防雷與接地系統(tǒng).ppt

1、學(xué)習(xí)情境8防雷與接地系統(tǒng)情境導(dǎo)引雷電災(zāi)害被稱為是“電子化時(shí)代的一大公害”，目前尚沒有任何一種辦法可以全面防止雷電的危害，只能通過各種有效的辦法將雷害的程度降低。通信設(shè)施的接地和防雷是通信設(shè)施和設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的根本保證，在建設(shè)維護(hù)通信設(shè)施的過程中，應(yīng)該做好通信設(shè)施各部分的接地和防雷工作。 由于雷擊和電磁感應(yīng)等各種原因產(chǎn)生的過電壓，時(shí)常干擾和破壞通信系統(tǒng)及其設(shè)備，深受其害的如交換機(jī)、遠(yuǎn)端模塊、傳真機(jī)、電話機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等，也給通信電源系統(tǒng)和設(shè)備帶來(lái)災(zāi)害。雷擊不但造成財(cái)產(chǎn)損失，甚至威脅維護(hù)人員和用戶的人身安全。因此，如何防止雷電過電壓的產(chǎn)生，研究保護(hù)通信設(shè)備免遭雷害已成為一個(gè)重要課題。學(xué)習(xí)目標(biāo) 通信系

2、統(tǒng)的防雷技術(shù)具有系統(tǒng)性、綜合性的特點(diǎn)，通過本情境的學(xué)習(xí)，了解雷電的危害及其預(yù)防措施，對(duì)防雷系統(tǒng)的組成有比較深入的了解，熟悉各種防雷裝置的種類結(jié)構(gòu)和作用，熟悉電氣接地系統(tǒng)的組成及其各部分的功能，掌握防雷與接地系統(tǒng)的實(shí)施細(xì)則和維護(hù)方法。任務(wù)指南 任務(wù)1 了解電源系統(tǒng)中的防雷任務(wù)2 了解雷電的分類及其危害任務(wù)3 了解防雷裝置、防雷原則及防雷措施任務(wù)4 認(rèn)知電氣系統(tǒng)的接地任務(wù)6 通信局(站)的接地與防雷的實(shí)施任務(wù)7 掌握通信局(站)防雷與接地系統(tǒng)的維護(hù)方法任務(wù)1 了解電源系統(tǒng)中的防雷 接地與防雷是通信電源系統(tǒng)的重要組成部分，它不但直接影響供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和通信質(zhì)量，而且還起到保護(hù)電源裝置設(shè)備和人身安

3、全的作用。 正確的接地既能抑制外部來(lái)的電磁騷擾，又能防止本身向外部發(fā)射電磁波，正確接地是提高通信電源設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一。接地也是防止雷害的重要措施。資訊1雷電的形成 雷電是一種大氣物理現(xiàn)象，是不受人類的意識(shí)控制的，人們目前不可能通過現(xiàn)有的控制手段或方法對(duì)雷電的產(chǎn)生進(jìn)行掌控。 雷電的產(chǎn)生始于雷云的形成。雷云形成的根本原因是含水蒸氣的氣流運(yùn)動(dòng)。 密集于大地上空的帶有大量正電荷或負(fù)電荷的云，稱為雷云。當(dāng)雷云中的電荷聚集量很大且具有較高的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，周圍的正、負(fù)雷云之間或雷云與大地之間，可能發(fā)生強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象，稱這為雷電現(xiàn)象。 習(xí)慣上把大地的電位視為零，雷云的電位遠(yuǎn)高于大地的電位，由于靜電感

4、應(yīng)而使大地感應(yīng)出大量的與雷云電荷異號(hào)的電荷，兩者類似于一個(gè)巨大的空間電容器。雷云中的電荷分布并不均勻，常常形成多處電荷聚集中心，當(dāng)它的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到2530kV/cm時(shí)，雷云就開始向大地方向擊穿空氣，形成一個(gè)導(dǎo)電的空氣通道，稱為雷電先導(dǎo)。當(dāng)雷電先導(dǎo)進(jìn)展到離地面100300m時(shí)，地面上感應(yīng)出來(lái)的異性電荷也在相對(duì)集中，尤其是向地面上較高的突出物上集中，于是形成了迎雷先導(dǎo)。迎雷先導(dǎo)和雷電先導(dǎo)在空中相互靠近，當(dāng)兩者接觸時(shí)，正、負(fù)電荷強(qiáng)烈中和，出現(xiàn)極大的電流并伴有雷鳴和閃光，這就是雷電的主放電階段，時(shí)間很短，一般為50100s。主放電階段過后，雷云中的剩余電荷沿主放電通道繼續(xù)流向大地，稱為放電的余輝階段，

5、時(shí)間為003015s，但電流為幾百安。資訊2雷電防護(hù)基本原理在不同的季節(jié)，不同的地區(qū)和不同的氣候環(huán)境，雷電分布的規(guī)律也不盡相同，然而潮濕的地區(qū)比冷而干燥的地區(qū)雷暴多。一個(gè)地區(qū)有無(wú)雷暴，是由內(nèi)因（氣象）決定的。但是有了雷暴，具體選擇哪一處落雷，則受外界條件的影響較大。從地質(zhì)條件看，土壤電阻率相對(duì)值小，利于電荷的很快積聚。大片土壤電阻率較大時(shí)，局部小的地方容易落雷；土壤電阻率突變的地方，最易遭受雷擊。從地形上看，要利于雷雨云的形成與相遇。落雷概率的分布是：山的東南坡多于山的西北坡，這是因?yàn)楹Ｑ蟪睗窨諝鈴臇|南進(jìn)入大陸后，經(jīng)暴曬悶熱，遇山抬升而出現(xiàn)雷雨。從地物上看，要利于雷雨云與大地建立良好的放電通道

6、。空曠地中的孤立建筑物，建筑群中的高聳建筑物容易受雷擊；排出導(dǎo)電塵埃的廠房及廢氣管道容易落雷；屋頂為金屬結(jié)構(gòu)，地下埋有大量金屬管道，內(nèi)部存放大型金屬設(shè)備的廠房，易受雷擊；建筑物中，個(gè)別特別潮濕的建筑，如牛馬棚、冰庫(kù)等易遭雷擊；尖屋頂及高聳建筑物易受雷擊，如水塔、煙囪、天窗、旗桿、消防梯等；屋旁大樹、接收天線、山區(qū)輸電線等易受雷擊。在通信設(shè)施中，雷電一般通過通信鐵塔、天饋線、電力電源線、進(jìn)出局信號(hào)線、光纜、空間電磁場(chǎng)感應(yīng)等途徑進(jìn)入通信局（站），對(duì)通信設(shè)備設(shè)施造成破壞。由于目前人們還無(wú)法控制雷電的產(chǎn)生，所以還不能夠從根本上消除雷電的危害。但是，人們可以通過采取相應(yīng)的防護(hù)措施，使通信電源系統(tǒng)和通信設(shè)

7、備設(shè)施得到較好的保護(hù)。雷電的破壞性作用極強(qiáng)，主要是因?yàn)樗牙子暝铺N(yùn)藏的能量在短短幾十微秒的時(shí)間以內(nèi)釋放出來(lái)，瞬間功率極其巨大。針對(duì)雷電的入侵途徑，人們采取的措施分兩個(gè)方面，一是采用“泄放”的辦法，人為的給雷電電流提供一條分流通道；二是采取“阻隔”的辦法，加強(qiáng)通信設(shè)備的絕緣能力，提高抗雷擊的效果。任務(wù)2 了解雷電的分類及其危害雷電是一種自然現(xiàn)象，其破壞作用有兩種，一種是雷電直接擊在建筑物或用電設(shè)備上，這種叫做直擊雷過電壓或直擊雷。另一種是雷電的靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)所引起的過電壓叫做感應(yīng)過電壓或感應(yīng)雷。資訊1直擊雷及其危害 直擊雷是帶電雷云對(duì)地閃擊時(shí)的放電現(xiàn)象。主要表現(xiàn)形式為：一是通信局(站)的建

