移動(dòng)通信大樓的電氣安全問(wèn)題分析

【摘要】本文首先介紹了移動(dòng)通信大樓主要工作電氣設(shè)備的特點(diǎn)，闡述了當(dāng)前移動(dòng)通信大樓電氣安全問(wèn)題的主要問(wèn)題，分析產(chǎn)生電氣干擾的根本原因及電氣干擾對(duì)通信設(shè)備的危害，提出了相應(yīng)的解決措施，對(duì)于移動(dòng)通信大樓電氣安全問(wèn)題具有重要而深遠(yuǎn)的意義，同時(shí)對(duì)其他類(lèi)似特殊工作環(huán)境的領(lǐng)域也有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】通信大樓;電氣干擾;安全問(wèn)題

21世紀(jì)是通信業(yè)飛速發(fā)展的時(shí)代，手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備無(wú)疑成了我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡耐ㄐ殴ぞ?，與此同時(shí)移動(dòng)通信大樓也隨之在世界各地紛紛拔地而起。通信大樓內(nèi)工作的設(shè)備主要包括微波機(jī)、傳輸機(jī)、整流設(shè)備以及作計(jì)費(fèi)、監(jiān)控、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用的電子計(jì)算機(jī)設(shè)備。這些設(shè)備不但價(jià)格昂貴，而且對(duì)電氣干擾相當(dāng)敏感。如果這些設(shè)備損壞或是出現(xiàn)故障導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定，不僅僅會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且由此導(dǎo)致的社會(huì)影響也十分惡劣。因此如何抑制和消除各類(lèi)電氣干擾，在保護(hù)設(shè)備與人身安全的同時(shí)保證設(shè)備穩(wěn)定可靠運(yùn)行，便成了設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程中至關(guān)重要的問(wèn)題。

一、電氣干擾的種類(lèi)

1.諧波電流

隨著人們生活的多元化步伐，用電量也隨之加大，用電負(fù)荷非線性增長(zhǎng)是諧波電流的起源。正如我們所知，波形為正弦波的電源是最理想的。當(dāng)正弦波電壓施加在非線性負(fù)荷上的時(shí)候，電流波形受到非線性負(fù)荷的影響將發(fā)生畸變，波形不再為正弦波。

圖1 諧波電流起源示意圖

波形畸變的電流包含基波電流、奇次諧波電流和偶次諧波電流。

2.對(duì)地泄漏電流

對(duì)地泄漏電流分高頻對(duì)地泄漏電流和工頻對(duì)地泄漏電流。高頻對(duì)地泄漏電流是指通信大樓內(nèi)電子設(shè)備的電源開(kāi)關(guān)在瞬變過(guò)程中產(chǎn)生幅值很大的電流;工頻對(duì)地泄漏電流是為防止高頻分量的干擾在供電系統(tǒng)中傳布，各個(gè)開(kāi)關(guān)輸入端上的濾波器電容在相線和保護(hù)接地線間形成的有電流的通路。

3.電壓擾動(dòng)

電壓擾動(dòng)是最常見(jiàn)的電氣干擾，包括電壓驟降、電壓波動(dòng)和瞬態(tài)過(guò)電壓。

（1）電壓驟降

電壓驟降是指電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)由于重負(fù)載電動(dòng)機(jī)的功率較大，導(dǎo)致線路以至所接母線的電壓持續(xù)幾秒鐘的大幅度降低的現(xiàn)象。

（2）電壓波動(dòng)

電壓波動(dòng)是電壓驟降的特殊情況，是指幅度變化較小的電壓驟降。

（3）瞬態(tài)過(guò)電壓

瞬態(tài)過(guò)電壓的主要特征是有突升快速的高電壓脈沖疊加到供電電壓上，產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要是由于兩方面的原因，一是地面電氣線路在雷雨天由于大氣中的雷電現(xiàn)象產(chǎn)生的強(qiáng)大瞬變電磁場(chǎng)對(duì)其會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓;二是電容器投切時(shí)由于發(fā)生大功率電感性負(fù)荷或改善功率因數(shù)，回路周?chē)a(chǎn)生的瞬態(tài)變化的磁場(chǎng)對(duì)鄰近線路產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓。

二、各類(lèi)電氣干擾的危害

1.諧波電流的危害

移動(dòng)通信大樓的電子設(shè)備本身是諧波電流發(fā)生源，其諧波電流引起的嚴(yán)重諧波電壓傳導(dǎo)到其它狀態(tài)完好的電子信息設(shè)備，會(huì)損壞移動(dòng)通信大樓的電子設(shè)備（主要是電腦主機(jī)和打印機(jī)的電源部分），使其工作不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞元件;因電子設(shè)備電流中含大量諧波電流，回路的有效值要比測(cè)量值大，過(guò)大的諧波電流會(huì)誘發(fā)斷路器誤動(dòng)作;中性線過(guò)載引發(fā)火災(zāi)事故等。

2.對(duì)地泄漏電流的危害

高頻泄漏電流產(chǎn)生高頻噪聲，使對(duì)噪聲敏感性很高的通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)的工作受到干擾;工頻對(duì)地泄漏電流通常小于3.5毫安，比較微小，但當(dāng)多臺(tái)設(shè)備并聯(lián)時(shí)合成的電流就非常大，會(huì)使漏電斷路器RCD誤動(dòng)作而切斷電源，不但影響正常工作嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致電擊事故。

3.電壓擾動(dòng)危害

（1）如果電壓驟降時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則極有可能導(dǎo)致電子信息設(shè)備的數(shù)據(jù)丟失。

