浅析通信设备的接地

《浅析通信设备的接地》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析通信设备的接地（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、浅谈通信设备的接地王海涛（安徽省马鞍山供电局，243000）摘要： 通过对通信设备及其相关系统的接地概念、接地种类、接地型式等的阐述，比较系统地初步探讨了通信设备的接地问题。关键词：通信设备 接地概念 接地种类 接地型式 0 前言 接地是通信设备电气安全的核心技术。但通信设备的接地并不是孤立的，它和通信设备的网管系统的接地，通信设备的供电系统的接地，通信机房的接地，通信线路的接地等是彼此关联的。因此，必须用系统的观念来全面认识通信设备的接地。1 几种常见的片面或错误认识1）“接地”就是接大地 接大地是接地最典型的解释。人们把大地是为“零电位”，接地为了实现保持零电位。2）“接地”就是接机壳 对

2、电子电路来说，“零电位”不一定非要接大地，只要在局部范围内有一个共同的、相对的“零电位”就可以。设备的金属机壳（或印刷电路板上的边缘环线）常常是最近的、最方便的相对零电位点。3）“接地”就是“接零” 在低压交流电网中，三相电源或负载星形连接时出现中性点，由电源中性点引出的导线称为中性线。中性线在电源侧接地，则称为“零线”；如不接地，则称为中线。“接零”就是通过零线与大地连接，其接地的良好程度与可靠性，主要取决于零线的可靠性与接零回路的阻抗。4) “接地”就是接保护线 在多种电器产品的安全标准中，设备本身的外露可导电部分与设备的电源接地点或设备的总接地端子之间需接一根“保护线”。这根线在实际使用

3、中究竟是直接接地，还是接零，还是接其它保护导体（如等电位联络线），要根据使用场所的低压交流系统的接地型式及所采用的电击防护手段来定，但不能接哪里它总是一根起保护作用的线。5）“接地”就是接自来水管、暖气管等与大地有接触的金属管道 这是一种错误的认识。自来水管虽然大多数是金属制成，大部分也都埋在地下，与大地接触良好。但要把它当接地极用，需要征得供水部门的同意。供水部门如果同意，就意味着这种水管还要成为电气上的接地装置，这就给设计、施工和维修带来一系列的问题，如维修水管时要通知用户不但会断水，而且不能保证电气接地，需要拥护做好相应的电击防护措施。在我国，供水部门不承担这样的义务，也没有保证自来水管

4、电气连接良好及接地良好的技术要求。暖气管道的接地一般比自来水管还差，供暖部门也不承担这样的义务。至于煤气、液化气、天然气管道等本身有良好的接地装置，但这是从防爆角度要求的（降低管道上的杂散感应电压，避免产生火花）；倘若把这些管道当作电气接地装置，就有可能引入电位，发生危险，因此更是严禁把这些管道当电气接地装置使用。2 接地的概念以上前四种认识是片面的，而第五种认识是错误的。我们从接地的概念入手来全面的、正确的认识接地问题。2.1 接地本身的概念“地”一般指大地，但在电气上，它确有更深一层含义。由于大地内含有自然界中的水份等导电物质，当一根带电的导体与大地接触时，便会形成以接触点为球心的半球形“

5、地电场”。此时，从带电导体流入地下的电流即接地电流便从导体接地点向四周呈球形流散。因为球形面积与半径平方成正比，而电阻与截面积成反比，所以越靠近接地点，接地电流通路的截面积就越小，电阻就越大；二相距越远，接地电流通路的截面积就越大，电阻就越小。通常在距离接地点20米以外时，半球形截面积已达到2500平方米以上，电阻已小到可以忽略不计。也就是说，可以人为在距离接地点20米以外时，便不会产生电压降，即已是“零电位”了。而这些“零电位”的地方，就是通常所说的“地”，其含义实际上泛指零电位的地方。可以是大地（由于地球相比一般的物体是无限大，所以无论多少电荷经地球流散都不会使地球电位升高，所以常取大地的

6、电位为零电位。），也可以不是，如电子电路的等电位点或基准点。凡是电气设备或设施的任何部位（不论它带电或不带电）人为地或自然地与零电位的“地”相连通，便称为“接地“。2.2 与接地有关的概念1）接地电阻：指整个接地装置的电阻。这个电阻包括四部分的电阻，即接地极引线自身的电阻、接地极自身的电阻、接地极与土壤之间的过渡电阻、土壤的流散（溢流）电阻。前两部分的电阻很小，一般忽略不计，因此接地装置的电阻主要是过渡电阻和流散（溢流）电阻，在接地极与土壤电气接触良好的情况下，接地电阻主要是流散（溢流）电阻。设备的内部电子电路基准点、外露可导电部分、装置可导电部分与设备的总接地端子之间的电阻，接地线、引下线、

