情境導引雷電災害被稱為是“電子化時代的一大公害”，目前尚沒有任何一種辦法可以全面防止雷電的危害，只能通過各種有效的辦法將雷害的程度降低。通信設施的接地和防雷是通信設施和設備穩定運行的根本保證，在建設維護通信設施的過程中，應該做好通信設施各部分的接地和防雷工作。由于雷擊和電磁感應等各種原因產生的過電壓，時常干擾和破壞通信系統及其設備，深受其害的如交換機、遠端模塊、傳真機、電話機、調制解調器等，也給通信電源系統和設備帶來災害。雷擊不但造成財產損失，甚至威脅維護人員和用戶的人身安全。因此，如何防止雷電過電壓的產生，研究保護通信設備免遭雷害已成為一個重要課題。情境導引雷電災害被稱為是“電子化時代的一大公害”，目前尚沒有1學習目標通信系統的防雷技術具有系統性、綜合性的特點，通過本情境的學習，了解雷電的危害及其預防措施，對防雷系統的組成有比較深入的了解，熟悉各種防雷裝置的種類結構和作用，熟悉電氣接地系統的組成及其各部分的功能，掌握防雷與接地系統的實施細則和維護方法。學習目標通信系統的防雷技術具有系統性、綜合性的特點，通過本2任務指南任務1了解電源系統中的防雷任務2了解雷電的分類及其危害任務3了解防雷裝置、防雷原則及防雷措施任務4認知電氣系統的接地任務6通信局(站)的接地與防雷的實施任務7掌握通信局(站)防雷與接地系統的維護方法任務指南任務1了解電源系統中的防雷3任務1了解電源系統中的防雷接地與防雷是通信電源系統的重要組成部分，它不但直接影響供電系統的正常運行和通信質量，而且還起到保護電源裝置設備和人身安全的作用。正確的接地既能抑制外部來的電磁騷擾，又能防止本身向外部發射電磁波，正確接地是提高通信電源設備電磁兼容性的有效手段之一。接地也是防止雷害的重要措施。任務1了解電源系統中的防雷接地與防雷是通信電源系統的重要4資訊1雷電的形成雷電是一種大氣物理現象，是不受人類的意識控制的，人們目前不可能通過現有的控制手段或方法對雷電的產生進行掌控。雷電的產生始于雷云的形成。雷云形成的根本原因是含水蒸氣的氣流運動。密集于大地上空的帶有大量正電荷或負電荷的云，稱為雷云。當雷云中的電荷聚集量很大且具有較高的電場強度時，周圍的正、負雷云之間或雷云與大地之間，可能發生強烈的放電現象，稱這為雷電現象。資訊1雷電的形成雷電是一種大氣物理現象，是不受人類的意識控5習慣上把大地的電位視為零，雷云的電位遠高于大地的電位，由于靜電感應而使大地感應出大量的與雷云電荷異號的電荷，兩者類似于一個巨大的空間電容器。雷云中的電荷分布并不均勻，常常形成多處電荷聚集中心，當它的電場強度達到25～30kV/cm時，雷云就開始向大地方向擊穿空氣，形成一個導電的空氣通道，稱為雷電先導。當雷電先導進展到離地面100～300m時，地面上感應出來的異性電荷也在相對集中，尤其是向地面上較高的突出物上集中，于是形成了迎雷先導。迎雷先導和雷電先導在空中相互靠近，當兩者接觸時，正、負電荷強烈中和，出現極大的電流并伴有雷鳴和閃光，這就是雷電的主放電階段，時間很短，一般為50～100μs。主放電階段過后，雷云中的剩余電荷沿主放電通道繼續流向大地，稱為放電的余輝階段，時間為0．03～0．15s，但電流為幾百安。習慣上把大地的電位視為零，雷云的電位遠高于大地的電位，由于6資訊2雷電防護基本原理在不同的季節，不同的地區和不同的氣候環境，雷電分布的規律也不盡相同，然而潮濕的地區比冷而干燥的地區雷暴多。一個地區有無雷暴，是由內因（氣象）決定的。但是有了雷暴，具體選擇哪一處落雷，則受外界條件的影響較大。從地質條件看，土壤電阻率相對值小，利于電荷的很快積聚。大片土壤電阻率較大時，局部小的地方容易落雷；土壤電阻率突變的地方，最易遭受雷擊。從地形上看，要利于雷雨云的形成與相遇。落雷概率的分布是：山的東南坡多于山的西北坡，這是因為海洋潮濕空氣從東南進入大陸后，經暴曬悶熱，遇山抬升而出現雷雨。資訊2雷電防護基本原理在不同的季節，不同的地區和不同的氣候環7從地物上看，要利于雷雨云與大地建立良好的放電通道。空曠地中的孤立建筑物，建筑群中的高聳建筑物容易受雷擊；排出導電塵埃的廠房及廢氣管道容易落雷；屋頂為金屬結構，地下埋有大量金屬管道，內部存放大型金屬設備的廠房，易受雷擊；建筑物中，個別特別潮濕的建筑，如牛馬棚、冰庫等易遭雷擊；尖屋頂及高聳建筑物易受雷擊，如水塔、煙囪、天窗、旗桿、消防梯等；屋旁大樹、接收天線、山區輸電線等易受雷擊。在通信設施中，雷電一般通過通信鐵塔、天饋線、電力電源線、進出局信號線、光纜、空間電磁場感應等途徑進入通信局（站），對通信設備設施造成破壞。從地物上看，要利于雷雨云與大地建立良好的放電通道?？諘绲刂械?由于目前人們還無法控制雷電的產生，所以還不能夠從根本上消除雷電的危害。但是，人們可以通過采取相應的防護措施，使通信電源系統和通信設備設施得到較好的保護。雷電的破壞性作用極強，主要是因為它要把雷雨云蘊藏的能量在短短幾十微秒的時間以內釋放出來，瞬間功率極其巨大。針對雷電的入侵途徑，人們采取的措施分兩個方面，一是采用“泄放”的辦法，人為的給雷電電流提供一條分流通道；二是采取“阻隔”的辦法，加強通信設備的絕緣能力，提高抗雷擊的效果。由于目前人們還無法控制雷電的產生，所以還不能夠從根本上消除雷9任務2了解雷電的分類及其危害雷電是一種自然現象，其破壞作用有兩種，一種是雷電直接擊在建筑物或用電設備上，這種叫做直擊雷過電壓或直擊雷。另一種是雷電的靜電感應或電磁感應所引起的過電壓叫做感應過電壓或感應雷。任務2了解雷電的分類及其危害雷電是一種自然現象，其破壞作用10資訊1直擊雷及其危害直擊雷是帶電雷云對地閃擊時的放電現象。主要表現形式為：一是通信局(站)的建筑物遭到直接雷擊，雷電流沿接閃器、引下線和接地體泄放時將導致地電位升高，可能出現反擊設備的現象；二是通信系統的外引線在通信局(站)內部或距離很近的地方遭到直接雷擊或雷擊發生在這些外引線附近時，將發生高電位和大電流引入現象。例如雷擊鐵塔時，將有部分雷電流和高電位沿饋線進入到機房內設備中。資訊1直擊雷及其危害直擊雷是帶電雷云對地閃擊時的放電現象。11直擊雷主要對室外物體產生破壞作用，所以把防直擊雷的系統稱為外部防雷系統。直擊雷造成建筑物損壞和人員傷亡是由于幾十至一二百千安的雷電流產生強大的電磁效應、熱效應、機械效應引起的。巨大的沖擊電流形成瞬態過電壓波，擊穿設備絕緣層，造成物體炸裂、導體熔毀等。另外，由于電源與電子設備是相連的，且接地系統也是相連的，在避雷針上引下的雷電流經引下線、接地器與通信系統的接地直接或經大地間接相連。部分雷電流進入電纜，并通過電纜進入電子設備形成瞬態過電壓波，使電子設備損壞，這種現象經常在高雷害地區引發事故。直擊雷主要對室外物體產生破壞作用，所以把防直擊雷的系統稱為12雷電襲擊架空輸電線、通信線、各種金屬管線、天線等，在線路上產生的高電位、大電流的雷電流沖擊波沿著這些導體侵入建筑物內，雷電侵入波會破壞通信設備。雖然配電系統采用了架空避雷線等防護措施，但并不能完全消除雷擊時瞬態過電壓，仍有一部分過電壓對低壓系統的用電設備，特別是計算機、電子系統造成危害。雷電襲擊架空輸電線、通信線、各種金屬管線、天線等，在線路上13資訊2感應雷及其危害感應雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電時，在附近的戶外傳輸信號線路、地埋電力電纜、設備間的連接線上產生電磁感應并侵入設備，使串聯在線路中間或終端的電子設備遭受危險電壓或電流。雷擊通信線路附近地面時，強電流產生強磁場會在通信線路中引起電荷束縛和瞬間釋收，形成幅值很高的瞬態過電壓。雷擊避雷針時，附近導線也會感應出很高的過電壓。由于雷電流的反擊和電磁耦合，在通信線路、信號控制線路、射頻傳輸線路形成瞬態過電壓，并以流動波的形式沿線路傳播，侵襲微電子設備。資訊2感應雷及其危害感應雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電時14感應雷雖然沒有直擊雷猛烈，但其發生的幾率要比直擊雷高得多。感應雷不論是雷云對地閃擊還是雷云之間的閃擊，都可能發生并造成災害。哪怕是一次雷閃擊都可以在較大范圍內的多個電子設備間產生感應雷過電壓現象，并且這種感應高壓可以通過通信局（站）的供電線和信號中繼線引入，并通過傳輸使雷害范圍擴大。地處高雷害地區，瞬態過電壓的破壞性經常造成通信主設備的損壞。感應雷發生時一般對室內的用電設備產生破壞作用，因此把防止感應雷和雷電電磁脈沖波（LEMP）破壞的系統稱為內部防雷系統。感應雷雖然沒有直擊雷猛烈，但其發生的幾率要比直擊雷高得多。感15任務3了解防雷裝置、防雷原則及防雷措施

