由于通信系统或通信设备的运行质量与安全的需要,必须要接地。这里的“地(Ground)”即大地,大地具有导电性,关键是任何一点的电位都等于零。通信系统的接地,在系统中不同功能分,有工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地即防雷接地等等,在通信局(站)将这些接地共同合用一组接地体的接地方式称为联合接地方式。
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一、概述
1、引由-关于分散接地方式
通信局(站)的联合接地方式是相对于早期的通信局(站)的分散接地方式而言。在我国,通信局(站)的接地系统是从上世纪八十年代后期才开始逐步推广采用联合接地方式。在之前,通信局(站)的接地系统往往是将常用到的工作接地、保护接地和防雷接地等是分别设置的,甚至将不同系统的工作接地(24V、48V、60V等)也是分别设置的,这些各接地系统也都是由多电极而构成的接地网,且由于各接地系统的接地电阻值要求不一,为了防止各接地系统的电位差的互相影响,当初规定各地网间的距离要大于20m以上,既是如此,其互相影响仍则所难免。另外当分设的系统多时,将占用通信楼周围的大量地下空间,尤其是在城市内的综合通信大楼,更是能以无法容下这么多的接地系统,同时更带来维护工作量的增大。下附录给出了联合接地方式与分设接地方式优缺点的比较。
附录:联合接地方式与分散接地方式优缺点的比较
2、联合接地的定义与含义
在我国GB 50689《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》标准中,给出的通信局(站)联合接地(Common Earthing)的定义是:将通信局(站)各类通信设备不同的接地方式,包括通信设备的工作接地、保护接地、屏蔽体接地、防静电接地、信息设备逻辑地、和建筑物金属构件及各部分防雷装置、防雷器的保护接地连接在一起,并与建筑物防雷接地共同合用建筑物的基础接地体及外设接地系统的接地方式。从联合接地的英文名称可以看出,所谓联合接地也可称为公共接地。
联合接地是实现通信局(站)均压等电位的基本措施。联合接地的含义是将通信局(站)内各建筑物的基础接地体和其它专设接地体相互形成一个共用地网,建筑物防雷接地和室内接地系统均由一个共用地网引出。同时楼内电子设备的保护接地、逻辑接地、屏蔽接地防静电接地等共用一组接地系统,局内各开关电源的工作地也要与该接地系统连通,以获得相同的电位参考点。
3、联合接地的目的与作用
之所以要采用联合接地系统,主要是因为:当高压供电线路或局内铁塔遭受雷击时,变压器地网或铁塔地网有大量的雷电流入地,从而引起变压器地网或铁塔地网出现巨大的地电位升,若不采取联合接地方式,就会对机房内设备产生反击。采用联合接地措施后,可以最大限度地减小系统内产生的雷电过电压,并为过电压保护提供良好的基础。
事实上,可以这样理解通信局(站)的联合接地系统,它是将通信系统的各功能接地系统,即工作地、保护地(包括屏蔽地和防静电地等),都共同利用通信大楼建筑物的防雷接地系统。因为建筑物的接地系统,是建立在建筑物地基基础中钢筋混凝土中的钢筋组成的环形接地网之上,再加之所有建(构)筑物的地网多点互联,使之联合接地系统地网的有效面积足够的大,可使其接地电阻足够的小,关键是大大减少了电位差的影响;同时建筑物的地网埋设较深,使所处地的土壤电阻率受环境条件或外力因素的影响所带来的变化非常之小,能够使较低的接地电阻保持长期稳定。
二、联合接地系统的组成
对于通信接地系统一般由“大地”、接地体、接地引入线等组成。而对于通信局(站)的接地系统,即联合接地系统,除接地体(网)、接地引入线外,还应包括不同等级的接地汇集线(分为垂直汇集线和水平汇集线(包括MET、FEB和LEB))和接地线等所组成。其图2-1所示为通信局(站)的联合接地方式的简单图示,而图2-2则为通信局(站)的联合接地系统组成示意图。
图2-1:通信局(站)联合接地方式的简单图示
图2-2:通信局(站)联合接地系统的组成示意图
“大地”即接地体接触的土壤。土壤的导电性是土壤的一种基本物理特性,其任一点都可看成是零电位。土壤的导电性是由土壤的电阻率决定的。
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“接地体”也称接地电极。为达到与地连接的目的,一根或一组与土壤(大地)密切接触并提供与土壤(大地)之间的电气连接的导体称为接地体。接地体一般使用镀锌的角钢、钢管、扁钢等金属材料,特殊情况下可采用钢板或铜板等。单个接地极间用扁钢相连组成接地网,接地网可以减小接地电阻。
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“接地引入线”也称接地导体。在系统、装置或设备的给定点与接地极或接地网之间提供导电通路或部分导电通路的导体。接地引入线通常使用镀锌扁钢、单芯多股铜导线或建筑体内钢筋等。