8、筑物遭到直接雷擊，雷電流沿接閃器、引下線和接地體泄放時(shí)將導(dǎo)致地電位升高，可能出現(xiàn)反擊設(shè)備的現(xiàn)象；二是通信系統(tǒng)的外引線在通信局(站)內(nèi)部或距離很近的地方遭到直接雷擊或雷擊發(fā)生在這些外引線附近時(shí)，將發(fā)生高電位和大電流引入現(xiàn)象。例如雷擊鐵塔時(shí)，將有部分雷電流和高電位沿饋線進(jìn)入到機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備中。 直擊雷主要對(duì)室外物體產(chǎn)生破壞作用，所以把防直擊雷的系統(tǒng)稱為外部防雷系統(tǒng)。直擊雷造成建筑物損壞和人員傷亡是由于幾十至一二百千安的雷電流產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)引起的。巨大的沖擊電流形成瞬態(tài)過電壓波，擊穿設(shè)備絕緣層，造成物體炸裂、導(dǎo)體熔毀等。另外，由于電源與電子設(shè)備是相連的，且接地系統(tǒng)也是相連的，在避雷

9、針上引下的雷電流經(jīng)引下線、接地器與通信系統(tǒng)的接地直接或經(jīng)大地間接相連。部分雷電流進(jìn)入電纜，并通過電纜進(jìn)入電子設(shè)備形成瞬態(tài)過電壓波，使電子設(shè)備損壞，這種現(xiàn)象經(jīng)常在高雷害地區(qū)引發(fā)事故。 雷電襲擊架空輸電線、通信線、各種金屬管線、天線等，在線路上產(chǎn)生的高電位、大電流的雷電流沖擊波沿著這些導(dǎo)體侵入建筑物內(nèi)，雷電侵入波會(huì)破壞通信設(shè)備。雖然配電系統(tǒng)采用了架空避雷線等防護(hù)措施，但并不能完全消除雷擊時(shí)瞬態(tài)過電壓，仍有一部分過電壓對(duì)低壓系統(tǒng)的用電設(shè)備，特別是計(jì)算機(jī)、電子系統(tǒng)造成危害。資訊2感應(yīng)雷及其危害 感應(yīng)雷是雷電在雷云之間或雷云對(duì)地放電時(shí)，在附近的戶外傳輸信號(hào)線路、地埋電力電纜、設(shè)備間的連接線上產(chǎn)生電磁感應(yīng)

10、并侵入設(shè)備，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭受危險(xiǎn)電壓或電流。雷擊通信線路附近地面時(shí)，強(qiáng)電流產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)在通信線路中引起電荷束縛和瞬間釋收，形成幅值很高的瞬態(tài)過電壓。雷擊避雷針時(shí)，附近導(dǎo)線也會(huì)感應(yīng)出很高的過電壓。由于雷電流的反擊和電磁耦合，在通信線路、信號(hào)控制線路、射頻傳輸線路形成瞬態(tài)過電壓，并以流動(dòng)波的形式沿線路傳播，侵襲微電子設(shè)備。感應(yīng)雷雖然沒有直擊雷猛烈，但其發(fā)生的幾率要比直擊雷高得多。感應(yīng)雷不論是雷云對(duì)地閃擊還是雷云之間的閃擊，都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。哪怕是一次雷閃擊都可以在較大范圍內(nèi)的多個(gè)電子設(shè)備間產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓現(xiàn)象，并且這種感應(yīng)高壓可以通過通信局（站）的供電線和信號(hào)中繼線引入，并

11、通過傳輸使雷害范圍擴(kuò)大。地處高雷害地區(qū)，瞬態(tài)過電壓的破壞性經(jīng)常造成通信主設(shè)備的損壞。感應(yīng)雷發(fā)生時(shí)一般對(duì)室內(nèi)的用電設(shè)備產(chǎn)生破壞作用，因此把防止感應(yīng)雷和雷電電磁脈沖波（LEMP）破壞的系統(tǒng)稱為內(nèi)部防雷系統(tǒng)。任務(wù)3 了解防雷裝置、防雷原則及防雷措施資訊1防雷裝置 在防雷處理過程中，首先要設(shè)法攔截雷電或吸引閃電，這個(gè)裝置就是避雷針。避雷針其實(shí)就是防雷裝置的接閃器。防雷裝置是指接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護(hù)器(SPD)及其他連接導(dǎo)體的總和。 建筑防雷系統(tǒng)由避雷針(或避雷帶、避雷網(wǎng))、建筑鋼框架、接地引入線和接地網(wǎng)構(gòu)成，而通信局(站)的電源及其他通信設(shè)備防雷保護(hù)一般采用電涌保護(hù)器。 一般將建筑物的防雷

12、裝置分為外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置兩大類。外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成，即傳統(tǒng)的防雷裝置。內(nèi)部防雷裝置主要用來(lái)減小建筑物內(nèi)部的雷電流及其電磁效應(yīng)，如采用電磁屏蔽、等電位連接和裝設(shè)SPD等措施，防止雷擊電磁脈沖可能造成的危害。 1接閃器 接閃器就是專門用來(lái)接受雷閃的金屬物體。接閃的金屬桿稱為避雷針，接閃的金屬線稱為避雷線或架空地線，接閃的金屬帶、金屬網(wǎng)稱為避雷帶或避雷網(wǎng)。所有的接閃器都必須經(jīng)過引下線與接地裝置相連。 （1）避雷針 避雷針一般用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。它通常安裝在構(gòu)架、支柱或建筑物上，其下端經(jīng)引下線與接地裝置焊接。由于避雷針高于被保護(hù)物，又和大地直接相連，當(dāng)雷云先

13、導(dǎo)接近它時(shí)，它與雷云之間的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，所以可將雷云放電的通路吸引到避雷針上并經(jīng)引下線和接地裝置將雷電流安全地泄放到大地中去，使被保護(hù)物體免受直接雷擊。 （2）避雷線 避雷線架設(shè)在架空線路的上邊，用以保護(hù)架空線路或其他物體(包括建筑物)免受直接雷擊。由于避雷線既架空又接地，所以又叫做架空地線。避雷線的原理和功能與避雷針基本相同，其保護(hù)范圍按GB 500571994(建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的方法計(jì)算。 （3）避雷帶和避雷網(wǎng) 避雷帶和避雷網(wǎng)普遍用來(lái)保護(hù)較高的建筑物免受雷擊。避雷帶一般沿屋頂周圍裝設(shè)，高出屋面100150mm，支持卡間距離115m。避雷網(wǎng)除沿屋頂周圍裝設(shè)外，需要時(shí)屋頂上面還用網(wǎng)鋼或扁

14、鋼縱橫連接成網(wǎng)。避雷帶和避雷網(wǎng)必須經(jīng)引下線與接地裝置可靠地連接。 2避雷器 避雷器是一種過電壓保護(hù)設(shè)備，用來(lái)防止雷電所產(chǎn)生的大氣過電壓沿架空線路侵入變電所或其他建筑物內(nèi)。避雷器也可以限制內(nèi)部過電壓。避雷器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)且位于電源側(cè)，其放電電壓低于被保護(hù)設(shè)備的絕緣耐壓值。當(dāng)過電壓沿線路侵入時(shí)，將首先使避雷器擊穿并對(duì)地放電，從而保護(hù)了后面的設(shè)備，如圖8-1所示。 避雷器的形式主要有閥式、排氣式、角式和金屬氧化物式等。圖8-1 避雷器的連接 （1）閥式避雷器 閥式避雷器一般用作電力變壓器高壓側(cè)的防雷。閥型避雷器如圖8-2所示。它由火花間隙和閥片(非線性電阻盤)串聯(lián)組成，封裝在瓷套管內(nèi)?；鸹ㄩg隙由銅