資訊1防雷裝置在防雷處理過程中，首先要設法攔截雷電或吸引閃電，這個裝置就是避雷針。避雷針其實就是防雷裝置的接閃器。防雷裝置是指接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護器(SPD)及其他連接導體的總和。建筑防雷系統由避雷針(或避雷帶、避雷網)、建筑鋼框架、接地引入線和接地網構成，而通信局(站)的電源及其他通信設備防雷保護一般采用電涌保護器。一般將建筑物的防雷裝置分為外部防雷裝置和內部防雷裝置兩大類。外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成，即傳統的防雷裝置。內部防雷裝置主要用來減小建筑物內部的雷電流及其電磁效應，如采用電磁屏蔽、等電位連接和裝設SPD等措施，防止雷擊電磁脈沖可能造成的危害。任務3了解防雷裝置、防雷原則及防雷措施

資訊1防雷裝置16

1．接閃器接閃器就是專門用來接受雷閃的金屬物體。接閃的金屬桿稱為避雷針，接閃的金屬線稱為避雷線或架空地線，接閃的金屬帶、金屬網稱為避雷帶或避雷網。所有的接閃器都必須經過引下線與接地裝置相連。（1）避雷針避雷針一般用鍍鋅圓鋼或鍍鋅焊接鋼管制成。它通常安裝在構架、支柱或建筑物上，其下端經引下線與接地裝置焊接。由于避雷針高于被保護物，又和大地直接相連，當雷云先導接近它時，它與雷云之間的電場強度最大，所以可將雷云放電的通路吸引到避雷針上并經引下線和接地裝置將雷電流安全地泄放到大地中去，使被保護物體免受直接雷擊。1．接閃器17（2）避雷線避雷線架設在架空線路的上邊，用以保護架空線路或其他物體(包括建筑物)免受直接雷擊。由于避雷線既架空又接地，所以又叫做架空地線。避雷線的原理和功能與避雷針基本相同，其保護范圍按GB50057—1994((建筑物防雷設計規范》規定的方法計算。（3）避雷帶和避雷網避雷帶和避雷網普遍用來保護較高的建筑物免受雷擊。避雷帶一般沿屋頂周圍裝設，高出屋面100～150mm，支持卡間距離1～1．5m。避雷網除沿屋頂周圍裝設外，需要時屋頂上面還用網鋼或扁鋼縱橫連接成網。避雷帶和避雷網必須經引下線與接地裝置可靠地連接。（2）避雷線18

2．避雷器避雷器是一種過電壓保護設備，用來防止雷電所產生的大氣過電壓沿架空線路侵入變電所或其他建筑物內。避雷器也可以限制內部過電壓。避雷器與被保護設備并聯且位于電源側，其放電電壓低于被保護設備的絕緣耐壓值。當過電壓沿線路侵入時，將首先使避雷器擊穿并對地放電，從而保護了后面的設備，如圖8-1所示。避雷器的形式主要有閥式、排氣式、角式和金屬氧化物式等。2．避雷器19圖8-1避雷器的連接圖8-1避雷器的連接20（1）閥式避雷器閥式避雷器一般用作電力變壓器高壓側的防雷。閥型避雷器如圖8-2所示。它由火花間隙和閥片(非線性電阻盤)串聯組成，封裝在瓷套管內?；鸹ㄩg隙由銅片制成，每對間隙用云母墊來隔開。正常情況下，火花間隙可阻止線路上的工頻電流通過，在雷電過電壓作用下，火花間隙被擊穿放電。閥片是用陶料粘固起來的電工用金剛砂顆粒組成的，在正常情況下，火花間隙對工頻電流處于斷路狀態，正常電壓時閥片電阻很大；但在過電壓時，閥片電阻很小。因此，當線路上出現過電壓時，火花間隙被擊穿，閥片能使雷電流順暢地向大地泄放。當過電壓消失后，線路上恢復工頻電壓時，閥片則呈現很大的電阻，使火花間隙絕緣迅速恢復而切斷工頻續流，從而保護線路恢復正常運行。（1）閥式避雷器21(a)FS4-10型(b)FS-0.38型l-上接線端；2-火花間隙；3-云母墊圈；4-瓷套管5-閥片6-下接線端圖8-2閥型避雷器(a)FS4-10型(b)FS-0.3822根據放電間隙有無并聯電阻，可分為沒有并聯電阻的FS型和有并聯電阻的FZ型。有電阻并聯時，可使每個放電間隙的電壓均勻，改善消弧性能。需要說明的是：當雷電流流過閥片電阻時要形成電壓降，這就是殘余過電壓，稱為殘壓。殘壓要加在被保護設備上，因此殘壓不能超過設備絕緣允許的耐壓值，否則可能擊穿設備絕緣。變配電所內一般采用這種避雷器。根據放電間隙有無并聯電阻，可分為沒有并聯電阻的FS型和有并23（2）排氣式避雷器排氣式避雷器又叫管型避雷器（或稱氣體放電管），它由產氣管、內部間隙和外部間隙等3部分組成。當線路發生過電壓時，外部間隙和內部間隙都被擊穿，將雷電流泄入大地。隨之而來的工頻續流(每當間隙被雷電過電壓擊穿后，在工頻電壓作用下將有電流繼續通過已電離的間隙，這個電流稱為工頻續流)也在管內產生電弧，使產氣管內產生高壓氣體從環形管口噴出，強烈吹弧，在電流第一次過零時，即可滅弧。這時外部間隙的空氣恢復了絕緣，使避雷器與電力系統隔離，恢復正常運行。排氣式避雷器具有殘壓小的突出優點，簡單經濟，但動作時有氣體吹出，所以一般只用于戶外線路。（2）排氣式避雷器24（3）角式避雷器(保護間隙)

角式避雷器又稱保護間隙。它是一種最簡單的過電壓保護設備，簡單經濟、維護方便，但是保護性能差、滅弧能力小，容易造成接地或短路故障，因此一般要求裝設備自動重合閘裝置(ARD)與之配合，以提高供電可靠性。（4）金屬氧化物壓敏電阻(MOV)

