接地系統(tǒng)介紹

接地系統(tǒng)介紹接地系統(tǒng)概述接地系統(tǒng)國際上沒有統(tǒng)一的標準，只要在理論上能站住腳、在工程實踐中行之有效，各國可以有自己的接地規(guī)范和習慣做法。下面主要介紹我國的做法，也吸取了美國同行的經(jīng)驗，僅供借鑒。為什麼要接地設(shè)備的工作接地為射頻電流提供均勻和穩(wěn)定的導(dǎo)體，穩(wěn)定電路的對地電位，為瞬態(tài)功率噪聲提供天然的排泄途徑。設(shè)備的保護接地保護接地是為防止絕緣損壞造成設(shè)備帶電危及人身安全，消除機殼上的靜電和高頻電位。防雷接地為雷電流提供排泄入地的通路，保護設(shè)備和人身避免因雷電放電造成的危害。GSM站點及設(shè)備位置較高，更需要防雷保護。接地術(shù)語接地體(EarthingBody)埋入地下并直接與大地接觸的導(dǎo)體(包括：垂直接地體、水平接地體、泄流板)。環(huán)形接地裝置(Earthingring)圍繞移動通信基站機房四周，按規(guī)定深度埋設(shè)于地下的封閉環(huán)形接地體(含水平接地體和垂直接地體)。地網(wǎng)(Earthingnet)由水平接地體或由水平接地體和垂直接地體聯(lián)合、按照一定要求組合的、周邊封閉的網(wǎng)格狀接地體。接地引入線(Earthingleadin)由接地體引出至接地排之間的連接線。接地排(EarthingBar)引入到機房、電力室的各種接地線的公共接地母線(國內(nèi)使用銅板接地排)。設(shè)備地線(EquipmentEarthingCable)通信設(shè)備與接地排之間的連線。接地系統(tǒng)(EarthingSystem)接地線、接地排、接地引入線以及接地體的總稱。我們通常所說的接地系統(tǒng)，主要是指地下部分，包括接地體和接地引入線。1.3接地系統(tǒng)常用的材料接地體(EarthingBody)水平接地體(EarthingHorizontalBar)：40X4mm鍍鋅扁鋼，或25X3mm銅條，長度由需要定。垂直接地體(EarthingVerticalRod):50X50X5mm鍍鋅角鋼，長度一般為：2000—2500mm?；颌?0X3.5mm鍍鋅鋼管，長度一般為：2000—2500mm。鐵塔用的泄流板(EarthingPlate)：1200X600X10mm鍍鋅鋼板或600X600X6mm銅板接地引入線(EarthingLeadin)40X4mm鍍鋅扁鋼(我國用)，長度由需要定?；?5mm2的銅導(dǎo)線(西方用)，長度由需要定。接地排(EarthingBar)一般采用截面不小于120mm2的銅排(常用、首選)，或一段具有相同截面的鍍鋅扁鋼設(shè)備地線(EquipmentEarthingCable)保護接地線采用35—95mm2多股銅導(dǎo)線，推薦使用50mm2多股銅導(dǎo)線。接地體及其施工方法2.1單根接地棒組成只有一根垂直接地體（或叫接地棒）的系統(tǒng)。施工方法（1） 挖一個90cm深的坑，將一根50X50X5X2500mm的鍍鋅角鋼（一端削尖），打入坑底土層，上端預(yù)留20cm，焊接接地引入線40X4mm鍍鋅扁鋼，焊縫長度應(yīng)為扁鋼長邊的兩倍，焊接部位作防腐處理。然后夯填90cm的土，即埋深為70cm。（2） 測試接地電阻。接地電阻計算：上式中：R 接地電阻（Q）P——平均電阻率（Q?cm）L 接地體的長度（cm）r 接地體的等效半徑（cm）k――接地體面積與埋深關(guān)系的系數(shù)，在0.9—1.4之間取值單根接地棒的局限在于：地線棒的最大長度受限制。使用單根地線棒不能滿足設(shè)計要求時,必須改用以下辦法。2.2多根垂直接地體組成：由多根按一定間距布置的垂直接地體，與水平接地體聯(lián)合按照一定要求組合而成。施工方法（1） 排列方法：由于地形地物等原因，可能成直線、折線、弧線排列，但不回返、不閉合。可近似為直線排列。（2） 施工方法：按預(yù)先設(shè)計的排列形狀挖溝，溝深為90cm，將垂直接地體依次打入溝底土層中，上端裸露20cm以備焊接操作，垂直接地體的間距，為垂直接地體長度的1.5—2.5倍。在垂直接地體上端10cm處，用水平接地體將它們焊接連通，焊接處涂瀝青防蝕。（3） 在水平接地體的兩端和中間，用40X4mm鍍鋅扁鋼分別引出工作地、保護地和防雷地。（4） 直線型接地系統(tǒng)示意圖（俯視圖）水平接地悴/圖］ 垂直接地悴/（5） 測試接地電阻。接地電阻計算：RP【111.一+———+—+—+,,,..+—用 2s書34式中：Rn n個垂直接地體的接地電阻（Q）P——平均電阻率（Q?cm）n 接地棒的數(shù)量R——單根接地棒的接地電阻（Q）S——垂直接地體的間距（cm）垂直接地體根數(shù)的粗略估算垂直接地體的間距為3m時，10根接地體的接地電阻Rn,相當于單根接地體電阻的20%；5根接地體的接地電阻Rn，相當于單根接地體接地電阻的30%。不服從并聯(lián)的關(guān)系，其原因是互阻的存在。非直線排列的垂直接地體的接地電阻相對偏大。2.3環(huán)形接地體組成：環(huán)形接地系統(tǒng)是由埋設(shè)在機房周圍用40X4mm鍍鋅扁鋼（或鍍錫裸銅線）、以及與其連接的一組垂直接地體組成。施工方法:（1） 環(huán)形接地體（水平）的埋深不小于70cm，距建筑物墻基不小于1,5m。（2） 在建筑物墻基1.5m以外挖溝，深90cm，每隔5m將一根垂直接地體打入溝底土層,上端裸露20cm以備焊接操作，用40X4mm鍍鋅扁鋼將各垂直接地體上端10cm處焊接連通，水平接地體焊接成閉合環(huán)形體，注意不要拐死彎，最后將焊接處涂瀝青保護。（3） 回填土、夯實、路面及環(huán)境恢復(fù)。（4） 分別從環(huán)形地網(wǎng)的水平接地體焊接引出三根40X4mm鍍鋅扁鋼，作為工作地、保護地和防雷地的引入線，三處引出點的間隔不小于5m。（5） 測試接地電阻。接地電阻計算：環(huán)形接地體的接地電阻，比同樣數(shù)量的直列式接地體的接地電阻值稍大。其計算方法見下式：藥盤L. r ￡兀恥式中：R——接地電阻（歐）N――等距排列的垂直接地體的數(shù)量P——土壤電阻率（Q?cm）L——垂直接地體長度（cm）r 垂直接地體等效半徑（cm）扁鋼的等效半徑尸（b—扁鋼的寬）等邊角鋼r=0.84b（b—角鋼的邊寬）s——垂直接地體的間距（cm）示意圖（俯視圖）（1）機房無基礎(chǔ)鋼筋時的環(huán)形地網(wǎng)，見圖2

