由于通信系統或通信設備的運行質量與安全的需要,必須要接地。這里的“地(Ground)”即大地,大地具有導電性,關鍵是任何一點的電位都等于零。通信系統的接地,在系統中不同功能分,有工作接地、保護接地、防雷接地、防靜電接地即防雷接地等等,在通信局(站)將這些接地共同合用一組接地體的接地方式稱為聯合接地方式。
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一、概述
1、引由-關于分散接地方式
通信局(站)的聯合接地方式是相對于早期的通信局(站)的分散接地方式而言。在我國,通信局(站)的接地系統是從上世紀八十年代后期才開始逐步推廣采用聯合接地方式。在之前,通信局(站)的接地系統往往是將常用到的工作接地、保護接地和防雷接地等是分別設置的,甚至將不同系統的工作接地(24V、48V、60V等)也是分別設置的,這些各接地系統也都是由多電極而構成的接地網,且由于各接地系統的接地電阻值要求不一,為了防止各接地系統的電位差的互相影響,當初規定各地網間的距離要大于20m以上,既是如此,其互相影響仍則所難免。另外當分設的系統多時,將占用通信樓周圍的大量地下空間,尤其是在城市內的綜合通信大樓,更是能以無法容下這么多的接地系統,同時更帶來維護工作量的增大。下附錄給出了聯合接地方式與分設接地方式優缺點的比較。
附錄:聯合接地方式與分散接地方式優缺點的比較
2、聯合接地的定義與含義
在我國GB 50689《通信局(站)防雷與接地工程設計規范》標準中,給出的通信局(站)聯合接地(Common Earthing)的定義是:將通信局(站)各類通信設備不同的接地方式,包括通信設備的工作接地、保護接地、屏蔽體接地、防靜電接地、信息設備邏輯地、和建筑物金屬構件及各部分防雷裝置、防雷器的保護接地連接在一起,并與建筑物防雷接地共同合用建筑物的基礎接地體及外設接地系統的接地方式。從聯合接地的英文名稱可以看出,所謂聯合接地也可稱為公共接地。
聯合接地是實現通信局(站)均壓等電位的基本措施。聯合接地的含義是將通信局(站)內各建筑物的基礎接地體和其它專設接地體相互形成一個共用地網,建筑物防雷接地和室內接地系統均由一個共用地網引出。同時樓內電子設備的保護接地、邏輯接地、屏蔽接地防靜電接地等共用一組接地系統,局內各開關電源的工作地也要與該接地系統連通,以獲得相同的電位參考點。
3、聯合接地的目的與作用
之所以要采用聯合接地系統,主要是因為:當高壓供電線路或局內鐵塔遭受雷擊時,變壓器地網或鐵塔地網有大量的雷電流入地,從而引起變壓器地網或鐵塔地網出現巨大的地電位升,若不采取聯合接地方式,就會對機房內設備產生反擊。采用聯合接地措施后,可以最大限度地減小系統內產生的雷電過電壓,并為過電壓保護提供良好的基礎。
事實上,可以這樣理解通信局(站)的聯合接地系統,它是將通信系統的各功能接地系統,即工作地、保護地(包括屏蔽地和防靜電地等),都共同利用通信大樓建筑物的防雷接地系統。因為建筑物的接地系統,是建立在建筑物地基基礎中鋼筋混凝土中的鋼筋組成的環形接地網之上,再加之所有建(構)筑物的地網多點互聯,使之聯合接地系統地網的有效面積足夠的大,可使其接地電阻足夠的小,關鍵是大大減少了電位差的影響;同時建筑物的地網埋設較深,使所處地的土壤電阻率受環境條件或外力因素的影響所帶來的變化非常之小,能夠使較低的接地電阻保持長期穩定。
二、聯合接地系統的組成
對于通信接地系統一般由“大地”、接地體、接地引入線等組成。而對于通信局(站)的接地系統,即聯合接地系統,除接地體(網)、接地引入線外,還應包括不同等級的接地匯集線(分為垂直匯集線和水平匯集線(包括MET、FEB和LEB))和接地線等所組成。其圖2-1所示為通信局(站)的聯合接地方式的簡單圖示,而圖2-2則為通信局(站)的聯合接地系統組成示意圖。
圖2-1:通信局(站)聯合接地方式的簡單圖示
圖2-2:通信局(站)聯合接地系統的組成示意圖
“大地”即接地體接觸的土壤。土壤的導電性是土壤的一種基本物理特性,其任一點都可看成是零電位。土壤的導電性是由土壤的電阻率決定的。
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“接地體”也稱接地電極。為達到與地連接的目的,一根或一組與土壤(大地)密切接觸并提供與土壤(大地)之間的電氣連接的導體稱為接地體。接地體一般使用鍍鋅的角鋼、鋼管、扁鋼等金屬材料,特殊情況下可采用鋼板或銅板等。單個接地極間用扁鋼相連組成接地網,接地網可以減小接地電阻。
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“接地引入線”也稱接地導體。在系統、裝置或設備的給定點與接地極或接地網之間提供導電通路或部分導電通路的導體。接地引入線通常使用鍍鋅扁鋼、單芯多股銅導線或建筑體內鋼筋等。