金屬氧化物壓敏電阻又叫氧化鋅避雷器，它是通信電源設備常用的主要避雷器。它由壓敏電阻片構成，具有優良的閥特性，在工頻電壓下，呈現極大的電阻，能迅速有效地阻斷工頻續流；在過電壓下，電阻很小，能很好地泄放雷電流。金屬氧化物避雷器還有體積小、重量輕、結構簡單、殘壓低、響應快等優點。（3）角式避雷器(保護間隙)25資訊2通信電源系統的防雷保護原則通信電源系統的防雷保護采用分區保護和多級保護措施。根據IEC1312-1《雷電電磁脈沖的防護》第一部分的一般原則，應將一個易遭雷擊的區域按照通信局（站）建筑物內外、通信機房及被保護設備所處環境的不同，由外到內把被保護區域劃分為不同的防雷區（LPZ），由外而內依次為LPZ0、LPZ1、LPZ2等。各區域不同雷電電磁脈沖嚴重程度也不同，相應的防護對策也不一樣。防雷保護區劃分如圖8-3所示。各區以其交界處的電磁環境有明顯改變作為劃分不同防雷區的特征。資訊2通信電源系統的防雷保護原則通信電源系統的防雷保護采用分26圖8-3防雷保護區劃分圖8-3防雷保護區劃分27防直擊雷區LPZ0A：本區內的各物體都可遭到直接雷擊，同時在本區內雷電產生的電磁場能自由傳播，本區內的電磁場沒有衰減。防間接雷區LPZ0B：本區內的各物體都在接閃器的保護范圍內，不可能遭到直接雷擊，流經各導體的雷電流比LPZ0A減少，但本區內電磁場沒有衰減。防雷電電磁脈沖沖擊區LPZ1：本區內的各物體在建筑物內，不可能遭到直接雷擊，流經各導體的電流比LPZ0B區進一步減小，本區內的電磁場已經衰減，衰減程度取決于屏蔽措施。防直擊雷區LPZ0A：本區內的各物體都可遭到直接雷擊，同時28后續防雷區LPZ2：如果需要進一步減小所導引的電流和/或電磁場，就應再分出后續防雷區，并按照保護對象的重要性及其承受浪涌的能力作為選擇后續防雷區的條件。通常，防雷區劃分級數越多，電磁環境的參數就越低。除分區原則外，防雷保護也要考慮多級保護的措施，因為在雷擊設備時，設備第一級保護元件動作之后，進入設備內部的過電壓幅值仍相當高，只有采用多級保護才足以把外來的過電壓抑制到電壓很低水平，以保護設備內部集成電路等元件的安全。如果設備的耐壓水平較高，可采用二級保護，但當設備可靠性要求很高、電路元件又極為脆弱時，則應采用三級或四級保護。后續防雷區LPZ2：如果需要進一步減小所導引的電流和/或電磁29

1．一級過電壓保護——低壓電力電纜防雷保護在低壓電力電纜饋電至交流配電屏前約12m處，設第一級保護。一級過電壓保護器通常采用60～120kA(8/20μs波形)的氧化鋅防雷箱，一般安裝在低壓配電柜的電源入口或變壓器低壓側，三根相線L1、L2、L3和零線N對地分別裝設防雷器(限壓型電涌保護器)，防雷器的公共點和PE線相連。其主要用途是攔截由供電線路直接進入的雷電過壓。為了防火和切斷后續電流，在保護器各相引線上必須串接空氣開關或熔絲，其大小要小于前級熔絲。特別要注意的是，所串接的開關或熔絲必須小于系統的短路故障電流，否則在保護器故障時無法起到保護作用。1．一級過電壓保護——低壓電力電纜防雷保護30為防止電源電壓波動造成的過電壓保護的非正常損壞，在供電電壓不穩定的地區，選擇動作電壓較高的過電壓保護器(交流有效值為320～385V)。如果保護器接地點與變壓器地網相互連通時，宜將各相保護器直接對地連接；保護器接地點與變壓器地網不連通時，應將各相保護器先對零線連接，再對地連接。為防止電源電壓波動造成的過電壓保護的非正常損壞，在供電電壓31

2．二級過電壓保護——交流屏內防雷保護第二級防雷設在低壓交流配電屏內，同樣在相線與地之間、零線與地之間接防雷器(限壓型電涌保護器)。防雷器宜串接保險絲，以利防火。二級過電壓保護器通常采用15～40kA(8/20μs波形)的氧化鋅保護器，一般安裝在電源柜內的電源入口處。它的主要作用是降低一級過電壓保護器的雷電殘壓，消除一、二級保護器間線路感應的雷電過壓，防止地網的電位不平衡。一般可使用32A空氣開關做保護，對TN系統宜采用4個氧化鋅模塊對地連接，對TT系統宜采用3+NPE的連接方式。有動力監控系統時，可選用遙信模塊。工作電壓的選取與一級相同。2．二級過電壓保護——交流屏內防雷保護32

3．三級過電壓保護——整流器防雷保護當設備配置分散或有較高要求時，可增加第三級保護。第三級過電壓保護器一般安裝在設備電源入口處，如整流模塊的輸入端(在整流模塊的內部)或UPS的輸入端。可根據情況選用氧化鋅、半導體放電管(SAD)等器件，通流量為10～15kA。這級防雷器(限壓型電涌保護器)的每極通流量約5kA，殘壓為600V左右。3．三級過電壓保護——整流器防雷保護33

4．四級保護——直流電源的過電壓保護直流過電壓保護器一般安裝在直流屏、直流配電盤內，多采用10～15kA氧化鋅過電壓保護器，并串接16A空氣開關作保護。其主要作用是防止直流線路上的雷電感應，消除地網電位不平衡的影響。在直流保護器的安裝過程中要充分做好絕緣保護，以避免發生短路。開關電源(－48V系統)輸出的直流負饋線、MDF與程控交換機間的直流電力線負極或交換機控制中心的微機及遠程監控系統被控處理機前的電源逆變器直流電源負饋線，均應進行防雷保護，即對地加裝限壓型電涌保護器，其標稱工作電壓不小于70V，通流容量應大于15kA，且帶保險絲功能。4．四級保護——直流電源的過電壓保護34

5．通信電源防護應注意的問題（1）進出通信局(站)的一般電力線的防護進局電力電纜的防雷容易引起重視，而其他進出通信站的電力線常常被忽視，如照明路燈線、塔燈電力線、非通信設施租用通信電力線等。現在宜采用太陽能塔燈，可減少一個雷擊入侵渠道。其他出局電力線應在防雷系統的保護范圍內，否則應采取專門的防雷措施。（2）避雷器的安裝避雷器的防雷能力與安裝方式有密切關系，主要是引線電感會產生額外的殘壓，應盡可能地縮短電力線與避雷器的連線和避雷器與接地匯接板連線的長度。5．通信電源防護應注意的問題35（3）多級避雷器的連接布置多級避雷器可減小引線電感帶來的額外殘壓，因為前級避雷器已將大部分雷電流泄放入地，在后級的避雷器只泄放少部分雷電流，雷電流的減小必然導致引線上的附加殘壓減小。為保證避雷器由前到后順序泄放，避雷器的動作電壓應是后級不高于前級。避雷器之間的電力電纜長度不小于15m。（4）電力電纜耐雷電沖擊指標高、低壓電力電纜耐雷電沖擊指標見表8-1。（3）多級避雷器的連接36表8-1電力電纜耐雷電沖擊指標電力電纜類型額定電壓(V)模擬雷電沖擊電壓渡電壓峰值(kV)(1．2/50μs)高壓電力電纜1000075660060低壓電力電纜220/3806表8-1電力電纜耐雷電沖擊指標電力電纜類型額定電壓(37資訊3電源系統的過電壓保護通信電源用電涌保護器(SPD)是目前通信局(站)用于防止雷電流、操作過電壓對通信設備破壞的保護器件。電涌保護器分為開關型SPD、限壓型SPD和組合型SPD。開關型SPD安裝在通信局(站)外，一般用在LPZ0B～LPZ1區，作為電源系統的防雷，可疏導10/350μs的模擬雷電沖擊電流。限壓型SPD安裝在建筑物內，一般用在LPZ1和LPZ2區至n區。限壓型SPD一般由氧化鋅壓敏電阻或半導體放電管等元器件組成。組合型SPD一般由氧化鋅壓敏電阻與濾波器或半導體放電管與氧化鋅壓敏電阻等電路組成。在開關型和限壓型SPD中，常用的器件包括氣體放電管、氧化鋅壓敏電組(MOV)和半導體元器等。它們的構成、特點和應用見表8-2。資訊3電源系統的過電壓保護通信電源用電涌保護器(SPD)是38表8-2SPD常用器件的構成、特點和應用器件名稱構成特點應用氣體放電管密封于放電介質中的一個或多個放電間隙，外殼為玻璃或陶瓷，分為二極管、三極管和五極管標稱直流擊穿電壓只表明直流狀態下的動作電壓，并非雷擊下的保護電壓。沖擊擊穿電壓在1kV左右(1kV/s)。耐流能力較大、體積小、極間電容較小且穩定。比半導體元器件響應時間慢可作為第一級或第二級保護元器件用氧化鋅壓敏電阻(MOV)氧化鋅摻以少量氧化鉍、氧化鈷等其他金屬氧化物，經陶瓷工藝制作而成對電涌有極快的響應速度(25ns)，保護范圍為4～2800V，沖擊電流可達20A～50kA。不僅對雷電浪涌進行保護，也可以限制異常過電壓，其良好的陡坡特性對電力變壓器也可起到保護作用可應用在第一級或第二級保護上半導體元器件(SAD)包括齊納二極管、開關二極管等不同種類的器件性能大致相同，只在限幅電壓等級和耐沖擊能力上稍有不同。響應速度快、限幅電壓低，是保護半導體電路的理想器件。缺點是耐流能力低可應用在第三級保護上表8-2SPD常用器件的構成、特點和應用構成39

