通信局（站）的接地与防雷

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     近几年来，随着电信业的大发展，为适应市场需求，各地电信分公司均新建有许多通信局（站）建得比较高，如长途通信大楼；有的在市效，如光纤到户局点等，因而遭受雷击的概率非常大。从全国情况看，到目前为止，除少数通信局（站）是采用联合接地系统以外，大多数都是采用分散接地系统。

     1 分散接地和联合接地

     分散接地系统是指通信局（站）各种通信设备的工作接地、保护接地及建筑防雷接地等都单独设立接地体的接地系统。严格地讲，接地的接地体、接地下引线，设备接地点等都必须绝缘离开。

     联合接地系统是指通信局（站）各类通信设备工作地、机柜保护地（含屏蔽接地）、总配线架接地、各类电源设备和发电机组用接地、建筑避雷针用防雷接地以及建筑物内部各钢筋等共同合用一组接地体（又称接地极或地网）的接地系统。联合接地系统强调：试图将通信局（站）的整个大楼做成一个全金属网，其内的所有通信设备，都在一个电气网罩内，避免了雷击，又具有良好的电磁兼容性；整个通信局（站）的所有类型接地，任何时候都只有一个确定的等电位点，即单点接地或一个接地电位点的原则；通信设备上各种类型接地是分开绝缘的；在高层通信楼30m以上的楼层中，每层楼都有均压网。

     2 防雷理论与接地实践

     随着信息时代的到来，计算机和其他类似的敏感设备越来越多。这些设备的抗干扰能力非常弱，因此防雷保护显得越来越重要。通过调查证实，雷击干扰源占总干扰源的10%以上，并且一般都是通过电源线和输入输出线进入正常工作的系统。研究表明，减少设备接地系统和信号接地系统的接地阻抗，可作为防止故障干扰的对策。通过对联合接地之一的建筑物结构框架接地系统进行定性分析，结果指出：结构框架的基础部分是通过结构框架的钢梁、钢筋注入大地，则雷击电流引起的电位升对正常工作系统的影响将不会很大；但是如果雷击电流只从结构框架的一部分钢梁、钢筋上流过，则即使接地阻抗小，波阻抗也不一定小，影响则不能忽略。

     对雷击建筑物的框架进行试验性研究，得出雷击结构框架的主要干扰机理有两个：低频机理，即地电位的上升，它与雷电流的幅值直接有关；高频机理，同结构的立体布置有关，它与雷电流的斜率有关。试验研究的结果表明，结构各段上的电流分布是不一致的，这就导致干扰加剧。

     对处于分散接地和联合接地条件下计算机受到的干扰作比较，并进行定性的分析和研究，可以得出：采用联合接地方式可以减少干扰至很低水平。研究表明雷击造成的干扰主要有如下的几种形式L地电位上升；高频的电磁辐射到接地系统或串入使用系统产生的干扰；通过电容耦合和漏电抗进入接地系统而产生的干扰。

     当雷电击中通信局（站）的避雷针或避雷带时，雷电流泄放的计算模型和等值电路如图1所示。

     

     雷击放电以流动的波过程作用于被击点及防雷接地系统，被击点的电位并不取决于这一切始电位，而取决于雷电流与被击建筑物雷电流泄放通道的阻抗。而且被击物雷电流泄放通道呈不均匀的电位分布。因此，一定高度的建筑物需建均匀环，且防雷接地系统的阻抗尽可能的低。故通信局（站）雷电保护的基本理论是提供方式使放电作用不经过高电阻通道而可以进入大地。

     由于历史原因，大量的通信局（站）、外租房屋的光纤到户局点和移动通信基站等沿用老的设计规范，采用的是分散接地系统。下面以两个单独接地体的分散接地系统为例，分析当一个接地体引入雷电时的情况，如图2所示。