15、片制成，每對(duì)間隙用云母墊來(lái)隔開。正常情況下，火花間隙可阻止線路上的工頻電流通過，在雷電過電壓作用下，火花間隙被擊穿放電。 閥片是用陶料粘固起來(lái)的電工用金剛砂顆粒組成的，在正常情況下，火花間隙對(duì)工頻電流處于斷路狀態(tài)，正常電壓時(shí)閥片電阻很大；但在過電壓時(shí)，閥片電阻很小。因此，當(dāng)線路上出現(xiàn)過電壓時(shí)，火花間隙被擊穿，閥片能使雷電流順暢地向大地泄放。當(dāng)過電壓消失后，線路上恢復(fù)工頻電壓時(shí)，閥片則呈現(xiàn)很大的電阻，使火花間隙絕緣迅速恢復(fù)而切斷工頻續(xù)流，從而保護(hù)線路恢復(fù)正常運(yùn)行。(a)FS4-10型 (b)FS-0.38型l-上接線端；2-火花間隙；3-云母墊圈；4-瓷套管 5-閥片 6-下接線端圖8-2 閥型

16、避雷器 根據(jù)放電間隙有無(wú)并聯(lián)電阻，可分為沒有并聯(lián)電阻的FS型和有并聯(lián)電阻的FZ型。有電阻并聯(lián)時(shí)，可使每個(gè)放電間隙的電壓均勻，改善消弧性能。 需要說(shuō)明的是：當(dāng)雷電流流過閥片電阻時(shí)要形成電壓降，這就是殘余過電壓，稱為殘壓。殘壓要加在被保護(hù)設(shè)備上，因此殘壓不能超過設(shè)備絕緣允許的耐壓值，否則可能擊穿設(shè)備絕緣。變配電所內(nèi)一般采用這種避雷器。 （2）排氣式避雷器 排氣式避雷器又叫管型避雷器（或稱氣體放電管），它由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙等3部分組成。 當(dāng)線路發(fā)生過電壓時(shí)，外部間隙和內(nèi)部間隙都被擊穿，將雷電流泄入大地。隨之而來(lái)的工頻續(xù)流(每當(dāng)間隙被雷電過電壓擊穿后，在工頻電壓作用下將有電流繼續(xù)通過已電離的

17、間隙，這個(gè)電流稱為工頻續(xù)流)也在管內(nèi)產(chǎn)生電弧，使產(chǎn)氣管內(nèi)產(chǎn)生高壓氣體從環(huán)形管口噴出，強(qiáng)烈吹弧，在電流第一次過零時(shí)，即可滅弧。這時(shí)外部間隙的空氣恢復(fù)了絕緣，使避雷器與電力系統(tǒng)隔離，恢復(fù)正常運(yùn)行。 排氣式避雷器具有殘壓小的突出優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但動(dòng)作時(shí)有氣體吹出，所以一般只用于戶外線路。 （3）角式避雷器(保護(hù)間隙) 角式避雷器又稱保護(hù)間隙。它是一種最簡(jiǎn)單的過電壓保護(hù)設(shè)備，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、維護(hù)方便，但是保護(hù)性能差、滅弧能力小，容易造成接地或短路故障，因此一般要求裝設(shè)備自動(dòng)重合閘裝置(ARD)與之配合，以提高供電可靠性。 （4）金屬氧化物壓敏電阻(MOV) 金屬氧化物壓敏電阻又叫氧化鋅避雷器，它是通信電源設(shè)

18、備常用的主要避雷器。它由壓敏電阻片構(gòu)成，具有優(yōu)良的閥特性，在工頻電壓下，呈現(xiàn)極大的電阻，能迅速有效地阻斷工頻續(xù)流；在過電壓下，電阻很小，能很好地泄放雷電流。金屬氧化物避雷器還有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、殘壓低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。資訊2通信電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)原則通信電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)采用分區(qū)保護(hù)和多級(jí)保護(hù)措施。根據(jù)IEC1312-1雷電電磁脈沖的防護(hù)第一部分的一般原則，應(yīng)將一個(gè)易遭雷擊的區(qū)域按照通信局（站）建筑物內(nèi)外、通信機(jī)房及被保護(hù)設(shè)備所處環(huán)境的不同，由外到內(nèi)把被保護(hù)區(qū)域劃分為不同的防雷區(qū)（LPZ），由外而內(nèi)依次為L(zhǎng)PZ0、LPZ1、LPZ2等。 各區(qū)域不同雷電電磁脈沖嚴(yán)重程度也不同，相應(yīng)的防護(hù)對(duì)

19、策也不一樣。防雷保護(hù)區(qū)劃分如圖8-3所示。各區(qū)以其交界處的電磁環(huán)境有明顯改變作為劃分不同防雷區(qū)的特征。圖8-3防雷保護(hù)區(qū)劃分 防直擊雷區(qū)LPZ0A：本區(qū)內(nèi)的各物體都可遭到直接雷擊，同時(shí)在本區(qū)內(nèi)雷電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)能自由傳播，本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)沒有衰減。 防間接雷區(qū)LPZ0B：本區(qū)內(nèi)的各物體都在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)，不可能遭到直接雷擊，流經(jīng)各導(dǎo)體的雷電流比LPZ0A減少，但本區(qū)內(nèi)電磁場(chǎng)沒有衰減。防雷電電磁脈沖沖擊區(qū)LPZ1：本區(qū)內(nèi)的各物體在建筑物內(nèi)，不可能遭到直接雷擊，流經(jīng)各導(dǎo)體的電流比LPZ0B區(qū)進(jìn)一步減小，本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)已經(jīng)衰減，衰減程度取決于屏蔽措施。后續(xù)防雷區(qū)LPZ2：如果需要進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的電

20、流和/或電磁場(chǎng)，就應(yīng)再分出后續(xù)防雷區(qū)，并按照保護(hù)對(duì)象的重要性及其承受浪涌的能力作為選擇后續(xù)防雷區(qū)的條件。通常，防雷區(qū)劃分級(jí)數(shù)越多，電磁環(huán)境的參數(shù)就越低。 除分區(qū)原則外，防雷保護(hù)也要考慮多級(jí)保護(hù)的措施，因?yàn)樵诶讚粼O(shè)備時(shí)，設(shè)備第一級(jí)保護(hù)元件動(dòng)作之后，進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的過電壓幅值仍相當(dāng)高，只有采用多級(jí)保護(hù)才足以把外來(lái)的過電壓抑制到電壓很低水平，以保護(hù)設(shè)備內(nèi)部集成電路等元件的安全。如果設(shè)備的耐壓水平較高，可采用二級(jí)保護(hù)，但當(dāng)設(shè)備可靠性要求很高、電路元件又極為脆弱時(shí)，則應(yīng)采用三級(jí)或四級(jí)保護(hù)。 1一級(jí)過電壓保護(hù)低壓電力電纜防雷保護(hù) 在低壓電力電纜饋電至交流配電屏前約12 m處，設(shè)第一級(jí)保護(hù)。一級(jí)過電壓保護(hù)器通

21、常采用60120kA(8/20s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)，三根相線L1、L2、L3和零線N對(duì)地分別裝設(shè)防雷器(限壓型電涌保護(hù)器)，防雷器的公共點(diǎn)和PE線相連。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)熔絲。特別要注意的是，所串接的開關(guān)或熔絲必須小于系統(tǒng)的短路故障電流，否則在保護(hù)器故障時(shí)無(wú)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320385V)。 如果保護(hù)器接地點(diǎn)與變壓器地網(wǎng)

22、相互連通時(shí)，宜將各相保護(hù)器直接對(duì)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(duì)零線連接，再對(duì)地連接。 2二級(jí)過電壓保護(hù)交流屏內(nèi)防雷保護(hù) 第二級(jí)防雷設(shè)在低壓交流配電屏內(nèi)，同樣在相線與地之間、零線與地之間接防雷器(限壓型電涌保護(hù)器)。防雷器宜串接保險(xiǎn)絲，以利防火。 二級(jí)過電壓保護(hù)器通常采用1540kA(8/20s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(duì)TN系統(tǒng)宜采用4個(gè)氧化鋅模塊對(duì)地連接，對(duì)TT系統(tǒng)宜采用3+NPE的連接方式。有