1．SPD的基本參數（1）標稱導通電壓標稱導通電壓指在施加恒定1mA直流電流情況下，金屬氧化物壓敏電阻(MOV)的啟動電壓。（2）SPD的標稱放電電流

SPD的標稱放電電流用于劃分SPD等級，具有8/20μs或10/350μs模擬雷電波的放電電流。（3）沖擊通流容量（最大通流容量Imax）

SPD不發生實質性破壞，每線(或單模塊)對地通過規定次數、規定波形的最大限度的電流峰值。沖擊通流容量一般大于標稱放電電流的2．5倍。1．SPD的基本參數40（4）SPD殘壓SPD殘壓指雷電放電電流通過SPD時，其端子間呈現的電壓峰值。（5）最大持續運行電壓Uc最大持續運行電壓Uc是SPD運行中能持久耐受的最大直流電壓或工頻電壓有效值。常用系列為：45、52、75、85、150、175、275、320、385、420、460、510、600V。（4）SPD殘壓41

2．SPD的選擇（1）對SPD的一般要求①選擇SPD應在同一測試指標下，考慮SPD所選元器件的參數及元器件的組合方式。②SPD的選擇應考慮通信局(站)遙信及遙控的需要。③用于交流配電系統保護的限壓型電源SPD，標稱導通電壓一般為Un=2．2U(U為運行工作電壓)。對于直流配電系統保護用的限壓型SPD，其標稱導通電壓一般按Un≥1．2U(U為運行工作電壓)選擇。2．SPD的選擇42（2）對通信電源用SPD的要求①選用限壓型SPD時，必須考慮通信局(站)供電電源的不穩定等因素；對SPD的標稱導通電壓、標稱放電電流、沖擊通流容量、限制電壓、殘壓等參量，根據工程的具體情況進行選擇。②通信局(站)采用的電源用模塊式SPD，應具有的功能包括：SPD模塊損壞告警、遙信、SPD模塊替換、熱容和過流保護。③通信局(站)采用的電源用箱式SPD，根據具體情況，應具有的功能包括：SPD劣化指示、SPD損壞告警、熱容和過流保護、遙信、保險跳閘告警和雷電記數(可根據工程要求選擇)。④混合型SPD在標稱放電電流40kA時殘壓應小于1kV。⑤開關型SPD應具有高能泄放、殘壓在2～4kV范圍內，響應時間小于100ns。（2）對通信電源用SPD的要求43（3）監控系統的網絡數據線用SPD①監控系統的網絡數據線用SPD應滿足各類接口設備傳輸速率的要求，SPD接口的線位、線排、線序應與被保護設備接口兼容。設計時在滿足設備傳輸速率條件下，應采用由半導體放電管組成的SPD。②監控系統的網絡數據線用SPD的標稱放電電流應大于等于3kA，若采用半導體放電管器件組成的SPD標稱放電電流應大于等于300A。（3）監控系統的網絡數據線用SPD44資訊4通信電源防雷系統的組成綜合通信局(站)電源系統防雷與接地組成如圖8-4所示。建筑物外的設備采用A級保護，LPZ0區與LPZ1區的交界處為B級保護，1區與2區的交界處為C級保護，2區內重要設備前端為D級保護。圖中A、B、C、D為交流電源浪涌保護器，E為直流電源浪涌保護器。資訊4通信電源防雷系統的組成綜合通信局(站)電源系統防雷與45圖8-4綜合通信局(站)電源系統防雷與接地組成圖8-4綜合通信局(站)電源系統防雷與接地組成46安裝在建筑物外的電源用SPD，應能疏導10/350μs的模擬雷電沖擊電流；安裝在建筑物內的電源用SPD，應能疏導8/20μs的模擬雷電沖擊電流。外部防雷裝置由接閃器、引下線、和接地裝置組成，主要用于直擊雷的防護；內部防雷裝置由等電位連接系統、屏蔽系統、浪涌保護器等組成，主要用于減小和防止雷電流產生的電磁危害。電力變壓器高、低壓側都應裝避雷器，如圖8-5所示。避雷器應盡量靠近變壓器裝設。在高壓側一般采用閥型避雷器(交流無間隙氧化鋅避雷器)，而低壓側采用電涌保護器。兩側均作Y形連接，它們的匯集點與變壓器外殼接點一起組合，就近接地。安裝在建筑物外的電源用SPD，應能疏導10/350μs的模47圖8-5電力變壓器的防雷保護圖8-5電力變壓器的防雷保護48從架空高壓電力線終端桿引入通信局(站)的10kV高壓電力線，必須更換為金屬鎧裝電力電纜，鎧裝電纜長度應大于200m，宜全程埋地引入。鎧裝層兩端應就近接地。在架空高壓電力線終端桿與鎧裝電纜的接頭處，三相電力線應分別就近對地加裝額定電壓為12．7kV的交流無間隙氧化鋅避雷器；地處中雷區以上的通信局(站)，避雷器應采用標稱放電電流大于20kA的交流無間隙氧化鋅避雷器(強雷電避雷器)。從架空高壓電力線終端桿引入通信局(站)的10kV高壓電力49資訊5通信電源系統防雷保護的主要措施為了防止通信電源系統和人身遭受雷害，應采取以下的防雷措施。

1．將雷電疏導入地重視接地系統的建設和維護。電信局(站)的防雷保護措施，首先要做好全局接地系統的工事，防雷接地是全局接地的一部分，做好整個接地系統才能讓雷電流盡快入地，避免危及人身和設備安全。電信建筑物屋頂上設置避雷針和避雷帶等接閃器與建筑物外墻上下的鋼筋和柱子鋼筋等結構相連接，再接到建筑物的地下鋼筋混凝土基礎上組成一個接地網。這個接地網與建筑物外的接地裝置，如變壓器、油機發電機、微波鐵塔等接地相連接，組成電信設備的工作接地、保護接地、防雷接地合用的聯合接地系統。資訊5通信電源系統防雷保護的主要措施為了防止通信電源系統和50在已建的通信局(站)中，應加強對聯合接地的維護工作，定期檢查焊接和螺絲加固處是否完好，建筑物和鐵塔的引下線是否受到銹蝕，影響防雷作用。還應根據《電信電源維護規程》規定，定期對避雷線和接地電阻進行檢查和測量。

2．采用等電位原理，聯合接地等電位原理是防止遭受雷擊時產生高電位差的使人身和設備免遭損害的理論根據，通信局(站)采用聯合接地，即將天線鐵塔接地、工作接地、通信建筑物的公共接地等置于同一電位。把建筑物鋼筋結構組成一個呈法拉第籠式的均壓體，使各點電位分布比較均勻，則工作人員和設備安全將得到較好的保障，而且對電信設備也起到屏蔽作用。

3．采用分區保護和多級保護根據防雷分區的原則，將建筑物按防雷區不同作符合要求的等電位連接，如圖8-6所示。在已建的通信局(站)中，應加強對聯合接地的維護工作，定期檢51圖8-6建筑物防雷區劃分和等電位連接圖8-6建筑物防雷區劃分和等電位連接52我國YD/T944—2007通信行業標準《通信電源設備的防雷技術要求和測試方法》中規定，與戶外低壓電力線相連接的電源設備入口處應符合沖擊電流波幅值≥20kA的防雷要求。說明在防直擊雷區LPZ0A進入防間接雷區LPZ0B時的要求。隨著通信設備的大規模應用，單一的雷害防護體系（無源防護，它是指與系統電源無直接電氣連接的防護系統）已不能滿足現代通信網絡安全的要求，應轉為三維防護（有源和無源防護，即與系統電源無直接電氣連接的防護和與系統電源有直接電氣連接的防護系統組合的立體空間防護系統）。三維防護包括防直擊雷、防感應雷電、防地電位反擊、防靜電直擊、過電壓感應以及操作引起的瞬間過電壓影響等多方面的防護，即根據空調、數字程控、光電傳輸、交直流電源等所有微電子設備的不同功能、不同受保護程度和所屬保護層確定防護要點做分類保護。根據雷電、強電、靜電和操作瞬間過電壓的危害的可能通道，從電源線到數據通信線路都應該采用多級防護。我國YD/T944—2007通信行業標準《通信電源設備的53

