淺析神華準能通信設備防雷接地系統(tǒng)

孫萍

摘 要：在通信局中，接地點有很重要的地位，它不僅關系到設備和維護人員的安全，同時還直接影響著通訊的質量，因此，了解、掌握防雷接地相關知識對設備維護人員來說非常重要。該文主要闡述了神華準能公司信息處通信設備的防雷措施，重點剖析了聯(lián)合接地系統(tǒng)及接地電阻測試。

關鍵詞： 電阻率 防雷 聯(lián)合接地 端子 散流電阻 電壓 軟交換 匯接局

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0054-03

1 神華準能公司通信系統(tǒng)介紹

神華準能公司通信系統(tǒng)分為中心局、露天礦、鐵路三大部分，中心局與露天礦的維護工作由準能公司信息處負責，鐵路通信隸屬大準鐵路公司管轄。鐵路、露天礦為端局，中心局為匯接局。

中心局機房設備包括華為公司1萬門CC08數(shù)字程控交換機、OSN2500光傳輸系統(tǒng)、艾默生動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)以及綜合業(yè)務接入等設備，露天礦機房設備較少，但相應安全裝置同樣不可或缺。目前中心局機房正在進行軟交換設備的安裝與調試。原因為伴隨著互聯(lián)網的高速發(fā)展，公司現(xiàn)有ADSL上網方式已經不能滿足用戶訪問互聯(lián)網的需求，結合目前住宅小區(qū)智能化的建設趨勢，使用光纖到戶（FTTH）方式選擇NGN和PON接入技術組網，實現(xiàn)用戶上網速度的提升，滿足用戶需求。由于中心區(qū)設備較多，安全工作至關重要，設備的安全防護措施主要是接地，而人員的安全則是按規(guī)程操作，良好的接地及保護措施可以防止雷電的襲擊，規(guī)范的操作可以避免不必要的意外發(fā)生。

CC08數(shù)字程控交換機設備的保護由外及里，層層防護，外線電纜進入機房配線架，在上架前要對電纜進行接地，上架后，內線與外線之間有保安裝置，單板上有過壓保護，通過這一道道防線，切實做到保護設備安全運行的目的。中心局機房設備的接地方式為聯(lián)合接地，也就是說交換、傳輸、接入等設備統(tǒng)一接到一個接地排上采取聯(lián)合接地。

2 防雷接地基礎知識

雷電的產生首先是雷云的形成，地面氣體（濕度較大）受熱上升與高空冷空氣相遇形成積云，云層負電荷從而吸附其他云層的電荷，在運動中使電荷大量聚集。而云層中的電荷分布是不均勻的，當不同電荷的積云相互靠近時，或帶電積云對大地的靜電感應而產生異性電荷時，宇宙間將發(fā)生巨大的電脈沖放電，這樣就產生了雷電現(xiàn)象。通過統(tǒng)計分析，雷電具有一定的特性，大多數(shù)雷電放電發(fā)生在云內，少數(shù)發(fā)生在雷云與大地之間，而90%左右的雷是負極性的。雷電的過壓會造成相當嚴重的后果，電磁污染、電磁干擾、設備損壞甚至系統(tǒng)崩潰。雷擊分為感應雷和直擊雷兩種形式。感應雷是指附近發(fā)生雷擊時設備或線路產生靜電感應或電磁感應所產生的雷擊。直擊雷是雷電直接擊中電氣設備或線路，造成強大的雷電流通過擊中的物體泄放入地，所以，直擊雷的破壞性很大，大部分雷擊為感應雷，其傷害相對直擊雷較小，但如果防護措施不當，也會給設備和人員帶來極大的危險。因此，有效的防雷措施是保護設備和人員的必要手段。常見的防雷元器件有接閃器、消雷器和避雷器，大體上，雷電的防護分為外部防雷和內部防雷，外部防雷主要采取接閃器、引下線及接地裝置，內部防雷主要有屏蔽、過壓保護、合理布線以及安全距離。通過種種合理的措施與辦法，通信機房設備與人員的安全得到了切實的保障。

3 中心局聯(lián)合接地系統(tǒng)

通信局中接地裝置或接地系統(tǒng)中的“地”指的就是我們通常說的大地，因為其面積的幅員遼闊，因此具有無限大的電容量，可以作為良好的參考零電位?！敖拥亍本褪菍⑼ㄐ旁O備中的接地端子，通過接地裝置與大地作連接，并把該部位的的電荷導入大地，達到降低危險電壓和防止電磁干擾的目的。

在掌握聯(lián)合接地系統(tǒng)之前，有必要了解一下接地的分類及作用。通信電源接地系統(tǒng)根據(jù)其性質和用途的不同，可以分為，交流接地和直流接地，工作接地系統(tǒng)和保護接地系統(tǒng)和防雷接地系統(tǒng)。其中防雷接地系統(tǒng)又劃分為設備防雷和建筑防雷。