23、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。 3三級(jí)過電壓保護(hù)整流器防雷保護(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，如整流模塊的輸入端(在整流模塊的內(nèi)部)或UPS的輸入端?？筛鶕?jù)情況選用氧化鋅、半導(dǎo)體放電管(SAD)等器件，通流量為1015kA。 這級(jí)防雷器(限壓型電涌保護(hù)器)的每極通流量約5kA，殘壓為600 V左右。 4四級(jí)保護(hù)直流電源的過電壓保護(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1015kA氧化鋅過電壓保護(hù)器，并串接16A空氣開關(guān)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。

24、在直流保護(hù)器的安裝過程中要充分做好絕緣保護(hù)，以避免發(fā)生短路。 開關(guān)電源(48 V系統(tǒng))輸出的直流負(fù)饋線、MDF與程控交換機(jī)間的直流電力線負(fù)極或交換機(jī)控制中心的微機(jī)及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)被控處理機(jī)前的電源逆變器直流電源負(fù)饋線，均應(yīng)進(jìn)行防雷保護(hù)，即對(duì)地加裝限壓型電涌保護(hù)器，其標(biāo)稱工作電壓不小于70 V，通流容量應(yīng)大于15 kA，且?guī)ПｋU(xiǎn)絲功能。 5通信電源防護(hù)應(yīng)注意的問題 （1）進(jìn)出通信局(站)的一般電力線的防護(hù) 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?，F(xiàn)在宜采用太陽(yáng)能塔燈，可減少一個(gè)雷擊入侵渠道。其他出局電力線應(yīng)在防雷系統(tǒng)

25、的保護(hù)范圍內(nèi)，否則應(yīng)采取專門的防雷措施。 （2）避雷器的安裝 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(zhǎng)度。 （3）多級(jí)避雷器的連接 布置多級(jí)避雷器可減小引線電感帶來(lái)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(zhǎng)度不小于15m。 （4）電力電纜耐雷電沖擊指標(biāo) 高、低壓電力電纜耐雷電沖擊指標(biāo)見表8-1。表8-1 電力電纜耐雷電沖擊指標(biāo)電力電

26、纜類型額定電壓(V)模擬雷電沖擊電壓渡電壓峰值(kV)(12/50s)高壓電力電纜1000075660060低壓電力電纜220/3806資訊3電源系統(tǒng)的過電壓保護(hù) 通信電源用電涌保護(hù)器(SPD)是目前通信局(站)用于防止雷電流、操作過電壓對(duì)通信設(shè)備破壞的保護(hù)器件。 電涌保護(hù)器分為開關(guān)型SPD、限壓型SPD和組合型SPD。開關(guān)型SPD安裝在通信局(站)外，一般用在LPZ0BLPZ1區(qū)，作為電源系統(tǒng)的防雷，可疏導(dǎo)10/350s的模擬雷電沖擊電流。限壓型SPD安裝在建筑物內(nèi)，一般用在LPZ1和LPZ2區(qū)至n區(qū)。限壓型SPD一般由氧化鋅壓敏電阻或半導(dǎo)體放電管等元器件組成。組合型SPD一般由氧化鋅壓敏電

27、阻與濾波器或半導(dǎo)體放電管與氧化鋅壓敏電阻等電路組成。 在開關(guān)型和限壓型SPD中，常用的器件包括氣體放電管、氧化鋅壓敏電組(MOV)和半導(dǎo)體元器等。它們的構(gòu)成、特點(diǎn)和應(yīng)用見表8-2。表8-2 SPD常用器件的構(gòu)成、特點(diǎn)和應(yīng)用器件名稱構(gòu) 成特 點(diǎn)應(yīng) 用氣體放電管密封于放電介質(zhì)中的一個(gè)或多個(gè)放電間隙，外殼為玻璃或陶瓷，分為二極管、三極管和五極管標(biāo)稱直流擊穿電壓只表明直流狀態(tài)下的動(dòng)作電壓，并非雷擊下的保護(hù)電壓。沖擊擊穿電壓在1kV左右(1kV/s)。耐流能力較大、體積小、極間電容較小且穩(wěn)定。比半導(dǎo)體元器件響應(yīng)時(shí)間慢可作為第一級(jí)或第二級(jí)保護(hù)元器件用氧化鋅壓敏電阻(MOV)氧化鋅摻以少量氧化鉍、氧化鈷等其

28、他金屬氧化物，經(jīng)陶瓷工藝制作而成對(duì)電涌有極快的響應(yīng)速度(25ns)，保護(hù)范圍為42800V，沖擊電流可達(dá)20A50kA。不僅對(duì)雷電浪涌進(jìn)行保護(hù)，也可以限制異常過電壓，其良好的陡坡特性對(duì)電力變壓器也可起到保護(hù)作用可應(yīng)用在第一級(jí)或第二級(jí)保護(hù)上半導(dǎo)體元器件(SAD)包括齊納二極管、開關(guān)二極管等不同種類的器件性能大致相同，只在限幅電壓等級(jí)和耐沖擊能力上稍有不同。響應(yīng)速度快、限幅電壓低，是保護(hù)半導(dǎo)體電路的理想器件。缺點(diǎn)是耐流能力低可應(yīng)用在第三級(jí)保護(hù)上 1SPD的基本參數(shù) （1）標(biāo)稱導(dǎo)通電壓 標(biāo)稱導(dǎo)通電壓指在施加恒定1mA直流電流情況下，金屬氧化物壓敏電阻(MOV)的啟動(dòng)電壓。 （2）SPD的標(biāo)稱放電電流

29、 SPD的標(biāo)稱放電電流用于劃分SPD等級(jí)，具有8/20s或10/350s模擬雷電波的放電電流。 （3）沖擊通流容量（最大通流容量Imax） SPD不發(fā)生實(shí)質(zhì)性破壞，每線(或單模塊)對(duì)地通過規(guī)定次數(shù)、規(guī)定波形的最大限度的電流峰值。沖擊通流容量一般大于標(biāo)稱放電電流的25倍。（4）SPD殘壓SPD殘壓指雷電放電電流通過SPD時(shí)，其端子間呈現(xiàn)的電壓峰值。（5）最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc最大持續(xù)運(yùn)行電壓Uc是SPD運(yùn)行中能持久耐受的最大直流電壓或工頻電壓有效值。常用系列為：45、52、75、85、150、175、275、320、385、420、460、510、600V。 2SPD的選擇 （1）對(duì)SPD的一般要

30、求 選擇SPD應(yīng)在同一測(cè)試指標(biāo)下，考慮SPD所選元器件的參數(shù)及元器件的組合方式。 SPD的選擇應(yīng)考慮通信局(站)遙信及遙控的需要。 用于交流配電系統(tǒng)保護(hù)的限壓型電源SPD，標(biāo)稱導(dǎo)通電壓一般為Un=22U(U為運(yùn)行工作電壓)。 對(duì)于直流配電系統(tǒng)保護(hù)用的限壓型SPD，其標(biāo)稱導(dǎo)通電壓一般按Un12U(U為運(yùn)行工作電壓)選擇。 （2）對(duì)通信電源用SPD的要求 選用限壓型SPD時(shí)，必須考慮通信局(站)供電電源的不穩(wěn)定等因素；對(duì)SPD的標(biāo)稱導(dǎo)通電壓、標(biāo)稱放電電流、沖擊通流容量、限制電壓、殘壓等參量，根據(jù)工程的具體情況進(jìn)行選擇。 通信局(站)采用的電源用模塊式SPD，應(yīng)具有的功能包括：SPD模塊損壞告警、遙

31、信、SPD模塊替換、熱容和過流保護(hù)。 通信局(站)采用的電源用箱式SPD，根據(jù)具體情況，應(yīng)具有的功能包括：SPD劣化指示、SPD損壞告警、熱容和過流保護(hù)、遙信、保險(xiǎn)跳閘告警和雷電記數(shù)(可根據(jù)工程要求選擇)。 混合型SPD在標(biāo)稱放電電流40kA時(shí)殘壓應(yīng)小于1kV。 開關(guān)型SPD應(yīng)具有高能泄放、殘壓在24kV范圍內(nèi)，響應(yīng)時(shí)間小于100ns。 （3）監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線用SPD 監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線用SPD應(yīng)滿足各類接口設(shè)備傳輸速率的要求，SPD接口的線位、線排、線序應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備接口兼容。設(shè)計(jì)時(shí)在滿足設(shè)備傳輸速率條件下，應(yīng)采用由半導(dǎo)體放電管組成的SPD。 監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線用SPD的標(biāo)稱放電電流