（2）電壓波動(dòng)雖然電壓驟降的幅度變化較小，但可以使一些靈敏度高的電子信息設(shè)備工作失常，因此不可以忽視電壓波動(dòng)的危害。

（3）瞬態(tài)過(guò)電壓可使電子設(shè)備損壞， 并且可通過(guò)電感對(duì)數(shù)據(jù)線的耦合造成計(jì)算機(jī)及通訊設(shè)備上的數(shù)據(jù)失誤。

三、電氣干擾的防范措施

1.針對(duì)諧波電流，采用避免諧波電流的匯合增大和減小回路諧波電壓分量的方法。一是選用D1YN11接線的三相配電變壓器為三次諧波電流提供環(huán)流通路。二是將中性線用到每一相上，對(duì)例如電子計(jì)算機(jī)電源回路、大量電子鎮(zhèn)流熒光燈回路等產(chǎn)生諧波的設(shè)備回路增加2倍的中性線。三是從低壓配電室開(kāi)始由單獨(dú)配電柜引出專(zhuān)用回路供電信設(shè)備用電，將敏感設(shè)備與其它設(shè)備分開(kāi)。四是通過(guò)限制每個(gè)回路中的插座數(shù)量，有效減小回路中諧波電壓的含量，可以大大減少分支配電回路中敏感設(shè)備的數(shù)量。五是穿鋼管敷設(shè)大樓內(nèi)的電氣線路，金屬導(dǎo)管接地良好時(shí)能屏蔽射頻對(duì)導(dǎo)線的干擾作用。

2.針對(duì)對(duì)地泄漏電流，可以將漏電保護(hù)器裝設(shè)在配電線路末端插座回路，一旦相線和保護(hù)線偶然接觸，漏電保護(hù)器立即跳閘，保護(hù)人身安全;另一方面針對(duì)由于對(duì)地泄漏電流產(chǎn)生的噪聲嚴(yán)重干擾電子設(shè)備，可以采用“電信接地”，即把設(shè)備連接到干凈的或無(wú)噪聲的“地”上。其接地方式和用材與常規(guī)的建筑物都有所不同，常規(guī)建筑物接地系統(tǒng)的主要目的是在故障情況下依然能保證人身設(shè)備安全，而移動(dòng)通信大樓必須同時(shí)具備承載連續(xù)的泄漏電流和用來(lái)抑制高頻噪聲電流兩大功能。移動(dòng)通信大樓的接地方式分工作接地、防雷接地和保護(hù)接地三種，按照“均壓等電位”的原理，將這三種接地方式最終組成一個(gè)聯(lián)合接地網(wǎng)。機(jī)房接地是在機(jī)房活動(dòng)地板下設(shè)閉合環(huán)形接地線，作為地板金屬支架接地引線排，即采用“網(wǎng)形接地”布置方式，其材料為截面積大于或等于50mm2銅導(dǎo)線，并從接地匯集線上引出大于或等于二根截面積為50mm2-75mm2的銅質(zhì)接地線與引線排的東西或南北側(cè)連通。移動(dòng)大樓接地系統(tǒng)的連接方式可以用下面具體的工程實(shí)例來(lái)說(shuō)明。

3.針對(duì)瞬態(tài)過(guò)電壓影響，主要防范措施是采取濾波或在信息線路和電源線路有關(guān)部位裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)器，例如可將對(duì)地?zé)o間隙氧化鋅避雷器分別加裝在通信大樓交流變壓器高低壓側(cè)的三根相線附近;另外還可以在出入基站的所有電力線出入口處均加裝電涌保護(hù)器;采取軟起動(dòng)方式起動(dòng)大樓內(nèi)大功率電機(jī)，可有效消除電壓驟降，這也是防范措施中相對(duì)較好的;除此以外，分開(kāi)變壓器供電在電子信息設(shè)備與其他設(shè)備（例如空調(diào)水泵等）負(fù)荷上也可起到一定的效果。

四、工程應(yīng)用實(shí)例

某移動(dòng)通信綜合大樓共9層，總建筑面積8000 m2，功能房有整流電源室、傳輸機(jī)房、交換機(jī)房、監(jiān)控室及微波機(jī)房、主機(jī)房數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心等。大樓的接地系統(tǒng)接線圖如圖2所示，采用聯(lián)合接地形式，鋼筋同時(shí)作為建筑物的基礎(chǔ)和接地裝置，共用接地網(wǎng)是將基礎(chǔ)底部主鋼筋通長(zhǎng)焊接成閉合回路，總接地電阻小于或等于1Ω，基礎(chǔ)層設(shè)接地總匯集環(huán)，室外設(shè)人工接地環(huán)，基礎(chǔ)接地網(wǎng)或室外環(huán)形接地體與接地總匯集環(huán)每隔5-10m相互連接一次。

圖2 接地系統(tǒng)接線圖

對(duì)于接地系統(tǒng)的連接方式，應(yīng)根據(jù)安裝的情況具體分析具體對(duì)待，并在設(shè)計(jì)安裝中掌握幾個(gè)基本原則：

一是為保證建筑物整體可以形成一個(gè)等電位體，根據(jù)法拉第提出的“均壓屏蔽”原理，需將建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋設(shè)置成接地裝置;

二是分別從接地網(wǎng)或接地匯集線上引入大樓內(nèi)各種接地線;

三是采用“網(wǎng)接地”形式設(shè)置機(jī)房的接地方式，以保證可以形成不但相同而且穩(wěn)定的零電位，進(jìn)而有效減小干擾的影響。

接地總匯集線采用40×5的扁銅，接地分匯集線采用25×5的扁銅，接地干線采用120mm2的多股銅芯絕緣電纜。

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