4．加裝電涌保護器(SPD)

電涌保護器(SPD)是抑制傳導來的線路過電壓和過電流裝置，包括放電間隙、壓敏電阻、二極管、濾波器等。放電間隙、壓敏電阻電涌保護器也稱為避雷器，正常時呈高阻抗，并聯在設備電路中，對設備工作無影響，當受到雷擊時，能承受強大雷電流浪涌能量而放電，呈低阻抗狀態，能迅速將外來沖擊過量能量全部或部分泄放掉，響應時間極快，瞬間又恢復到平時高阻狀態。4．加裝電涌保護器(SPD)54資訊6基站防雷及運行維護現代通信基站的防雷保護主要有三道防線，一是外部保護，將絕大部分雷電流直接引入地下泄散；二是內部保護，即阻塞沿電源線或數據線、信號線侵入波危害設備；三是過電壓保護，限制被保護設備上雷電過電壓幅值。這三道防線相互配合，各盡其職，缺一不可。資訊6基站防雷及運行維護現代通信基站的防雷保護主要有三道防55

1．外部防雷系統一般防止雷擊破壞是通過避雷裝置即避雷針、引下線和接地網絡構成完整的電氣通路后，將雷電流泄入大地。然而避雷針、引下線和接地裝置的導通只能保護安裝避雷針的物體本身免受直擊雷的損毀，但雷電會透過多種形式及途徑破壞電子設備。對通信基站而言，天饋線系統和機房建筑物容易遭受到直擊雷的襲擊，可以通過合理設計避雷針的保護角和良好的接地系統起到保護作用。但需要說明，避雷針必須足夠可靠，并且有接地電阻盡量小的引下線和接地裝置與其配套，否則，它不但起不到避雷的作用，反而會增大雷擊的損害程度。避雷器與接地裝置之間的金屬導體稱為引下線。將避雷針通過引下線與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把由避雷針和網絡屏蔽引來的雷電電流盡快地放瀉到大地中去，以保護人員、設備和通信基站的安全。1．外部防雷系統56所謂接地網，是把需要接地的各系統統一接到一個地網上或者把各系統原來的接地網通過地下或者地上用金屬連接起來，使它們之間成為電氣相通的統一接地網。在接地處理過程中，一定要有一個良好的接地系統，因為所有防雷系統都需要通過接地系統把雷電流泄入大地，從而保護設備和人身安全。如果基站接地系統做得不好，不但會引起設備故障，燒壞元器件，嚴重的還將危害工作人員的生命安全。另外防干擾、防靜電等問題都需要建立良好的接地系統來解決。一般整個基站的接地系統有建筑物地網、鐵塔地、電源地、邏輯地(也稱信號地)、防雷地等。當各地網之間必須獨立時，如果相互之間距離達不到規范要求的話，則容易出現地電位反擊事故。當各接地系統之間的距離達不到規范的要求時，應盡可能連接在一起，如實際情況不允許直接連接的，可通過地電位均衡器實現等電位連接。所謂接地網，是把需要接地的各系統統一接到一個地網上或者把各57

2．內部防雷系統有可靠的外部防雷措施的同時，更需要完善內部防雷措施。在外部防雷措施中，避雷設施在雷電發生的瞬間，接地引下線會有很大的瞬變電流通過。也就是說在周圍會產生很大的雷電磁脈沖波(LEMP)，此時就需要內部防雷措施。內部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等電位連接3部分組成。2．內部防雷系統58通信基站內部防雷工程涉及面較寬，歸納起來有高電壓引入和電磁脈沖波，其中危害最大的是高電壓引入。高電壓引入是指雷擊產生的高電壓通過金屬線引入到其他地方和室內，造成破壞的雷害現象。高電壓引入的途徑有二種：一是雷擊直接擊中金屬導線，讓高壓雷電以波的形式沿著導線兩邊傳播而引入室內；二是來自感應雷的高電壓脈沖，即由于雷雨云對大地放電或雷雨云之間迅速放電形成的靜電感應和電磁感應，感生出幾千伏到幾十千伏甚至數百千伏的地電位反擊，這種反擊會沿著電力系統的零線、保護接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內或傳播到更大的室內范圍，造成大面積的危害。通信基站內部防雷工程涉及面較寬，歸納起來有高電壓引入和電磁59

3．過電壓保護所謂的過電壓保護就是限制被保護設備上雷電過電壓幅值。根據IEC1312制定的雷電電磁脈沖防護標準，用對電源部分和信號部分安裝電源類SPD和通信網絡類SPD(瞬態過電壓保護器)進行過電壓保護。SPD是保護電子設備在受雷電閃擊或者其他干擾造成浪涌過電壓危害的有效手段。對于正常工作狀態下的低壓系統，安裝SPD后要求不會對原有系統和原有設備工作特性造成影響；對于出現浪涌等非正常工作狀態的低壓系統，SPD應及時對浪涌做出反應，通過SPD限制瞬態過電壓和分走浪涌電流的特性，將過電壓降到IEC60664—1規定的各類別不同設備耐沖擊過電壓額定值以下。對于經歷了非正常狀態的低壓系統，即經過浪涌后恢復正常狀態的SPD，應恢復其高阻抗特性，并采取措施防止或抑制電力線上的續流。當浪涌電壓超過設計的最大承受能力和放電電流容量時，SPD可能會失效或被損壞。3．過電壓保護60

SPD的失效模式大致分為開路和短路兩種方式。處于開路模式時，被保護設備將不再受保護。這時，因為處于開路模式的SPD對系統本身不會產生影響，很難發現SPD已失效。為了保證在下一次浪涌到來之前，能將失效的SPD替換掉，要求SPD必須具備失效指示的功能。處于短路模式時，短路電流由配電系統流向失效的SPD，失效的SPD通常并未完全短路且有一定阻抗，在開路前將產生熱能引起燃燒，此時，對處于短路失效模式的SPD要求安裝一個合適的脫離裝置(斷路器)，使被保護系統與失效的SPD發生脫離。雷電會導致多種不同形式的危害，沒有任何一種產品或技術可以同時防止雷電所有形式的危害，因此防雷是一項系統工程，不僅需要通信公司相關人員從思想上高度重視，更重要的是在實際操作過程中從構筑物雷電防護、暫態過電壓浪涌抑制以及有效的連接和接地等幾方面綜合考慮防雷措施，才能達到理想的防雷效果。SPD的失效模式大致分為開路和短路兩種方式。處于開路模式時61任務4認知電氣系統的接地

資訊1接地及其作用和種類大地有導電性，并具有無限大的容電量。將電力系統或電氣裝置的某一部分經接地線連接到接地體稱為接地。接地體與接地線合稱接地裝置。由地、接地體（或接地電極）、接地引入線、地線排或接地匯流排、接地配線組成的總體稱為接地系統。若干接地體在大地中互相連接則組成接地網。接地線又可分為接地干線與接地支線。按規定，接地干線應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網連接。電力系統中的接地點一般是中性點。任務4認知電氣系統的接地