32、應(yīng)大于等于3kA，若采用半導(dǎo)體放電管器件組成的SPD標(biāo)稱放電電流應(yīng)大于等于300A。資訊4通信電源防雷系統(tǒng)的組成 綜合通信局(站)電源系統(tǒng)防雷與接地組成如圖8-4所示。建筑物外的設(shè)備采用A級(jí)保護(hù)，LPZ0區(qū)與LPZ1區(qū)的交界處為B級(jí)保護(hù)，1區(qū)與2區(qū)的交界處為C級(jí)保護(hù)，2區(qū)內(nèi)重要設(shè)備前端為D級(jí)保護(hù)。圖中A、B、C、D為交流電源浪涌保護(hù)器，E為直流電源浪涌保護(hù)器。圖8-4 綜合通信局(站)電源系統(tǒng)防雷與接地組成 安裝在建筑物外的電源用SPD，應(yīng)能疏導(dǎo)10/350s的模擬雷電沖擊電流；安裝在建筑物內(nèi)的電源用SPD，應(yīng)能疏導(dǎo)8/20s的模擬雷電沖擊電流。外部防雷裝置由接閃器、引下線、和接地裝置組成，主

33、要用于直擊雷的防護(hù)；內(nèi)部防雷裝置由等電位連接系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、浪涌保護(hù)器等組成，主要用于減小和防止雷電流產(chǎn)生的電磁危害。電力變壓器高、低壓側(cè)都應(yīng)裝避雷器，如圖8-5所示。 避雷器應(yīng)盡量靠近變壓器裝設(shè)。在高壓側(cè)一般采用閥型避雷器(交流無(wú)間隙氧化鋅避雷器)，而低壓側(cè)采用電涌保護(hù)器。兩側(cè)均作Y形連接，它們的匯集點(diǎn)與變壓器外殼接點(diǎn)一起組合，就近接地。圖8-5 電力變壓器的防雷保護(hù) 從架空高壓電力線終端桿引入通信局(站)的10 kV高壓電力線，必須更換為金屬鎧裝電力電纜，鎧裝電纜長(zhǎng)度應(yīng)大于200 m，宜全程埋地引入。鎧裝層兩端應(yīng)就近接地。在架空高壓電力線終端桿與鎧裝電纜的接頭處，三相電力線應(yīng)分別就近對(duì)地加

34、裝額定電壓為127 kV的交流無(wú)間隙氧化鋅避雷器；地處中雷區(qū)以上的通信局(站)，避雷器應(yīng)采用標(biāo)稱放電電流大于20 kA的交流無(wú)間隙氧化鋅避雷器(強(qiáng)雷電避雷器)。資訊5通信電源系統(tǒng)防雷保護(hù)的主要措施 為了防止通信電源系統(tǒng)和人身遭受雷害，應(yīng)采取以下的防雷措施。 1將雷電疏導(dǎo)入地 重視接地系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)。電信局(站)的防雷保護(hù)措施，首先要做好全局接地系統(tǒng)的工事，防雷接地是全局接地的一部分，做好整個(gè)接地系統(tǒng)才能讓雷電流盡快入地，避免危及人身和設(shè)備安全。 電信建筑物屋頂上設(shè)置避雷針和避雷帶等接閃器與建筑物外墻上下的鋼筋和柱子鋼筋等結(jié)構(gòu)相連接，再接到建筑物的地下鋼筋混凝土基礎(chǔ)上組成一個(gè)接地網(wǎng)。這個(gè)接地網(wǎng)

35、與建筑物外的接地裝置，如變壓器、油機(jī)發(fā)電機(jī)、微波鐵塔等接地相連接，組成電信設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、防雷接地合用的聯(lián)合接地系統(tǒng)。 在已建的通信局(站)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)聯(lián)合接地的維護(hù)工作，定期檢查焊接和螺絲加固處是否完好，建筑物和鐵塔的引下線是否受到銹蝕，影響防雷作用。還應(yīng)根據(jù)電信電源維護(hù)規(guī)程規(guī)定，定期對(duì)避雷線和接地電阻進(jìn)行檢查和測(cè)量。 2采用等電位原理，聯(lián)合接地 等電位原理是防止遭受雷擊時(shí)產(chǎn)生高電位差的使人身和設(shè)備免遭損害的理論根據(jù)，通信局(站)采用聯(lián)合接地，即將天線鐵塔接地、工作接地、通信建筑物的公共接地等置于同一電位。把建筑物鋼筋結(jié)構(gòu)組成一個(gè)呈法拉第籠式的均壓體，使各點(diǎn)電位分布比較均勻，則工作

36、人員和設(shè)備安全將得到較好的保障，而且對(duì)電信設(shè)備也起到屏蔽作用。 3采用分區(qū)保護(hù)和多級(jí)保護(hù) 根據(jù)防雷分區(qū)的原則，將建筑物按防雷區(qū)不同作符合要求的等電位連接，如圖8-6所示。圖8-6 建筑物防雷區(qū)劃分和等電位連接 我國(guó)YD/T 9442007通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信電源設(shè)備的防雷技術(shù)要求和測(cè)試方法中規(guī)定，與戶外低壓電力線相連接的電源設(shè)備入口處應(yīng)符合沖擊電流波幅值20kA的防雷要求。說(shuō)明在防直擊雷區(qū)LPZ0A進(jìn)入防間接雷區(qū)LPZ0B時(shí)的要求。 隨著通信設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，單一的雷害防護(hù)體系（無(wú)源防護(hù)，它是指與系統(tǒng)電源無(wú)直接電氣連接的防護(hù)系統(tǒng)）已不能滿足現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)安全的要求，應(yīng)轉(zhuǎn)為三維防護(hù)（有源和無(wú)源防護(hù)，即

37、與系統(tǒng)電源無(wú)直接電氣連接的防護(hù)和與系統(tǒng)電源有直接電氣連接的防護(hù)系統(tǒng)組合的立體空間防護(hù)系統(tǒng)）。三維防護(hù)包括防直擊雷、防感應(yīng)雷電、防地電位反擊、防靜電直擊、過電壓感應(yīng)以及操作引起的瞬間過電壓影響等多方面的防護(hù)，即根據(jù)空調(diào)、數(shù)字程控、光電傳輸、交直流電源等所有微電子設(shè)備的不同功能、不同受保護(hù)程度和所屬保護(hù)層確定防護(hù)要點(diǎn)做分類保護(hù)。根據(jù)雷電、強(qiáng)電、靜電和操作瞬間過電壓的危害的可能通道，從電源線到數(shù)據(jù)通信線路都應(yīng)該采用多級(jí)防護(hù)。 4加裝電涌保護(hù)器(SPD) 電涌保護(hù)器(SPD)是抑制傳導(dǎo)來(lái)的線路過電壓和過電流裝置，包括放電間隙、壓敏電阻、二極管、濾波器等。 放電間隙、壓敏電阻電涌保護(hù)器也稱為避雷器，正常

38、時(shí)呈高阻抗，并聯(lián)在設(shè)備電路中，對(duì)設(shè)備工作無(wú)影響，當(dāng)受到雷擊時(shí)，能承受強(qiáng)大雷電流浪涌能量而放電，呈低阻抗?fàn)顟B(tài)，能迅速將外來(lái)沖擊過量能量全部或部分泄放掉，響應(yīng)時(shí)間極快，瞬間又恢復(fù)到平時(shí)高阻狀態(tài)。資訊6基站防雷及運(yùn)行維護(hù) 現(xiàn)代通信基站的防雷保護(hù)主要有三道防線，一是外部保護(hù)，將絕大部分雷電流直接引入地下泄散；二是內(nèi)部保護(hù)，即阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、信號(hào)線侵入波危害設(shè)備；三是過電壓保護(hù)，限制被保護(hù)設(shè)備上雷電過電壓幅值。這三道防線相互配合，各盡其職，缺一不可。 1外部防雷系統(tǒng) 一般防止雷擊破壞是通過避雷裝置即避雷針、引下線和接地網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成完整的電氣通路后，將雷電流泄入大地。然而避雷針、引下線和接地裝置的導(dǎo)通只