如果一環(huán)的接地電阻達不到設(shè)計要求，可以在一環(huán)的外面增加一環(huán)，兩環(huán)之間的距離應(yīng)不小于垂接地體長度的1.5—2.5倍。兩環(huán)的垂直接地體的頂端也要用40X4mm鍍鋅扁鋼焊接連通，焊接處用瀝青保護。（2）交換機房特別是大機房的基礎(chǔ)鋼筋（包括房柱鋼筋）與環(huán)形地網(wǎng)連接示意圖，見圖3地翩￡基礎(chǔ)毓筋

的連接線機房基礎(chǔ)

鋼筋地翩￡基礎(chǔ)毓筋

的連接線機房基礎(chǔ)

鋼筋房柱和基礎(chǔ)中至少有兩根主鋼筋焊接引出連接線至環(huán)形地網(wǎng)，基礎(chǔ)在四個方向都要有這樣的連接線，連接線也要采用40X4mm鍍鋅扁鋼。這樣地網(wǎng)的接地電阻很容易做到1歐姆以下。2.4網(wǎng)格狀接地體網(wǎng)格狀接地體在使用中是有效的接地方法之一。建筑物比如交換機房、鐵塔基礎(chǔ)中垂直交叉的鋼筋，交叉點經(jīng)過焊接或?qū)Ｓ玫膹娏A子緊固後，可作為接地體的一部分。在混凝土澆灌前，按要求焊接引出到專用地網(wǎng)的連接線，方法見2.3項的4,（2）條的內(nèi)容。利用鐵塔基礎(chǔ)鋼筋作為接地體一部分的施工方法，見下圖：鐵塔基礎(chǔ)地網(wǎng)引出的連接線，至少與基礎(chǔ)地網(wǎng)中的兩根主鋼筋焊接。環(huán)形接地郎鐵塔基礎(chǔ)地網(wǎng)以及之間的連接線的工作量，是整個基礎(chǔ)工程量的一部分。只有環(huán)形接地體以及到基礎(chǔ)地網(wǎng)的連接線，才是鐵塔地線的工作內(nèi)容。2.5輻射水平接地線在實際應(yīng)用中，地質(zhì)情況很復(fù)雜，對于上面是土，下面是石頭的土質(zhì)情況，垂直接地體無法埋設(shè)；由于場地原因，單一水平接地體的長度又受到限制?？梢圆捎脧闹悬c向外埋設(shè)輻射水平接地線，以達到降低接地電阻的目的。施工方法：從建筑物的四周向外輻射型挖溝，溝深50—70cm，普通土溝的溝長不小于3.6m。沙礫土溝的溝長不小于7.2m，溝深50—70cm。水平接地體采用40X4mm鍍鋅扁鋼，輻射地線的末端還可連接一塊尺寸為1200X600X10mm的鍍鋅鋼板作為泄流板。水平接地體和鍍鋅鋼板要焊接連通，焊縫長度不小于160mm，焊接部位涂瀝青防腐。水平接地體的長度不應(yīng)大于30m。為滿足接地電阻的要求，可以敷設(shè)多根輻射水平接地體。鐵塔地線的連接方法：輻射水平接地線常用于鐵塔的地線中，輻射的方向是從鐵塔的四腳沿對角線向外輻射，并與塔腳有效連通。見圖五：

2.6網(wǎng)格+垂直接地體組合的接地系統(tǒng)優(yōu)點：保證有一個穩(wěn)定的接地電阻值，是一個行之有效的接地系統(tǒng)。垂直接地體能提供可靠的接地源，接地網(wǎng)可作為均衡地表故障電位的安全措施，以防在落雷時傷及工作人員及其它行人。組成：由方陣排列的垂直接地體和將它們頂端連接起來的水平接地體 組合而成。施工方法：按照3X3m的方格狀挖溝，溝深90cm，將垂直接地體垂直打入交叉點的溝底土層中，上端裸露20cm以備焊接操作；用40X4mm鍍鋅扁鋼，將各垂直接地體上端10cm處焊接連通，組成四周閉合的不等邊的網(wǎng)格狀接地網(wǎng)，焊接部位涂瀝青防蝕；

分別從地網(wǎng)的水平接地體焊接引出三根40X4mm鍍鋅扁鋼，作為工作地、保護地和防雷地的引入線，三處引出點的間隔不小于5m,焊接部位涂瀝青防蝕；回土夯實、恢復(fù)地面環(huán)境(保證了垂直接地體頂端的埋深為70cm)。測試接地電阻。圖示圖6朋格十垂直接地體的地勵示意圖按照上圖所示的施工方法制作的地線系統(tǒng)，比較容易滿足接地電阻小于5歐姆的要求，在大地電阻率較高的土質(zhì)中，比如沙礫土，上述做法再加上適量的降阻劑，也能滿足要求。也可以采用增加網(wǎng)格的辦法降低接地電阻值。2.7多網(wǎng)聯(lián)合多網(wǎng)聯(lián)合的條件有些局站，可能存在機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)和變壓器地網(wǎng)，三種地網(wǎng)的間距不超過30米，就應(yīng)該將三種地網(wǎng)連接起來，組成一個外面封閉的大地網(wǎng)。三網(wǎng)連接的方法兩網(wǎng)之間至少有兩處連接，并且注意使這種連接線組成一個外圍圓滑的封閉環(huán)；如果兩網(wǎng)相對的邊比較長，還要增加兩網(wǎng)之間的連接線。移動通信基站應(yīng)按均壓、等電位的原理，將工作地、保護地和防雷地組成一個聯(lián)合接地網(wǎng)。站內(nèi)各類接地線應(yīng)從接地排或接地網(wǎng)上分別引入。地網(wǎng)的組成如圖7所示。