資訊1接地及其作用和種類大地有導62

1．接地的作用（1）保護人身安全當一個電氣事故發生時，判定事故大小的因素是電流的強度、持續時間和路由。據研究認為，流經人體的電流，當交流在15～20mA以下或直流在50mA以下時，對人身不發生危險。但這樣的電流如果長時間流經人體，仍然會有生命危險。如果超過50mA的交流電流過人的心臟0．1s時，特別危險。100mA左右的電流流經人體時有致命危險。為了避免人體觸電的危險，最簡單有效的措施是接地保護，將電氣設備在正常情況下不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接。下面從接觸電壓和跨步電壓說明接地的保護措施。1．接地的作用63接觸電壓：在接地電流回路上，一人同時觸及兩點間所呈現的電位差，稱為接觸電壓。接觸電壓在愈接近接地體處(或碰地處)，其值愈??；距離接地體處(或碰地處)愈遠，其值愈大。在距接地體處(或碰地處)約20m以外的地方，接觸電壓最大，可達到電氣設備對地電壓?？绮诫妷海寒旊姎庠O備碰殼或電力系統一相碰地時，則有電流向接地體或碰地處的四周流散出去，而在地面上呈現出不同的電位分布。當人的兩腳站在這種帶有不同電位的地面上時，兩腳間(約0．8m)所呈現的電位差稱為跨步電壓。當人的一腳踏在接地體或碰地處時，跨步電壓最大；當人的兩腳站在離接地體或碰地處遠時，跨步電壓小；若距離接地體或碰地處20m以上時，則跨步電壓接近于零。在正常情況下，將電氣設備不帶電的金屬部分與接地極之間作良好的金屬連接來保護人體的安全。接觸電壓：在接地電流回路上，一人同時觸及兩點間所呈現的電位64對于有接地裝置的電氣設備，當絕緣損壞、外殼帶電時，人體接觸外殼，則接地電流將同時沿著接地極和人體兩條通路流過。通常人體的電阻比接地體電阻大數百倍，當接地電阻極小時，流經人體的電流趨近于零，因此人體可避免觸電的危險。（2）保障電氣系統正常運行接地可以防止設備和線路遭受損壞、預防火災和雷擊、防止靜電損害和保障電力系統正常運行。電力系統接地一般在中性點。中性點的接地電阻很小，因此中性點與地間的電位接近于0。當相線碰殼或接地時，其他兩相對地電壓，在中性點不接地系統中將升高為相電壓的倍；在中性點接地的系統中則接近于相電壓，有利于系統穩定運行，防止系統振蕩。通信系統一般采用正極接地，可防止雜音竄入和保證通信設備正常運行。對于有接地裝置的電氣設備，當絕緣損壞、外殼帶電時，人體接觸65

2．接地的種類接地一般分為保護性接地和功能性接地兩類。（1）保護性接地①防電擊接地。為了防止電氣設備絕緣損壞，使平時不帶電的外露導電部分帶電而導致電擊，故將設備的外露導電部分接地。②防雷接地。將雷電流引入大地，防止雷電流使人身或設備遭受雷擊。③防靜電接地。將靜電荷引入大地，防止由于靜電積聚對人體和設備造成危害。④防電蝕接地。地下埋設金屬體作為犧牲陽極或陰極，防止電纜、金屬管道等受到電蝕。2．接地的種類66（2）功能性接地①工作接地。為了保證電力系統運行，防止系統振蕩，保證繼電保護的可靠性，在交流中性點或直流正負極電壓(或正負電壓中點)進行接地。②屏蔽接地。將電氣干擾源引入大地，抑制外來電磁干擾對電子設備的影響，也可以減少電子設備產生的干擾影響其他電子設備。③信號接地。為了保證信號具有穩定的基準電位而設置的接地。④測量接地。為了測量接地系統的電阻值，設置固定的接地網和引入線，作為測量儀表的輔助接地網。（2）功能性接地67資訊2接地系統的組成及各部分的功能1．地接地系統中所指的地，即一般的土地，不過它有導電的特性，并具有無限大的容電量，可以用來作為良好的參考電位。2．接地體（或接地電極）接地體又稱接地電極或地網，是為使電流入地擴散而采用的與土地成電氣接觸的金屬部件。接地體由兩部分組成，一部分為建筑物基礎部分混凝土內的鋼筋，另一部分為圍繞建筑物四周敷設的環形接地電極(由水平電極和垂直電極組成)，二者相互焊接構成一個整體。接地體埋深即接地體上端距地面的距離不小于0．7m。在嚴寒地區，接地體應埋設在凍土層以下。在土壤較薄的山巖地區，可根據具體情況決定接地體埋深，在雨水沖刷下接地體不應暴露于地表。接地體之間所有連接必須使用焊接。焊接點均應作防腐處理(澆灌在混凝土中的除外)。接地體扁鋼搭接處的焊接長度應為寬邊的2倍；采用圓鋼時，應為其直徑的10倍。資訊2接地系統的組成及各部分的功能1．地683．接地引入線接地引入線是指把接地電極連接到地線盤（或接地匯流排）上去的導線。在室外與土地接觸的接地電極之間的連接導線則形成接地電極的一部分，不作為接地引入線。接地引入線長度不宜超過30m，宜采用40mm×4mm或50mm×5mm熱鍍鋅扁鋼。接地引入線不宜與暖氣管同溝布放，其出土部位應采取防機械損傷及防腐保護措施，以提高使用壽命。4．地線排（或地線匯流排）地線排是指專供接地引入線匯集連接的小型配電板或母線匯接排。3．接地引入線695．接地線接地線是指把必須接地的各個部分連接到地線盤或地線匯流排上去的導線。一般設備(機架)的接地線，應使用截面積不小于16mm2的多股銅線。各層接地匯集線與機房分匯流排(LEB)的連接線，在距離較短時可采用截面積16mm2的多股銅線；在距離較長時其截面積應不小于35mm2。接地線布放時應盡量短直，多余的線纜應截斷，嚴禁盤繞。多股接地線與匯流排連時，必須加裝接線端子(銅鼻)。接線端子尺寸應與線徑相吻合，壓(焊)接牢固。接線端子與匯流排(匯集線)的接觸部分應平整、緊固、無銹蝕、氧化，不同材料連接時應涂凡士林或黃油防銹。一般接地線宜采用護套為黃綠相間的電纜，大截面積電纜應保證接地線與匯流排(匯集線)的連接處有清晰的標識牌。5．接地線70資訊3高壓供電系統的接地高壓供電系統的接地一般分為直接接地和不直接接地兩種方式。

1．直接接地直接接地是將變壓器或發電機的中性點直接或通過小電阻與接地裝置相連。當發生單相接地短路時，接地電流很大，所以又稱大電流接地方式。

2．不直接接地不直接接地是將變壓器或發電機的中性點不與接地裝置直接相連，或通過保護、測量、信號儀表、消弧線圈以及具有大電阻等接地設備與接地裝置相連。當發生單相接地短路時，接地電流很小，所以又稱小電流接地方式。資訊3高壓供電系統的接地高壓供電系統的接地一般分為直接接地71

3．通信局(站)高壓供電系統的接地通信局(站)高壓供電系統的電源電壓一般有3種：6kV、10kV、35kV。據相關規定，3～60kV的電力網應采用中性點不直接接地的方式。當在3～10kV電力網或在20kV及以上電力網中單相接地故障電流分別大于30A或10A時，應裝設消弧線圈。我國通信局(站)的高壓電力網均采用中性點間接接地方式。3．通信局(站)高壓供電系統的接地72資訊4低壓系統的接地分類按照IEC(國際電工委員會)規定，低壓系統接地制式一般由兩個字母組成，必要時可加后續字母。按接地制式劃分的配電系統有5種：IT、TT、TN-C、TN-S、TN-C-S。1．IT接地系統IT系統的組成有3種方式，如圖8-7所示。(1)配電系統中性點與地絕緣。(2)配電系統中性點經阻抗接地，電源接地極和外露導電部分的接地極分開。(3)電源系統中性點經阻抗接地，外露導電部分接到電源的接地極上。資訊4低壓系統的接地分類按照IEC(國際電工委員會)規定，低73圖8-7IT系統組成圖8-7IT系統組成74

IT系統的電源通過阻抗接地(或不接地)，電氣設備的外露導電部分(如機殼)可直接接地或通過保護地線接到電源的接地極上。這種系統出現一次故障時，故障電流受到限制，電氣設備的金屬外殼上不會產生危險性的接觸電壓，因此可以不切斷電源，電氣設備仍能繼續運行。此時設備報警，通過檢查線路來消除故障，可減少或消除電氣設備的停電時間。但是如果在第一次故障未消除的情況下，又發生第二次故障，故障點遭受線電壓，故障電流很大，非常危險，因此必須具有可靠而且易于檢測出故障點的報警設備。IT系統的電源通過阻抗接地(或不接地)，電氣設備的外露導電75