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“接地汇集线”分为垂直接地汇集线和水平接地汇集线(见图2-2),垂直汇集线和水平汇集线的连接要求详见下表2。垂直汇集线实际上即建筑体内的主钢筋;水平汇集线也称汇流排,通常用铜排、或铜排与多股铜导线连接而成,供汇接用。
表2:垂直汇集线和水平汇集线的连接要求
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“接地线”简称为地线。主要是指系统或设备的接地端子至汇流排的连接导线。通信系统中通常使用单芯多股铜导线电缆,电缆外皮颜色为黄绿色。在YD/T 1051等多个标准中都明确规定:严禁在接地线中、交流中性线中加装开关或熔断器;接地线两端的连接点应确保电气接触良好,并应作防腐处理。
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实际上,上述这些基本组成只是联合接地系统的基本构件,而通信局(站)的联合接地系统应是与接地体相连的通信设备的工作接地、保护接地、屏蔽体接地、防静电接地、信息设备逻辑地;及各部分防雷装置、防雷器的保护接地、电缆屏蔽层、建筑物金属构件外壳或裸露金属部分、建筑物钢筋、上下水管及构架;局(站)的变压器接地、铁塔接地等在内的复杂系统。
三、通信局(站)联合接地方式的要求
关于通信局(站)联合接地方式的相关技术要求,在我国主要是由GB 50689标准详细做出的,这里重点强调以下几点:
1、联合接地的强制性规定
对于通信局(站),随着我国在上世纪八十年代后期逐步开始推广采用联合接地方式的接地系统,积累其经验后,在我国相关的通信行业标准中开始给出了其规范要求。如:1989年1月1日,当时的邮电部发布了第1个版本的相关通信局(站)接地工程设计规范,即YDJ 26-89《通信局(站)接地设计技术规定》(综合楼部分);1995年7月,当时的邮电部发布了第1个版本的相关通信局(站)电源系统总技术要求,即XT 005-95《通信局(站)电源系统总技术要求(暂行规定)》;等。在这些通信行业标准中都首次提出了联合接地方式的要求,并作为通信行业标准做出了具体的规定。
在2005年,YDJ 26-89转换为正式通信行业标准YD 5089-2005《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》;在2011年YD 5089-2005又升格为国家标准GB 50689-2011《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》。对于XT 005-95在2000年转换为正式通信行业标准YD/T 1051-2000及其以后有各修订版本,同样一直要求通信局(站)应采用联合接地方式。上述不同标准及不同版本标准对通信局(站)关于联合接地的具体条文要求汇总于下表3-1中。从表中看出,在标准的不断修订变化过程中,刚开始只是提出联合接地的要求,后来条文中使用“必须”一词,再到后来使用黑体字印刷,变成强制性条文。
表3-1:不同标准及不同版本标准对通信局(站)关于联合接地的具体条文要求
欲详细了解上述标准版本变化情况及标准原文的请进入:通信局(站)防雷与接地工程设计规范标准;通信局(站)电源系统总技术要求
2、等电位连接
通信局(站)的等电位连接与共用接地系统是内部防雷措施中两种不同而又密切相关的重要措施。等电位连接措施更促使了联合接地方式接地系统的有效实施。在通信大楼内各层设置的水平接地汇集线通过垂直接地汇集线组成一个等电位连接网络,其中又通过MET、FEB和LEB与各通信设备采用不同的连接方式(S型和M型)连接起来,使所有接地的设备或设施保持同一电位,尽最大可能的减少它们之间的电位差的影响。通信系统应根据通信设备的分布和机房面积、通信设备的抗扰度及设备的接地方式选择等电位连接方方式。
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3、接地电阻的规定
通信局(站)采用联合接地方式后,其接地电阻的大小成为通信局(站)接地系统必须重点关注的问题,因为其接地电阻值必须应满足各功能接地系统的相应要求。事实上,就是要求联合接地方式的接地电阻值越小越好。实际上,对于通信局(站)联合接地方式的接地电阻值,我国通信局(站)防雷与接地工程设计规范的标准,根据我国的具体工程建设实践,在不断的探究与规定之中。由刚开始的规定具体接地电阻阻值(如YDJ 26-89要求应小于1Ω),到后来不再规定具体阻值要求,而是对接地网的有效面积做出相应的规定。
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通信局(站)采用联合接地方式后,其接地网的建设显得十分重要,因为它是实现通信接地系统达到良好的接地效果的必要保证,在通信局(站)联合接地系统不再考核接地电阻值大小时,却是考核的接地网的有效面积。
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