水屮按J也偉 垂苗按地休水屮按J也偉 垂苗按地休恢塔辿兩 忸昂地網(wǎng) 嚨山!1卸也網(wǎng)當機房在鐵塔的下面，電力變壓器設(shè)在機房的底層時，可合用機房地網(wǎng)，或者說三者可合用一組符合要求的地網(wǎng)。2.8影響接地電阻的主要因素土壤的導(dǎo)電性不同土壤的導(dǎo)電性在很大的范圍內(nèi)變化，導(dǎo)致接地電阻的變化。各種土壤的電阻率表：類別名稱電阻率P的近似值（Q?m）不同情況下的電阻率變化范圍（Q?m）較濕（一般地區(qū)、多雨區(qū)）較干（少雨區(qū)、沙漠區(qū)）地下水含鹽、鹼土陶粘土105?2010?1003?10泥碳、泥灰?guī)r、澡澤地2010?3050?3003?30搗粹的木炭40———黑土、園田土、陶土、白堊土5030?10050?30010?30粘土6030?10050?30010?30沙質(zhì)粘土10030?30080?100010?30黃土200100?20025030含沙粘土、沙土300100?10001000以上30?100河灘中的沙—300——煤—350——多石土壤400———上層紅色風化粘土、下層紅色質(zhì)巖500（30%濕度）———