交流接地系統(tǒng)分為工作接地和保護接地，工作接地是指低壓交流電網中將三相電源中的中性點直接接地。交流工作接地的作用是將三相交流負荷不平衡引起的在中性線上的不平衡電流泄放于地，從而來減小中性點電位的偏移，使各相設備能夠正常運行正常運行。平時說的零線，就是接地后的中性線。保護接地是指在正常情況下將受電設備與帶電部分絕緣的金屬部分與接地裝置做良好的電氣連接，這樣設備即使絕緣裝置遭到損害，也不會發(fā)生觸電的危險。

直流接地系統(tǒng)由工作接地和保護接地兩部分組成，這兩者都起保護作用。工作接地保護通信設備和直流通信電源設備的正常運轉；保護接地保護人身和設備的安全。在通信電源的直流供電系統(tǒng)中，為了保護通信設備的正常運行、保障通信質量而設置的電池一極接地，稱為直流工作接地，通常為48V和24V的正極接地。直流工作接地作用很大；①利用大地做良好的參考零電位，保證在各通信設備間參考點位沒有差異，確保設備正常工作；②減少因用戶線路對地絕緣異常時所造成的通信回路單音。直流保護接地是將設備的金屬外殼和金屬護套部分接地，主要作用有1、直流設備絕緣損壞時不致于發(fā)生觸電危險，從而保證維護人員的安全；③減小設備和線路中的電磁感應，防止靜電發(fā)生。減小雜音，達到屏蔽目的。一般情況下，直流的工作接地和保護接地合二為一，繼而出現(xiàn)了更為科學的聯(lián)合接地系統(tǒng)。

采用聯(lián)合接地方式使所有接地系統(tǒng)聯(lián)合組成低接地電阻值的均壓網優(yōu)點顯著，具體表現(xiàn)為：（1）地電位均衡，同層各地線系統(tǒng)電位大體相同，消除危及設備的電位差；（2）公共接地母線為全局建立了基準零電位點。全局按一點接地原理而用一個接地系統(tǒng)，基本上不存在電位差；（3）消除了地線系統(tǒng)的干擾。依據(jù)各種不同電特性設計多種地線系統(tǒng)，使其相互影響，而采用一個接地系統(tǒng)后，成功地做到了無干擾；（4）電磁兼容性能變好。由于強、弱電，高頻及低頻電都等電位，又采用分屏蔽設備及分支地線等方法，所以電磁兼容性能獲得提高。

聯(lián)合接地裝置包括地、接地體、接地引入線、地線排和接地配線，把接地裝置tongguo接地線與設備的接地端子連接起來就構成了接地系統(tǒng)。如圖1所示。

接地裝置系統(tǒng)中，接地電阻尤為重要，它是接地體對地電阻和接地引線電阻的總和，一般由接地引線電阻、接地體本身電阻、接地體與土壤的接觸電阻以及接地體周圍呈現(xiàn)電流區(qū)域的散流電阻這四部分組成。接地電阻的數(shù)值等于接地裝置對地電壓與通過接地裝置流入大地電流的比值。衡量土壤電阻大小的物理量是電阻率，土壤電阻率，即電流通過體積為1m3土壤的這一面到另一面的電阻值，符號為ρ，單位Ω·m，土壤電阻率的大小與以下幾個因素有關：

（1）土壤的性質。

不同土壤的性質對土壤的電阻率影響差別很大，一般來講，土壤含有化學物質較多時，其土壤電阻率也較小。同一塊土壤，大地表面部分土壤電阻率較大，距離地面越深，電阻率越小，而且有穩(wěn)定的趨勢。所以在世紀工作中，應根據(jù)世紀情況的不同，選擇好接地裝置的位置，盡量將接地體埋在較理想的土壤中。

（2）土壤的溫度。

當土壤的溫度在0℃以上時，隨著土壤溫度的升高，土壤電阻率減小，但不明顯，當土壤溫度上升到100℃時，由于土壤中水分的蒸發(fā)反而使土壤的電阻率有所增強。但是當土壤的溫度在0℃以下時，土壤中水分結冰，其土壤電阻率急劇上升，而且當溫度繼續(xù)下降時，土壤電阻率增加十分明顯。因此，在實際應用中，往往將接地體埋設在凍土層以下，以避免產生很大的接地電阻。

同時，對于同一接地裝置系統(tǒng)在一年中的不同季節(jié)里，其接地電阻不同，這除了土壤溫度的因素，還與土壤的濕度有關。

（3）土壤的濕度。

土壤電阻率隨土壤濕度的變化有著明顯的差別，一般來講，濕度增加會使土壤電阻率明顯減小。所以，一方面接地體的埋設應盡量選擇地勢低洼、水分較大之處；另一方面，平時在測量系統(tǒng)接地電阻時，應選擇在干季測量，以保證一年中接地電阻最大的時間里系統(tǒng)的接地電阻仍然能夠滿足設備要求。

（4）土壤的密度。

土壤的密度即土壤的緊密程度。土壤受力越大，越密實，電阻率就越小。因此，在接地體的埋設方法上，不用采取挖掘土壤后再埋入接地體的方法，可采用直接打入接地體的方法，這樣既施工簡單，又可以使接地電阻下降。