39、能保護(hù)安裝避雷針的物體本身免受直擊雷的損毀，但雷電會(huì)透過多種形式及途徑破壞電子設(shè)備。對(duì)通信基站而言，天饋線系統(tǒng)和機(jī)房建筑物容易遭受到直擊雷的襲擊，可以通過合理設(shè)計(jì)避雷針的保護(hù)角和良好的接地系統(tǒng)起到保護(hù)作用。但需要說(shuō)明，避雷針必須足夠可靠，并且有接地電阻盡量小的引下線和接地裝置與其配套，否則，它不但起不到避雷的作用，反而會(huì)增大雷擊的損害程度。 避雷器與接地裝置之間的金屬導(dǎo)體稱為引下線。將避雷針通過引下線與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把由避雷針和網(wǎng)絡(luò)屏蔽引來(lái)的雷電電流盡快地放瀉到大地中去，以保護(hù)人員、設(shè)備和通信基站的安全。 所謂接地網(wǎng)，是把需要接地的各系統(tǒng)統(tǒng)一接到一個(gè)地

40、網(wǎng)上或者把各系統(tǒng)原來(lái)的接地網(wǎng)通過地下或者地上用金屬連接起來(lái)，使它們之間成為電氣相通的統(tǒng)一接地網(wǎng)。在接地處理過程中，一定要有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，因?yàn)樗蟹览紫到y(tǒng)都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果基站接地系統(tǒng)做得不好，不但會(huì)引起設(shè)備故障，燒壞元器件，嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。 另外防干擾、防靜電等問題都需要建立良好的接地系統(tǒng)來(lái)解決。一般整個(gè)基站的接地系統(tǒng)有建筑物地網(wǎng)、鐵塔地、電源地、邏輯地(也稱信號(hào)地)、防雷地等。當(dāng)各地網(wǎng)之間必須獨(dú)立時(shí)，如果相互之間距離達(dá)不到規(guī)范要求的話，則容易出現(xiàn)地電位反擊事故。當(dāng)各接地系統(tǒng)之間的距離達(dá)不到規(guī)范的要求時(shí)，應(yīng)盡可能連接在一起，

41、如實(shí)際情況不允許直接連接的，可通過地電位均衡器實(shí)現(xiàn)等電位連接。 2內(nèi)部防雷系統(tǒng) 有可靠的外部防雷措施的同時(shí)，更需要完善內(nèi)部防雷措施。在外部防雷措施中，避雷設(shè)施在雷電發(fā)生的瞬間，接地引下線會(huì)有很大的瞬變電流通過。也就是說(shuō)在周圍會(huì)產(chǎn)生很大的雷電磁脈沖波(LEMP)，此時(shí)就需要內(nèi)部防雷措施。 內(nèi)部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等電位連接3部分組成。 通信基站內(nèi)部防雷工程涉及面較寬，歸納起來(lái)有高電壓引入和電磁脈沖波，其中危害最大的是高電壓引入。高電壓引入是指雷擊產(chǎn)生的高電壓通過金屬線引入到其他地方和室內(nèi)，造成破壞的雷害現(xiàn)象。高電壓引入的途徑有二種：一是雷擊直接擊中金屬導(dǎo)線，讓高壓雷電以波的形式沿著導(dǎo)線兩

42、邊傳播而引入室內(nèi)；二是來(lái)自感應(yīng)雷的高電壓脈沖，即由于雷雨云對(duì)大地放電或雷雨云之間迅速放電形成的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，感生出幾千伏到幾十千伏甚至數(shù)百千伏的地電位反擊，這種反擊會(huì)沿著電力系統(tǒng)的零線、保護(hù)接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內(nèi)或傳播到更大的室內(nèi)范圍，造成大面積的危害。 3過電壓保護(hù) 所謂的過電壓保護(hù)就是限制被保護(hù)設(shè)備上雷電過電壓幅值。根據(jù)IEC1312制定的雷電電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，用對(duì)電源部分和信號(hào)部分安裝電源類SPD和通信網(wǎng)絡(luò)類SPD(瞬態(tài)過電壓保護(hù)器)進(jìn)行過電壓保護(hù)。SPD是保護(hù)電子設(shè)備在受雷電閃擊或者其他干擾造成浪涌過電壓危害的有效手段。對(duì)于正常工作狀態(tài)下的低壓系統(tǒng)，安裝SP

43、D后要求不會(huì)對(duì)原有系統(tǒng)和原有設(shè)備工作特性造成影響；對(duì)于出現(xiàn)浪涌等非正常工作狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，SPD應(yīng)及時(shí)對(duì)浪涌做出反應(yīng)，通過SPD限制瞬態(tài)過電壓和分走浪涌電流的特性，將過電壓降到IEC606641規(guī)定的各類別不同設(shè)備耐沖擊過電壓額定值以下。對(duì)于經(jīng)歷了非正常狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，即經(jīng)過浪涌后恢復(fù)正常狀態(tài)的SPD，應(yīng)恢復(fù)其高阻抗特性，并采取措施防止或抑制電力線上的續(xù)流。當(dāng)浪涌電壓超過設(shè)計(jì)的最大承受能力和放電電流容量時(shí)，SPD可能會(huì)失效或被損壞。 SPD的失效模式大致分為開路和短路兩種方式。處于開路模式時(shí)，被保護(hù)設(shè)備將不再受保護(hù)。這時(shí)，因?yàn)樘幱陂_路模式的SPD對(duì)系統(tǒng)本身不會(huì)產(chǎn)生影響，很難發(fā)現(xiàn)SPD已失效。為

44、了保證在下一次浪涌到來(lái)之前，能將失效的SPD替換掉，要求SPD必須具備失效指示的功能。處于短路模式時(shí)，短路電流由配電系統(tǒng)流向失效的SPD，失效的SPD通常并未完全短路且有一定阻抗，在開路前將產(chǎn)生熱能引起燃燒，此時(shí)，對(duì)處于短路失效模式的SPD要求安裝一個(gè)合適的脫離裝置(斷路器)，使被保護(hù)系統(tǒng)與失效的SPD發(fā)生脫離。 雷電會(huì)導(dǎo)致多種不同形式的危害，沒有任何一種產(chǎn)品或技術(shù)可以同時(shí)防止雷電所有形式的危害，因此防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，不僅需要通信公司相關(guān)人員從思想上高度重視，更重要的是在實(shí)際操作過程中從構(gòu)筑物雷電防護(hù)、暫態(tài)過電壓浪涌抑制以及有效的連接和接地等幾方面綜合考慮防雷措施，才能達(dá)到理想的防雷效果。任

45、務(wù)4 認(rèn)知電氣系統(tǒng)的接地資訊1接地及其作用和種類大地有導(dǎo)電性，并具有無(wú)限大的容電量。將電力系統(tǒng)或電氣裝置的某一部分經(jīng)接地線連接到接地體稱為接地。接地體與接地線合稱接地裝置。由地、接地體（或接地電極）、接地引入線、地線排或接地匯流排、接地配線組成的總體稱為接地系統(tǒng)。若干接地體在大地中互相連接則組成接地網(wǎng)。接地線又可分為接地干線與接地支線。按規(guī)定，接地干線應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)連接。電力系統(tǒng)中的接地點(diǎn)一般是中性點(diǎn)。 1接地的作用 （1）保護(hù)人身安全 當(dāng)一個(gè)電氣事故發(fā)生時(shí)，判定事故大小的因素是電流的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和路由。據(jù)研究認(rèn)為，流經(jīng)人體的電流，當(dāng)交流在1520mA以下或直流在50

