 眇土 10%视

9、在波前时间：rl = L25x T=1Q1)视在半峰值时间； 350阿士芻卿1.00.90.5OJ0.0C,30%max8/20卩s、10/350卩s冲击电流波形补充：SPD使用中需注意的问题：首先，浪涌保护器的使用应建立在联合接地、均压等电位分区保护的基础 上。其次，在使用还须注意以下几点：1） 级间配合问题通常浪涌保护器多级配合使用。比如，电源整流器设备本身带有浪涌保护 器，如果在电源进入机房的配电箱安装浪涌保护器，那就有二级浪涌保护器。 由于浪涌保护器的启动（从浪涌保护器两端加上高压后，由原先的高阻状态转 变为低阻状态）是有时延的，在时延的间隔时间内高压的雷电脉冲仍能通过前 一级浪涌保护

10、器，由于雷电电磁脉冲频率很高，它在电力线的传播应运用行波 理论，为此要求二级浪涌保护器之间有足够的距离，让时延间隔期间通过的雷 电脉冲分布在二级浪涌保护器之间的电缆区间内。为了满足浪涌保护器级间配合的要求，YD5098 2005规定：氧化锌SPD 与氧化锌 SPD 之间的推耦距离（电缆长度）应不小于 5m。2）电源用SPD接线长度问题电源用 SPD 一端接相线，另一端接地。当高频雷电脉冲通过前一级 SPD 入地时，由于导线电感的影响，在SPD至相线的引接线和SPD至接地排的接 地线均产生压降，这个压降与前一级SPD的残压叠加后加于后一级SPD，给后 一级SPD构成威胁。为此YD5098 2005规定：使用模块式SPD时，引接线 长度应小于1m，SPD接地线的长度应小于1.5m。使用箱式SPD时，引接线和 接地线长度均应小于 1.5m。第五节 防雷与接地系统设计和工程规范详见中国移动通信企业标准 QB-W-011-2007。