類別名稱電阻率P的近似值（Q?m）不同情況下的電阻率變化范圍（Q?m）較濕（一般地區(qū)、多雨區(qū)）較干（少雨區(qū)、沙漠區(qū)）地下水含鹽、鹼表層土類石、下層礫石600（15%濕度）———沙沙、沙礫1,000250?10001000?2500—沙層深度大于10米、地下水位深的草原1,000———地面粘土深度大于1。5米、地層多巖石1,000———巖石礫石、粹石5,000———多巖山石5,000———MJULr花岡巖200,000———混凝土在水中40?55———在濕土中100?200———在干土中500?1300———在干燥的大氣中12000?18000———礦金屬礦石0。01?1———土壤含水量的因素土壤含水量的變化將導(dǎo)致土壤電阻率的巨大變化，以砂粘土為例，土壤含水量為0時，電阻率P為10X106歐?米；土壤含水量為30%時，電阻率變?yōu)?2歐?米。季節(jié)雨量和地質(zhì)深度的變化是土壤含水量變化的主要因素。掌握這一點將對地線的驗收測試具有指導(dǎo)意義。土壤含鹽量的因素土壤中只有水分而不含有可溶解的鹽類粒子，不可能降低土壤的電阻率。這個發(fā)現(xiàn)在工程上具有重要意義，比如使用食鹽、硫酸銅、硫酸鎂和其它各種各樣的降阻劑，把接地體都包起來，有效地降低了接地體周圍的電阻率。食鹽對降低電阻率非常有效，但對接地體有腐蝕作用，要選用腐蝕性較小的鹽類和長效降阻劑。接地電阻與深度的關(guān)系土壤接近地表的1—2m的范圍內(nèi)，電阻率相對較高，隨季節(jié)降水量的變化也相對較大，土層越深，含水量隨季節(jié)變化的影響也越小，電阻率越穩(wěn)定。接地電阻與接地體埋深的關(guān)系假定土壤是均勻的，兩者之間的關(guān)系可用下式計算:上式中：R——接地電阻（Q）P （Q?cm）L——垂直接地體的長度（cm）S 接地體的等效半徑（cm）假設(shè)：P=10000（Q?cm）s=2cmL=300cm、 600cm、 1200cm、 3000cm計算結(jié)果：R=28.67Q16.14Q 8.95Q4.08Q從計算結(jié)果可以看出，隨著接地體的不斷加長（即埋深增加），接地電阻也在減小，由28.67Q降到5Q以下，需要將一根30米長的接地體打入土層深處。這樣作談何容易。獲得這樣的結(jié)果跟所付出的代價相比，實在不成比例。倒不如利用接地電阻與埋深的關(guān)系，使用前面介紹的多根50X50X5X2500mm的鍍鋅角鋼接地體的組合，很容易獲得滿意的結(jié)果。2.8.5接地電阻的標準值世界各國對接地電阻的要求可能不盡相同，應(yīng)該按照當?shù)氐囊?guī)范去作。我國規(guī)范規(guī)定：交換局站，接地電阻不大于1歐姆；基站和鐵塔，接地電阻不大于5歐姆?；就獠吭O(shè)備接地介紹3.1鐵塔及禁航燈接地通過塔腳與地線系統(tǒng)實現(xiàn)有效連接。鐵塔宜采用太陽能塔燈。對于使用交流電饋電的航空標志燈，其電源線應(yīng)采用具有金屬外護層的電纜，電纜的金屬外護層應(yīng)在塔頂及進機房入口處的外側(cè)就近接地。塔燈控制線及電源線的每根相線均應(yīng)在機房入口處分別對地加裝避雷器，零線應(yīng)直接接地。3.2塔頂避雷針接地避雷針使用一根40X4mm鍍鋅扁鋼，也可用一根截面在95mm2以上的銅導(dǎo)線作為避雷針的專用接地引下線。