2．TT接地系統

TT系統如圖8-8所示。系統必須有一個直接接地點，一般是變壓器或發電機的中性點。電氣設備的外露導電部分也必須接地，由同一保護的電器設備的所有外露導電部分用保護線連接地一起，接到其共同的接地極上。當幾個保護電器分級保護時，每個保護電器保護的所有外露導電部分也必須按照這種方法接地。2．TT接地系統76圖8-8TT系統組成圖8-8TT系統組成77當中性線截面小于相線截面時，如果回路的相線保護裝置不能保護中性線短路，或者正常工作時流過中性線的電流不明顯小于該導線的載流量時，在中性線上必須裝設相應于該導線截面的過流檢測裝置，該裝置激勵時，應使相線斷電，但不必斷開中性線。

TT系統發生接地短路時，短路電流受到電源側接地電阻和電氣設備側接地電阻的限制，電流不大，所以可以減少接地短路時產生的危險性。但在大多數情況下，這不足以使一般過電流保護設備切斷電流，容易造成電擊事故。當電氣負荷容量較大時，必須采用剩余電流保護電路。當中性線截面小于相線截面時，如果回路的相線保護裝置不能保護78

3．TN接地系統

TN系統中所有電氣設備的外露導電部分接到保護線上，與配電系統的中性點相連。保護線應在每個變電所或變電站附近接地。配電系統引入建筑物時，保護線在其入口處接地。將保護線與附近的有效接地極相連，必要時可增加接地點并均勻分布。中性線的檢測和相應切斷導線的要求與TT系統相同。根據中性線N與保護線PE是否合并的情況，將TN系統分為TN-C、TN-S和TN-C-S。3．TN接地系統79（1）TN-C系統

TN-C系統如圖8-9所示。保護線和中性線合并為PEN線的系統，具有簡單、經濟的優點。接地短路故障時，故障電流大，采用一般的過電流保護器切斷電源。對于單相負荷或三相不平衡負荷以及有諧波電流負荷的線路中，PEN線有電流，其產生的壓降呈現在電氣設備的金屬外殼和線路金屬套管上，對敏感設備不利。此外，PEN線上的微弱電流在爆炸危險環境也可能引起爆炸，因此在同一建筑物內相互有電氣連接，所以當PEN線斷線或相線直接與大地短路時，都呈現相當高的對地故障電壓，會擴大事故范圍。（1）TN-C系統80圖8-9TN-C系統圖8-9TN-C系統81（2）TN-S系統

TN-C系統如圖8-10所示，指保護線和中性線分開的系統。正常情況下PE線不通過負荷電流，所以與PE線相連的電氣設備的金屬外殼在正常時不帶電，因此可用于精密設備以及有爆炸危險的環境中。但是TN-S系統仍存在相線對大地短路引起電壓升高和對地故障電壓的蔓延問題。（2）TN-S系統82圖8-10TN-S系統圖8-10TN-S系統83（3）TN-C-S系統

TN-C-S系統如圖8-11所示，PEN線從某點開始分為保護線和中性線。分開后的N線對地絕緣。為了防止混淆PE和N線。國際規定，PE、PEN線涂黃綠相間色標，N線有淺藍色色標。PEN線分開后就不能再合并，否則將失去分開后形成的TN-S系統的特點。（3）TN-C-S系統84圖8-11TN-C-S系統圖8-11TN-C-S系統85資訊5通信系統的聯合接地

20世紀80年代以前，我國通信局(站)的接地系統除微波站之外，都采用分設接地系統，即一個通信局(站)的工作接地、保護接地和防雷接地分別設置。實踐證明，分設接地系統存在問題較多，尤其是各個接地網之間可能產生電位差，遭遇雷擊時會引起設備的損壞，并危及人的生命安全。因此，目前通信局(站)必須采用聯合接地方式。通信局(站)的聯合接地方式是把各種設備的殼和天饋線等形成一個等電位面，將通信設備的工作接地、保護接地和建筑防雷接地共同用一組接地體的接地方式。聯合接地方式示意圖如圖8-12所示。通信局(站)的地網宜采用圍繞機房建筑物的環形接地體。環形接地體應與建筑物基礎地網多點連通。資訊5通信系統的聯合接地20世紀80年代以前，我國通信局(86圖8-12聯合接地方式示意圖圖8-12聯合接地方式示意圖87通信局(站)內有多個建筑物時，應使用水平接地體將機房地網與其他建筑物地網相互連通。對于通信局(站)內的鐵塔地網，應使用水平接地體與機房地網多點連通。聯合接地方式由接地體、接地引入線、接地匯集線、接地線組成。接地匯集線、接地線以逐層輻射方式連接。通常在通信樓內設置總地線匯集排。通信設備的接地范圍有以下部分。

(1)直流電源、通信設備機架、機殼、入站通信電纜的金屬護套或屏蔽層。

(2)交流配電屏、整流器屏等供電設備的外露導電部分。

(3)直流配電屏的外露導電部分。

(4)交直流兩用通信設備的機架、機框內與機架、機框不絕緣的供電整流盤的外露導電部分。(5)電纜、架空線路及有關需要接地的部分。(6)金屬走線架以及電池架等的外露導電部分。通信局(站)內有多個建筑物時，應使用水平接地體將機房地網與88任務5通信局(站)的接地與防雷的實施

資訊1綜合通信大樓的接地與防雷綜合通信大樓應采用聯合接地方式，將圍繞建筑物的環形接地體、建筑物基礎地網及變壓器地網相互連通，共同組成聯合地網。局內設有地面鐵塔時，鐵塔地網必須與聯合地網在地下多點連通。如果局(站)內有多個建筑物時，應用水平接地體將各建筑物的地網相互連通，形成封閉的環形結構。距離較遠或相互連接有困難時，可作為相互獨立的局(站)分別處理。綜合通信大樓的供電應采用TN(TN-S、TN-C-S)方式。綜合通信大樓的地網布置如圖8-13所示。任務5通信局(站)的接地與防雷的實施

資訊1綜合通信大樓的89圖8-13綜合通信大樓的地網布置示意圖圖8-13綜合通信大樓的地網布置示意圖90綜合通信大樓內各樓層的接地系統，可根據建筑物的結構、樓層面積、樓層數量和通信設備情況，可選用以下兩種連接形式。

(1)第一種連接形式。第一種連接形式的機房接地示意如圖8-14所示。水平接地匯集線宜敷設成封閉的環形結構，它應沿墻壁或走線架安裝，并與垂直接地主干線連接，同時就近與室內樓柱預留接地端多點連通。綜合通信大樓內各樓層的接地系統，可根據建筑物的結構、樓層面91圖8-14各樓層接地的第一種接地形式圖8-14各樓層接地的第一種接地形式92當建筑物的鋼筋結構符合《建筑物防雷設計規范》(GB50057)中“第二防雷建筑物”利用建筑物鋼盤作防雷裝置的規定時，水平接地匯集線可直接利用機房內樓柱鋼筋引出的預留接地端子多點接地。根據機房內的設備布置情況，可在環形水平接地匯集線范圍內，沿走線架增設水平接地匯集線形成適當的網絡，水平接地匯集線上應預留連接孔(一般孔徑為8mm)。機房通信設備應由水平接地匯集線就近接地。機房內使用星形接地的子系統，應連接到樓層匯流排(FEB)或就近與水平接地匯集線連通。當建筑物的鋼筋結構符合《建筑物防雷設計規范》(GB50093

(2)第二種連接形式。綜合通信樓內第二種接地連接方式如圖8-15所示。綜合通信樓的建筑物防雷設計除應滿足《建筑物防雷設計規范》(GB50057)外，還應符合以下要求。

1．雷電流引下線的設置建筑物防雷裝置中的雷電流引下線宜利用機房外圍各房柱內外側主鋼筋(不小于2根)。鋼筋自身上、下連接點應采用搭接焊，其上端與樓頂避雷裝置、下端與地網、中間與各樓層均壓網焊接連通，形成法拉第籠式結構。當樓頂設有塔樓時，塔樓柱子和鐵塔塔腳亦應按以上要求設雷電流引下線。(2)第二種連接形式。綜合通信樓內第二種接地連接方式如圖894

2．避雷網、避雷帶和避雷針的設置樓高超過30m時，樓頂宜設暗裝避雷網，房頂女兒墻應設避雷帶，塔樓頂應設避針，且三者間應相互多點焊接連通。

3．暗裝避雷網暗裝避雷網、各均壓網(含基礎底層)可利用該層梁或樓板內的兩根主鋼筋按網格尺寸不大于10m×10m相互焊接成周邊為封閉式的環形帶。網絡交叉點及鋼筋自身連接處均應焊接牢靠。2．避雷網、避雷帶和避雷針的設置95圖8-15綜合通信樓內第二種接地連接方式示意圖圖8-15綜合通信樓內第二種接地連接方式示意圖96資訊2有線通信局(站)的接地與防雷