     当A接地系统流过雷击电流时，其产生的电位升对B接地系统就有干扰，使B接地体产生△U的电位长，干扰大小与雷电流、大地电阻率、接地体间的距离有关，这种电位升会引起地电位的反击。1996年某微波站遭雷击，使一台相控整流器的控制部分损坏，该站就是按分散接地方式设计的接地系统，尽管经多次改造，使地网联成一体，但各类接地的接地点不一致，没有接地总汇集排，使微波站某避雷针引入雷电流时，不同接地点间就存在电位差，从而引起不同接地间的绝缘损坏，形成反击，这就是控制部分遭受损坏的原因。

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     理论上，埋入地内的接地体影响半径，等于接地本入地的深度。一个长为3m的接地体埋入地下，那么，在半径为3m内的第二个接地体与位于第一个接地体顶部之间的平均阻抗可以忽略不计。一般地质条件下，可以认为它们是连接在一起的。因而，对于接地施工面积有限的通信局（站），实施符合要求的分散接地系统非常困难，如市中心交换局以及光纤到户局点和移动通信的外租基站等。对于这些通信局（站），建筑物的防雷接地系统已经做好，但给通信用的保护地系统，直流工作地系统未形成，如果分开埋接地体存在很大的困难，且难以满足接地电阻值以及建筑物防雷地、交流零线地要绝对分开等的要求。

     针对以上分散接地方面的问题和近几年来通信局（站）防雷方面出现的一些情况，如微波站遭雷击、交换局站遭雷击等，结合接地防雷技术的新发展，武汉电信分公司分别在1995年底、1996年中、1997年召集相关技术人员对通信局（站）接地方面的一些问题，进行了多次技术分析，提出接地方面的一些技术原则：（1）从1996年元月起，新开工建设的通信局（站）的接地系统，一律按原邮电部规范，YDJ26-89《通信局（站）接地设计暂行技术规定（综合楼部分）》，采用联合接地系统；（2）1995年底以前开工的通信局（站）的接地部分，仍按分散接地系统考虑；（3）对于地域有限的通信局（站）、外租的光纤到户局点、移动通信外租基站等，可采用保护地、直流工作地合二为一的接地系统，但其接地电阻必须小于1Ω（一般分散接地的接地电阻应小于4Ω）。且总接地汇集点只能有一个，工作地、保护地、零线地在机架上要严格分开；（4）层层防护的原则；（5）采用联合接地，是大势所趋，对于定型的分散接地系统，尽量按联合接地的一些原则实施，如采用单点接地原则等。

     除了考虑通信局（站）建筑物遭雷击时，接地系统的作用以外，还要考虑进局的交流电力线遭雷击时，通信局（站）接地系统的作用。进局的交流电力线，都要安装避雷器，当交流电力线遭雷击时，避雷器的残压会通过变压器渗入通信局（站）的低压系统，过高的电压会损坏通信电源的开关电源，以及计算机的半导体器件，如光纤到户局点源设备到通信设备采用层层防护的原则，如光纤到户局点、移动通信基站、寻呼机房等按此实施；通信局（站）的总接地点，尽量到只有一个，从而保证各类接地点的基准电位是一个值。

     3 结论

     对通信电源而言，接地与防雷是一个永恒的课题，接地系统的正确与可靠直接关系到人身和通信设备的安全。综合考虑国际、国内的技术发展，以及国家和信息产业部的有关标准，可以明确以下几点：

     （1）通信局（站）必须按规范采用联合接地系统。

     （2）单点接地原则。无论是联合接地系统还是分散接地系统，在地下防雷线、保护地线、工作地线等金属地连在一起，通过总接地线汇集排后，这些地线须绝缘分开。

     （3）无论是防雷击通信局（站）建筑物，还是防雷电经交流电力线侵入通信局（站），都需采用层层防护的原则。

     （4）380V/220V三相交流电系统采用三相五线制；220V单相交流电系统采用单相三线制。

     （5）直流系统必须采用直流三线制。其中应特别注意：数字和模拟通信设备的保护地线须严格分开，并防止通过走线架或钢梁在电气上连通；数字通信设备的机架保护地应从接地总汇接线上引入，并防止通过布线引入机架的随机接地。

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