46、mA以下時(shí)，對(duì)人身不發(fā)生危險(xiǎn)。但這樣的電流如果長(zhǎng)時(shí)間流經(jīng)人體，仍然會(huì)有生命危險(xiǎn)。如果超過50mA的交流電流過人的心臟01s時(shí)，特別危險(xiǎn)。100mA左右的電流流經(jīng)人體時(shí)有致命危險(xiǎn)。 為了避免人體觸電的危險(xiǎn)，最簡(jiǎn)單有效的措施是接地保護(hù)，將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接。下面從接觸電壓和跨步電壓說(shuō)明接地的保護(hù)措施。 接觸電壓：在接地電流回路上，一人同時(shí)觸及兩點(diǎn)間所呈現(xiàn)的電位差，稱為接觸電壓。接觸電壓在愈接近接地體處(或碰地處)，其值愈小；距離接地體處(或碰地處)愈遠(yuǎn)，其值愈大。在距接地體處(或碰地處)約20m以外的地方，接觸電壓最大，可達(dá)到電氣設(shè)備對(duì)地電壓。 跨步電

47、壓：當(dāng)電氣設(shè)備碰殼或電力系統(tǒng)一相碰地時(shí)，則有電流向接地體或碰地處的四周流散出去，而在地面上呈現(xiàn)出不同的電位分布。當(dāng)人的兩腳站在這種帶有不同電位的地面上時(shí)，兩腳間(約08m)所呈現(xiàn)的電位差稱為跨步電壓。 當(dāng)人的一腳踏在接地體或碰地處時(shí)，跨步電壓最大；當(dāng)人的兩腳站在離接地體或碰地處遠(yuǎn)時(shí)，跨步電壓??；若距離接地體或碰地處20m以上時(shí)，則跨步電壓接近于零。 在正常情況下，將電氣設(shè)備不帶電的金屬部分與接地極之間作良好的金屬連接來(lái)保護(hù)人體的安全。 對(duì)于有接地裝置的電氣設(shè)備，當(dāng)絕緣損壞、外殼帶電時(shí)，人體接觸外殼，則接地電流將同時(shí)沿著接地極和人體兩條通路流過。通常人體的電阻比接地體電阻大數(shù)百倍，當(dāng)接地電阻極小

48、時(shí)，流經(jīng)人體的電流趨近于零，因此人體可避免觸電的危險(xiǎn)。 （2）保障電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行 接地可以防止設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)和雷擊、防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。 電力系統(tǒng)接地一般在中性點(diǎn)。中性點(diǎn)的接地電阻很小，因此中性點(diǎn)與地間的電位接近于0。當(dāng)相線碰殼或接地時(shí)，其他兩相對(duì)地電壓，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中將升高為相電壓的倍；在中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中則接近于相電壓，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，防止系統(tǒng)振蕩。 通信系統(tǒng)一般采用正極接地，可防止雜音竄入和保證通信設(shè)備正常運(yùn)行。 2接地的種類 接地一般分為保護(hù)性接地和功能性接地兩類。 （1）保護(hù)性接地 防電擊接地。為了防止電氣設(shè)備絕緣損壞，使平時(shí)不帶電的外露導(dǎo)電

49、部分帶電而導(dǎo)致電擊，故將設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接地。 防雷接地。將雷電流引入大地，防止雷電流使人身或設(shè)備遭受雷擊。 防靜電接地。將靜電荷引入大地，防止由于靜電積聚對(duì)人體和設(shè)備造成危害。 防電蝕接地。地下埋設(shè)金屬體作為犧牲陽(yáng)極或陰極，防止電纜、金屬管道等受到電蝕。 （2）功能性接地 工作接地。為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行，防止系統(tǒng)振蕩，保證繼電保護(hù)的可靠性，在交流中性點(diǎn)或直流正負(fù)極電壓(或正負(fù)電壓中點(diǎn))進(jìn)行接地。 屏蔽接地。將電氣干擾源引入大地，抑制外來(lái)電磁干擾對(duì)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。 信號(hào)接地。為了保證信號(hào)具有穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位而設(shè)置的接地。 測(cè)量接地。為了測(cè)量接地系統(tǒng)

50、的電阻值，設(shè)置固定的接地網(wǎng)和引入線，作為測(cè)量?jī)x表的輔助接地網(wǎng)。資訊2接地系統(tǒng)的組成及各部分的功能1地接地系統(tǒng)中所指的地，即一般的土地，不過它有導(dǎo)電的特性，并具有無(wú)限大的容電量，可以用來(lái)作為良好的參考電位。2接地體（或接地電極） 接地體又稱接地電極或地網(wǎng)，是為使電流入地?cái)U(kuò)散而采用的與土地成電氣接觸的金屬部件。接地體由兩部分組成，一部分為建筑物基礎(chǔ)部分混凝土內(nèi)的鋼筋，另一部分為圍繞建筑物四周敷設(shè)的環(huán)形接地電極(由水平電極和垂直電極組成)，二者相互焊接構(gòu)成一個(gè)整體。 接地體埋深即接地體上端距地面的距離不小于07m。在嚴(yán)寒地區(qū)，接地體應(yīng)埋設(shè)在凍土層以下。在土壤較薄的山巖地區(qū)，可根據(jù)具體情況決定接地體埋

51、深，在雨水沖刷下接地體不應(yīng)暴露于地表。 接地體之間所有連接必須使用焊接。焊接點(diǎn)均應(yīng)作防腐處理(澆灌在混凝土中的除外)。接地體扁鋼搭接處的焊接長(zhǎng)度應(yīng)為寬邊的2倍；采用圓鋼時(shí)，應(yīng)為其直徑的10倍。3接地引入線接地引入線是指把接地電極連接到地線盤（或接地匯流排）上去的導(dǎo)線。在室外與土地接觸的接地電極之間的連接導(dǎo)線則形成接地電極的一部分，不作為接地引入線。 接地引入線長(zhǎng)度不宜超過30m，宜采用40mm4mm或50mm5mm熱鍍鋅扁鋼。接地引入線不宜與暖氣管同溝布放，其出土部位應(yīng)采取防機(jī)械損傷及防腐保護(hù)措施，以提高使用壽命。4地線排（或地線匯流排）地線排是指專供接地引入線匯集連接的小型配電板或母線匯接排

52、。5接地線接地線是指把必須接地的各個(gè)部分連接到地線盤或地線匯流排上去的導(dǎo)線。 一般設(shè)備(機(jī)架)的接地線，應(yīng)使用截面積不小于16mm2的多股銅線。各層接地匯集線與機(jī)房分匯流排(LEB)的連接線，在距離較短時(shí)可采用截面積16mm2的多股銅線；在距離較長(zhǎng)時(shí)其截面積應(yīng)不小于35mm2。 接地線布放時(shí)應(yīng)盡量短直，多余的線纜應(yīng)截?cái)?，?yán)禁盤繞。 多股接地線與匯流排連時(shí)，必須加裝接線端子(銅鼻)。接線端子尺寸應(yīng)與線徑相吻合，壓(焊)接牢固。接線端子與匯流排(匯集線)的接觸部分應(yīng)平整、緊固、無(wú)銹蝕、氧化，不同材料連接時(shí)應(yīng)涂凡士林或黃油防銹。 一般接地線宜采用護(hù)套為黃綠相間的電纜，大截面積電纜應(yīng)保證接地線與匯流排

53、(匯集線)的連接處有清晰的標(biāo)識(shí)牌。資訊3高壓供電系統(tǒng)的接地 高壓供電系統(tǒng)的接地一般分為直接接地和不直接接地兩種方式。 1直接接地 直接接地是將變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)直接或通過小電阻與接地裝置相連。當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，接地電流很大，所以又稱大電流接地方式。 2不直接接地 不直接接地是將變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)不與接地裝置直接相連，或通過保護(hù)、測(cè)量、信號(hào)儀表、消弧線圈以及具有大電阻等接地設(shè)備與接地裝置相連。當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，接地電流很小，所以又稱小電流接地方式。 3通信局(站)高壓供電系統(tǒng)的接地 通信局(站)高壓供電系統(tǒng)的電源電壓一般有3種：6kV、10kV、35kV。據(jù)相關(guān)規(guī)定，360kV的