1．市話接入網、模塊局有線接入網站應在建筑物外四周設置環形接地體。機房接地體的引入線應從外設環形接地體就近引入，與總接地匯流排連通，MDF接地母線就近由總接地匯流排接地。當有線接入網站內的MDF和總接地匯流排相距較遠時，MDF可就近由外設環形接地體直接入地，MDF的接地線應采用截面積大于35mm2的多股銅線。有線接入網站的接地方法如圖8-16所示。資訊2有線通信局(站)的接地與防雷1．市話接入網、模塊局97圖8-16有線接入網站接地示意圖圖8-16有線接入網站接地示意圖98有線接入網站與移動通信基站共址時，應提高第一級SPD的防護等級，SPD的選擇可參考同類移動基站。接入網站的供電系統采用TT供電方式時，單相供電時應選擇“1+l型”SPD，三相供電時應選擇“3+1型”SPD。利用農村民用建筑物作機房，在外設環形接地體有困難時，應根據機房環境條件做一組接地體(接地電阻宜不大于10Ω)，建筑物有基礎鋼筋的要在地下與接地體相互連通。在公共建筑物中建接入網站時，應利用建筑物的基礎地網作為接地體，預留接地端較遠時，可敲開室內樓柱，由建筑主鋼筋引出接地端子。如果室內有上下水管，可作為輔助接地體。有線接入網站與移動通信基站共址時，應提高第一級SPD的防護99市話接入網站和小型模塊局機房的總接地匯流排和第一級SPD，應設在市電引入的交流配電箱(柜)旁。模塊局的地網、接地和電源雷電過電壓保護方案應參照接入網。

2．無線接入網站無線接入網站機房的地網應采用環形接地體，并用水平接地體與天線塔桿地網多點連通，機房接地引入點應在遠離塔桿一側。無線接入網站的發射天線，應在塔桿避雷針的保護范圍內。饋線的金屬外護層應在進入機房前作接地處理。無線接入網站的接地電阻值宜控制在10Ω以內。在接地電阻難以達到時，可在地網四角增加輻射形水平接地體。無線接入網站機房的接地示意圖如圖8-17所示。市話接入網站和小型模塊局機房的總接地匯流排和第一級SPD，100圖8-17無線接入網站機房的接地示意圖圖8-17無線接入網站機房的接地示意圖101

2．寬帶接入點寬帶接入點機房的接地，宜就近利用建筑物基礎內鋼筋作為接地體，不能利用時應就近制作簡易地網，并將接地引入線連接到交流配電箱旁的總接地匯流排上。寬帶接入點的室外銅纜宜穿鋼管敷設，鋼管兩端應接地。網絡交換機接口有出、入建筑物銅纜時，應在線路端口加裝網絡線SPD。接入點機房內網絡交換機、HUB、光端機的交流配電箱內，應加裝交流SPD。

3．光纜中繼站光纜中繼站的地網設置和電源雷電過電壓保護，應參考有線接入網站。光纜中繼站內ODF、DDF應就近接地。光纜中繼站第一級SPD應安裝在配電箱附近。2．寬帶接入點102資訊3移動通信基站的接地與防雷移動通信基站必須采取聯合接地、站內等電位連接、饋線接地分流、雷電過電壓保護和直擊雷防護的綜合防雷措施。移動通信基站地網的設計，應根據基站構筑物的形式、周邊環境、土壤組成、土壤電阻率、地形以及地網的雷電有效沖擊半徑等因素，確定地網的邊界和形狀。移動通信基站電源系統第一級SPD的指標，應根據年雷暴日、海拔高度、地理環境、建筑物的形式、供電方式以及當地的供電電壓的波動范圍來選擇，并應考慮各級SPD的配合問題。資訊3移動通信基站的接地與防雷移動通信基站必須采取聯合接地103

1．基站地網移動基站的主地網應由機房地網、鐵塔地網組成，或由機房地網、鐵塔地網和變壓器地網組成。機房地網由機房建筑基礎(含地樁)和外圍環形接地體組成。環形接地體應沿機房建筑物散水點外敷設，并與機房建筑物基礎橫豎梁內兩根以上鋼筋焊接連通。機房建筑物基礎有地樁時，應將各地樁主鋼筋與環形接地體焊接連通。鐵塔地網應采用40mm×4mm的熱鍍鋅扁鋼，將鐵塔四個塔腳地基內的金屬構件焊接連通，鐵塔地網的網格尺寸不應大于3m×3m，且連接點不應少于兩點。1．基站地網104機房被包圍在鐵塔四腳內時，鐵塔地網與機房的基礎地網應連為一體，外設環形接地體應在鐵塔外敷設，并與鐵塔地網多點焊接連通。專用電力變壓器設置在機房外，且距地網邊緣30m以內時，應用水平接地體與地網焊接連通。距地網邊緣大于30m時，可不與地網連通。移動通信基站所在地區土壤電阻率低于700Ω·m時，基站地網的工頻接地電阻宜控制在10Ω以內；當基站的土壤電阻率大于700Ω·m時，可不對基站的工頻接地電阻予以限制，此時地網的等效半徑大于等于20m，并在地網四角敷設20～30m的輻射形水平接地體。機房被包圍在鐵塔四腳內時，鐵塔地網與機房的基礎地網應連為一105對接地電阻較高的基站，應適當提高電源的SPD的保護等級、增加各個端口的保護措施等予以補償。移動通信基站使用鋼管塔時，應從鋼管塔基礎敷設不少于兩根輻射形水平接地體，水平接地體應根據周圍的地形環境，向遠離機房的方向敷設。鋼管塔的地網應和機房地網在兩側用水平接地體可靠連通。埋設輻射形水平接地體時，可根據周圍的地形環境確定接地體的走向、埋深、長度和根數。對接地電阻較高的基站，應適當提高電源的SPD的保護等級、增106

2．供電線路的防護移動通信基站的電力電纜應埋地敷設，使用專用變壓器時高壓電力電纜的埋設長度不宜小于200m。低壓電纜進入基站機房時，其埋地長度不宜小于15m(當高壓電力電纜已采用埋地敷設時，低壓側電纜一般不做要求)。低壓埋地電纜應選用具有金屬鎧裝層的電力電纜或鋼管埋地引入機房，電纜金屬鎧裝層和鋼管應在兩端就近與變壓器地網和機房地網連通。架空電源線在山區經常遭受直擊雷侵入，可在架空電源線上方1m處，同桿架設避雷線(即架空地線)。避雷線可以使用Φ8mm以上的鋼絞線，每隔3～5桿做簡易地網接地，避雷線垂直度應與電源一致。2．供電線路的防護107對高壓避雷器及變壓器頻繁遭受雷擊損壞的基站，可要求電力部門將變壓器高壓側的5kA配電避雷器更換為強雷電負載避雷器。站內、外使用的電源配電箱應安裝斷電開關，不得安裝漏電開關。對高壓避雷器及變壓器頻繁遭受雷擊損壞的基站，可要求電力部門將108

3．饋線的接地保護移動通信基站建在郊區、山區、市內孤立高大的建筑物上(或地處中雷區以上)，且饋線較長時，宜在機房入口處安裝饋線SPD(或在設備中內置SPD)，饋線SPD接地線從室外匯流排接地。鐵塔建在機房上時，饋線及其他同軸電纜下端除在離塔處接地外，還應在機房饋線入口處設室外匯流排，作為饋線的接地點，室外接地排應直接與地網相連。饋線及同軸電纜下端接地點不宜接在鐵塔一角。3．饋線的接地保護109鐵塔上架設的饋線及其他同軸電纜金屬外護層應分別在天線處、離塔處以及機房入口處外側就近接地；當饋線及其他同軸電纜長度大于60m時，宜在鐵塔中部增加一個接地點，接地連接線應采用截面積不小于10mm2的多股銅線。室外走線架始末兩端均應接地。安裝小微波的基站應將微波設備的室內和室外單元可靠接地，內外單元之間射頻電纜的金屬外護層應在鐵塔的上部、下部接地，室內單元的2Mbit/s(