（5）土壤的化學成分。

土壤中含有某些特定化學成分（如酸、減、鹽等）時，土壤電阻率就會明顯變小，在實際工作中，要想減小土壤的電阻率，可以試用在土壤中深入食鹽，或者添加其他的化學降阻劑。

4 接地電阻測試

測試接地裝置的接地阻抗時電流極要布置的越遠越好，一般情況下，電流極與被測試接地裝置邊緣的距離應為被試接地裝置最大對角線長度的4至5倍，電壓引線長度為電流引線長度0.618倍。接地網肩負著工作接地和保護接地的雙重作用，當接地電阻過大發(fā)生接地故障時，使中性點電壓偏移增大，可能使健全相和中性點電壓過高，遠遠超過絕緣要求的水平而造成設備損壞。在雷擊時，由于電流很大，會產生很高的殘壓，使附近的設備受到反擊的威脅，并降低接地網本身保護設備帶電導體的耐雷水平，達不到設計的要求而至使設備損壞。同時合格的接地系統(tǒng)的接地電阻可以保證維護人員安全；但由于土壤中含有的某些化學成分，會對對接地裝置造成腐蝕，隨著時間的推移，如果接地裝置被腐蝕，就會影響到通信局設備的安全運行；因此，對地網接地電阻的定期測試必須加大力度；運行中通信局地網接地電阻的測量，如果受到系統(tǒng)流入地網電流的干擾以及試驗引線線間的干擾，測試結果就會產生較大的誤差。如果對地網接地電阻測試不準確，不僅損壞設備，而且會造成不必要的損失，通過多年接地電阻測試經驗，現(xiàn)總結如下：

接地電阻測試儀型號ZC-8

測試圖連接：

測試步驟：

（1）首先要清楚被測地網的形狀、大小和具體尺寸；確定被測地網的對角線長度D，儀表端所有接線應正確無誤。

（2）在距離地網的2D處，打下地阻儀的電流極棒C和電壓極棒P，探針入地不小于40cm，測試兩次。

（3）保持接地搖表水平放置并使倍率調整檢流計機械歸零，把倍率開到最大檔，搖動搖表手柄并勻速加快搖柄速度，達到120r/min，同時調整儀表電位器刻度盤，使接地電阻測試儀處于平衡狀態(tài)。

（4）在檢流計指針偏向某一方向時，轉動刻度盤，讓檢流計歸到“0”點。這個時候，刻度盤上的讀數(shù)乘上倍率檔就是被測電阻值。

（5）如果刻度盤讀數(shù)小于1時，檢流計指針卻仍然沒有平衡，那么，就把倍率開關開小一檔，通過大小調節(jié)，直到完全平衡為止。

注意事項：

（1）測量前，對于輔助電極的布極位置選擇有嚴格要求，所選擇的布極點必須沒有其他電流的干擾，并且輔助電壓極和接地體邊緣三者之間各自的距離不小于20m。

（2）為保證測量精度，盡可能把接地體和它上臉的設備斷開，防止接地體上泄露的雜散電流影響測量精度。

（3）不允許測試極棒松動，土壤必須密實。測量時，可通過調整輔助電極上下位置來防止地阻儀靈敏度過高。如果地阻儀靈敏度過低，那么就通過在輔助電極周圍膠水，來減小輔助電極的接觸電阻。

（4）盡量不在雨天或者雨后來測量接地電阻因為地面濕度大會造成接地電阻減小的情況。

（5）禁止在被測物體帶電時測量，另外，當測試現(xiàn)場是斜坡時，電流極棒和電壓極棒距地網的距離應是水平距離投影到斜坡上的距離。

在現(xiàn)實的工作當中，測試接地電阻存在諸多安全方面的問題，人孔井蓋開啟后，井中有大量有毒氣體，測試時要求將氣體釋放一段時間后技術人員再下到井中作業(yè)，否則很容易造成窒息現(xiàn)象。測試時一人操作另外一人負責監(jiān)護，避免發(fā)生其他意外。所有實地測量，除了是為整改提供依據(jù)以外，都是為了為作業(yè)人員尋求最有效的人身安全保障。同時，也能充分防止設備的進一步損壞。這樣通信設備就可以正常運行，設備維護人員的工作環(huán)境也更為可安全靠。所以在每年的春季安全檢查工作中，接地電阻測試是一項必不可少的工作。

5 結語

雖然說雷電的產生不可避免，但是科學的進步會使雷電對設備的傷害以及給人們生活帶來的不便日益減小。采取各種有效的手段防止設備、人員遭受雷擊是目前應對雷電的主要工程，也是科研領域研究的重要課題。作為通信設備的維護人員，學習與設備各方面相關的知識是提高專業(yè)技能和維護水平的關鍵，只有了解、掌握維護、安全常識才能確保設備安全、可靠、穩(wěn)定運行。

參考文獻

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[2]李正家.通信電源技術[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[3]SDH培訓課程膠片資料：GJ1001 防雷接地基礎知識.