54、電力網(wǎng)應(yīng)采用中性點(diǎn)不直接接地的方式。當(dāng)在310kV電力網(wǎng)或在20kV及以上電力網(wǎng)中單相接地故障電流分別大于30A或10A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)消弧線圈。 我國(guó)通信局(站)的高壓電力網(wǎng)均采用中性點(diǎn)間接接地方式。資訊4低壓系統(tǒng)的接地分類按照IEC(國(guó)際電工委員會(huì))規(guī)定，低壓系統(tǒng)接地制式一般由兩個(gè)字母組成，必要時(shí)可加后續(xù)字母。按接地制式劃分的配電系統(tǒng)有5種：IT、TT、TN-C、TN-S、TN-C-S。1IT接地系統(tǒng)IT系統(tǒng)的組成有3種方式，如圖8-7所示。(1)配電系統(tǒng)中性點(diǎn)與地絕緣。(2)配電系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地，電源接地極和外露導(dǎo)電部分的接地極分開。(3)電源系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地，外露導(dǎo)電部分接到電源的接

55、地極上。圖8-7 IT系統(tǒng)組成 IT系統(tǒng)的電源通過阻抗接地(或不接地)，電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分(如機(jī)殼)可直接接地或通過保護(hù)地線接到電源的接地極上。這種系統(tǒng)出現(xiàn)一次故障時(shí)，故障電流受到限制，電氣設(shè)備的金屬外殼上不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)性的接觸電壓，因此可以不切斷電源，電氣設(shè)備仍能繼續(xù)運(yùn)行。此時(shí)設(shè)備報(bào)警，通過檢查線路來(lái)消除故障，可減少或消除電氣設(shè)備的停電時(shí)間。但是如果在第一次故障未消除的情況下，又發(fā)生第二次故障，故障點(diǎn)遭受線電壓，故障電流很大，非常危險(xiǎn)，因此必須具有可靠而且易于檢測(cè)出故障點(diǎn)的報(bào)警設(shè)備。 2TT接地系統(tǒng) TT系統(tǒng)如圖8-8所示。系統(tǒng)必須有一個(gè)直接接地點(diǎn)，一般是變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。電氣設(shè)備的

56、外露導(dǎo)電部分也必須接地，由同一保護(hù)的電器設(shè)備的所有外露導(dǎo)電部分用保護(hù)線連接地一起，接到其共同的接地極上。當(dāng)幾個(gè)保護(hù)電器分級(jí)保護(hù)時(shí)，每個(gè)保護(hù)電器保護(hù)的所有外露導(dǎo)電部分也必須按照這種方法接地。圖8-8 TT系統(tǒng)組成 當(dāng)中性線截面小于相線截面時(shí)，如果回路的相線保護(hù)裝置不能保護(hù)中性線短路，或者正常工作時(shí)流過中性線的電流不明顯小于該導(dǎo)線的載流量時(shí)，在中性線上必須裝設(shè)相應(yīng)于該導(dǎo)線截面的過流檢測(cè)裝置，該裝置激勵(lì)時(shí)，應(yīng)使相線斷電，但不必?cái)嚅_中性線。 TT系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，短路電流受到電源側(cè)接地電阻和電氣設(shè)備側(cè)接地電阻的限制，電流不大，所以可以減少接地短路時(shí)產(chǎn)生的危險(xiǎn)性。但在大多數(shù)情況下，這不足以使一般過電流

57、保護(hù)設(shè)備切斷電流，容易造成電擊事故。當(dāng)電氣負(fù)荷容量較大時(shí)，必須采用剩余電流保護(hù)電路。 3TN接地系統(tǒng) TN系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接到保護(hù)線上，與配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)相連。保護(hù)線應(yīng)在每個(gè)變電所或變電站附近接地。配電系統(tǒng)引入建筑物時(shí)，保護(hù)線在其入口處接地。將保護(hù)線與附近的有效接地極相連，必要時(shí)可增加接地點(diǎn)并均勻分布。 中性線的檢測(cè)和相應(yīng)切斷導(dǎo)線的要求與TT系統(tǒng)相同。 根據(jù)中性線N與保護(hù)線PE是否合并的情況，將TN系統(tǒng)分為TN-C、TN-S和TN-C-S。 （1）TN-C系統(tǒng) TN-C系統(tǒng)如圖8-9所示。保護(hù)線和中性線合并為PEN線的系統(tǒng)，具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。接地短路故障時(shí)，故障電流大，采用

58、一般的過電流保護(hù)器切斷電源。對(duì)于單相負(fù)荷或三相不平衡負(fù)荷以及有諧波電流負(fù)荷的線路中，PEN線有電流，其產(chǎn)生的壓降呈現(xiàn)在電氣設(shè)備的金屬外殼和線路金屬套管上，對(duì)敏感設(shè)備不利。此外，PEN線上的微弱電流在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境也可能引起爆炸，因此在同一建筑物內(nèi)相互有電氣連接，所以當(dāng)PEN線斷線或相線直接與大地短路時(shí)，都呈現(xiàn)相當(dāng)高的對(duì)地故障電壓，會(huì)擴(kuò)大事故范圍。圖8-9 TN-C系統(tǒng) （2）TN-S系統(tǒng) TN-C系統(tǒng)如圖8-10所示，指保護(hù)線和中性線分開的系統(tǒng)。正常情況下PE線不通過負(fù)荷電流，所以與PE線相連的電氣設(shè)備的金屬外殼在正常時(shí)不帶電，因此可用于精密設(shè)備以及有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中。但是TN-S系統(tǒng)仍存在相線

59、對(duì)大地短路引起電壓升高和對(duì)地故障電壓的蔓延問題。圖8-10 TN-S系統(tǒng) （3）TN-C-S系統(tǒng) TN-C-S系統(tǒng)如圖8-11所示，PEN線從某點(diǎn)開始分為保護(hù)線和中性線。分開后的N線對(duì)地絕緣。為了防止混淆PE和N線。國(guó)際規(guī)定，PE、PEN線涂黃綠相間色標(biāo)，N線有淺藍(lán)色色標(biāo)。PEN線分開后就不能再合并，否則將失去分開后形成的TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)。圖8-11 TN-C-S系統(tǒng)資訊5通信系統(tǒng)的聯(lián)合接地 20世紀(jì)80年代以前，我國(guó)通信局(站)的接地系統(tǒng)除微波站之外，都采用分設(shè)接地系統(tǒng)，即一個(gè)通信局(站)的工作接地、保護(hù)接地和防雷接地分別設(shè)置。實(shí)踐證明，分設(shè)接地系統(tǒng)存在問題較多，尤其是各個(gè)接地網(wǎng)之間可能產(chǎn)

60、生電位差，遭遇雷擊時(shí)會(huì)引起設(shè)備的損壞，并危及人的生命安全。因此，目前通信局(站)必須采用聯(lián)合接地方式。 通信局(站)的聯(lián)合接地方式是把各種設(shè)備的殼和天饋線等形成一個(gè)等電位面，將通信設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地和建筑防雷接地共同用一組接地體的接地方式。聯(lián)合接地方式示意圖如圖8-12所示。通信局(站)的地網(wǎng)宜采用圍繞機(jī)房建筑物的環(huán)形接地體。環(huán)形接地體應(yīng)與建筑物基礎(chǔ)地網(wǎng)多點(diǎn)連通。圖8-12 聯(lián)合接地方式示意圖 通信局(站)內(nèi)有多個(gè)建筑物時(shí)，應(yīng)使用水平接地體將機(jī)房地網(wǎng)與其他建筑物地網(wǎng)相互連通。對(duì)于通信局(站)內(nèi)的鐵塔地網(wǎng)，應(yīng)使用水平接地體與機(jī)房地網(wǎng)多點(diǎn)連通。 聯(lián)合接地方式由接地體、接地引入線、接地匯集線、