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“接地匯集線”分為垂直接地匯集線和水平接地匯集線(見圖2-2),垂直匯集線和水平匯集線的連接要求詳見下表2。垂直匯集線實際上即建筑體內的主鋼筋;水平匯集線也稱匯流排,通常用銅排、或銅排與多股銅導線連接而成,供匯接用。
表2:垂直匯集線和水平匯集線的連接要求
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“接地線”簡稱為地線。主要是指系統或設備的接地端子至匯流排的連接導線。通信系統中通常使用單芯多股銅導線電纜,電纜外皮顏色為黃綠色。在YD/T 1051等多個標準中都明確規定:嚴禁在接地線中、交流中性線中加裝開關或熔斷器;接地線兩端的連接點應確保電氣接觸良好,并應作防腐處理。
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實際上,上述這些基本組成只是聯合接地系統的基本構件,而通信局(站)的聯合接地系統應是與接地體相連的通信設備的工作接地、保護接地、屏蔽體接地、防靜電接地、信息設備邏輯地;及各部分防雷裝置、防雷器的保護接地、電纜屏蔽層、建筑物金屬構件外殼或裸露金屬部分、建筑物鋼筋、上下水管及構架;局(站)的變壓器接地、鐵塔接地等在內的復雜系統。
三、通信局(站)聯合接地方式的要求
關于通信局(站)聯合接地方式的相關技術要求,在我國主要是由GB 50689標準詳細做出的,這里重點強調以下幾點:
1、聯合接地的強制性規定
對于通信局(站),隨著我國在上世紀八十年代后期逐步開始推廣采用聯合接地方式的接地系統,積累其經驗后,在我國相關的通信行業標準中開始給出了其規范要求。如:1989年1月1日,當時的郵電部發布了第1個版本的相關通信局(站)接地工程設計規范,即YDJ 26-89《通信局(站)接地設計技術規定》(綜合樓部分);1995年7月,當時的郵電部發布了第1個版本的相關通信局(站)電源系統總技術要求,即XT 005-95《通信局(站)電源系統總技術要求(暫行規定)》;等。在這些通信行業標準中都首次提出了聯合接地方式的要求,并作為通信行業標準做出了具體的規定。
在2005年,YDJ 26-89轉換為正式通信行業標準YD 5089-2005《通信局(站)防雷與接地工程設計規范》;在2011年YD 5089-2005又升格為國家標準GB 50689-2011《通信局(站)防雷與接地工程設計規范》。對于XT 005-95在2000年轉換為正式通信行業標準YD/T 1051-2000及其以后有各修訂版本,同樣一直要求通信局(站)應采用聯合接地方式。上述不同標準及不同版本標準對通信局(站)關于聯合接地的具體條文要求匯總于下表3-1中。從表中看出,在標準的不斷修訂變化過程中,剛開始只是提出聯合接地的要求,后來條文中使用“必須”一詞,再到后來使用黑體字印刷,變成強制性條文。
表3-1:不同標準及不同版本標準對通信局(站)關于聯合接地的具體條文要求
欲詳細了解上述標準版本變化情況及標準原文的請進入:通信局(站)防雷與接地工程設計規范標準;通信局(站)電源系統總技術要求
2、等電位連接
通信局(站)的等電位連接與共用接地系統是內部防雷措施中兩種不同而又密切相關的重要措施。等電位連接措施更促使了聯合接地方式接地系統的有效實施。在通信大樓內各層設置的水平接地匯集線通過垂直接地匯集線組成一個等電位連接網絡,其中又通過MET、FEB和LEB與各通信設備采用不同的連接方式(S型和M型)連接起來,使所有接地的設備或設施保持同一電位,盡最大可能的減少它們之間的電位差的影響。通信系統應根據通信設備的分布和機房面積、通信設備的抗擾度及設備的接地方式選擇等電位連接方方式。
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3、接地電阻的規定
通信局(站)采用聯合接地方式后,其接地電阻的大小成為通信局(站)接地系統必須重點關注的問題,因為其接地電阻值必須應滿足各功能接地系統的相應要求。事實上,就是要求聯合接地方式的接地電阻值越小越好。實際上,對于通信局(站)聯合接地方式的接地電阻值,我國通信局(站)防雷與接地工程設計規范的標準,根據我國的具體工程建設實踐,在不斷的探究與規定之中。由剛開始的規定具體接地電阻阻值(如YDJ 26-89要求應小于1Ω),到后來不再規定具體阻值要求,而是對接地網的有效面積做出相應的規定。
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通信局(站)采用聯合接地方式后,其接地網的建設顯得十分重要,因為它是實現通信接地系統達到良好的接地效果的必要保證,在通信局(站)聯合接地系統不再考核接地電阻值大小時,卻是考核的接地網的有效面積。
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