使用40X4mm鍍鋅扁鋼作為接地引下線的施工方法避雷針下部焊出一段40X4mm鍍鋅扁鋼，打兩個①8m以上的孔，鍍好鋅待用；—段長度合適的40X4mm鍍鋅扁鋼，兩端各打兩個①8m以上的孔，上部與避雷針尾部用螺釘搭接，下部與地網(wǎng)的引出線搭接。固定在塔體上，不作絕緣處理。使用截面95mm2以上的銅導(dǎo)線作為避雷針接地引下線的施工方法避雷針下部焊出一段40X4mm鍍鋅扁鋼，打兩個①8m以上的孔，鍍好鋅待用；一段長度合適的銅導(dǎo)線兩端各焊接一個銅鼻子，上部與避雷針尾部用螺釘搭接，下部與地網(wǎng)的引出線搭接。固定在塔體上，不作絕緣處理。3.3微波設(shè)備及其支架、GSM天線及其支架的防雷接地一體化微波設(shè)備及支架、GSM天線及支架，距避雷針接地引下線的距離一般都不超過2米，為避免落雷時側(cè)閃的危害，必須就近與避雷針接地引下線連接，使它們都處在等電位的環(huán)境中。GSM饋線的接地在饋線上部向下拐彎的部位以及饋線窗外，饋線的同軸外導(dǎo)體通過專用的接地裝置接地；如果塔高超過60米，則在中間增加一處接地。地線應(yīng)短而且直，走向應(yīng)自上而下。基站機房的接地預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)金屬覆蓋的機房，如集裝箱、shelter等，邊長在18m以內(nèi)時，建議在四個墻角接地；邊長每增加18m或余數(shù)，應(yīng)增加一處接地。交流供電系統(tǒng)的接地移動通信基站宜設(shè)置專用電力變壓器，電力線宜采用具有金屬護套或絕緣護套電纜穿鋼管埋地引人移動通信基站，電力電纜金屬護套或鋼管兩端應(yīng)就近可靠接地。當電力變壓器設(shè)在站外時，對于地處年雷暴日大于20天、大地電阻率大于100Q?m的暴露地區(qū)的架空高壓電力線路，可在架空高壓電力線路終端桿、終端桿前第一、第三或第二、第四桿上各增設(shè)一組氧化鋅避雷器，同時在第三桿或第四桿上增設(shè)一組高壓保險絲。當電力變壓器設(shè)在站內(nèi)時，其高壓電力線應(yīng)采用電力電纜從地下進站，電纜長度不宜小于200m，電力電纜與架空電力線連接處三根相線應(yīng)加裝氧化鋅避雷器，電纜兩端金屬外護層應(yīng)就近接地。移動通信基站交流電力變壓器高壓側(cè)的三根相線，應(yīng)分別就近對地加裝氧化鋅避雷器，電力變壓器低壓側(cè)三根相線應(yīng)分別對地加裝無間隙氧化鋅避雷器，變壓器的機殼、低壓側(cè)的交流零線，以及與變壓器相連的電力電纜的金屬外護層，應(yīng)就近接地。出入基站的所有電力線均應(yīng)在出口處加裝避雷器。進入移動通信基站的低壓電力電纜宜于從地下引入機房，其長度不宜小于50m(當變壓器高壓側(cè)已采用電力電纜時，低壓側(cè)電力電纜長度不限)。電力電纜在進入機房交流屏處應(yīng)加裝避雷器，從屏內(nèi)引出的零線不作重復(fù)接地。接地系統(tǒng)概預(yù)算舉例已知條件:計劃建設(shè)一個50米落地鐵塔的地線系統(tǒng)，采用環(huán)形+輻射型地網(wǎng)系統(tǒng)。環(huán)形地線長約50米、每隔5米打一根垂直接地體，水平接地體采用40X4mm鍍鋅扁鋼，垂直接地體采用50X50X5X2500mm鍍鋅角鋼；四根輻射水平接地體、每根長約10米；末端焊接一塊1200X600X10mm長方形鍍鋅泄流鋼板。地線系統(tǒng)埋深為70cm，土質(zhì)為硬