7、中性线、保护线、保护中性线、等电位联络线等与接地干线、接地母线、总接地端子、总等电位联络线等之间的电阻，接地线、引下线、中性线、保护线、保护中性线、等电位联络线及接地干线、接地母线、总接地端子、总等电位联络线等自身的电阻是广义上的接地电阻的组成部分，但不在一般意义上的接地电阻范围之内。另外，通常说的接地电阻都是对工频电流而言。当雷电流通过接地装置时，由于雷电流有很强的冲击性，土壤的导电成份会发生变化，因此接地电阻便会发生变化。为区别起见，将这种情况下的接地电阻称为冲击接地电阻。2）接地电流：凡从带电体流入地下的电流即为接地电流。有正常接地电流和故障接地电流之分。正常接地电流指接地的设备或系统正

8、常工作时，通过接地装置流入地下，借用大地形成回路的电流。故障接地电流一般指电力系统发生故障时出现的接地电流，如电力系统接地而导致系统短路时的接地短路电流。3）接地电压：又叫对地电压，是指带电体与大地之间的电位差。这里的“大地”是指离带电体接地点20米以外的（具有零电位的）大地而言。3 接地的种类接地的种类较多，不同的应用领域又有不同的划分方法。在通信领域，与通信设备有关的接地种类主要有以下几种：1）工作接地：在工作或事故情况下保证设备正常工作或可靠运行的接地。根据是否利用大地做工作回路可分为正常情况下有工作电流流过大地的接地（如“两线一地”制的一相接地）和正常情况下没有工作电流流过大地的接地（

9、如低压配电网的中性点接地）两种。 通信设备等电子设备和计算机设备的工作接地又被称为功率接地，它指的是计算机及电子设备中除电子电路以外的交、直流电路的接地。2）直流接地：计算机及电子设备，大部分采用中、大规模集成电路，工作于较低的直流电压下，为使同一系统的计算机或电子设备的电子电路具有同一电位参靠点，将所有设备的“零电位”点接于同一接地装置的接地称为直流接地。 计算机的直流接地又被称为逻辑接地，通信设备等电子设备的直流接地又被称为信号接地，其作用都是为信号回路提供统一基准电位。3）保护接地：用于电击防护的接地称为保护接地。 保护接地的功能主要是当设备发生故障而使外露可导电部分带电时，为故障回路提

10、供一个阻抗较小的通路，使电网自动断电装置动作来切断电源，同时也起到降低以变成带电体的外露可导电部分上电位地作用。 保护接地有两种。一种是将设备的保护线与电网中的零线连接起来，俗称“保护接零”；另一种是将设备的保护线与大地或电网中地线作直接的电气连接，俗称“保护接地”。4）防雷接地：用于流散雷电流的接地称为防雷接地。防雷接地的功能主要是当发生雷电直击、反击、串击、感应等时为雷电流提供一个快速的泄放通道，使被保护物免受被雷电过电压的侵害。5）屏蔽接地：用于屏蔽装置上以流散感应电荷为目的的接地称为屏蔽接地。 屏蔽接地的主要功能是有效衰减来自设备或布线系统内部或外部的各种干扰，避免被保护物机能障碍或损

11、坏。屏蔽接地分为静电屏蔽接地和电磁屏蔽接地两种。静电屏蔽接地是为了切断静电噪声的入侵通路，类似防静电接地。电磁屏蔽接地也叫电磁适应性接地，又分为低频屏蔽接地和高频屏蔽接地两种，低频屏蔽接地通常和防雷接地合用在一起；高频屏蔽接地较为复杂，其接地极的大小、形状、材质、截面积、接地线长度等，都需要根据所屏蔽设备的频率及电磁强度等因素决定，有时还需要在接地线中串接电容等元件进行调节等。6）防静电接地：用于流散静电荷的接地称为防静电接地。 防静电接地的功能在于防止静电荷的积聚，避免对设备的干扰或损坏。聚积在绝缘体上的静电荷消失很慢，而聚积在导体上的静电荷消失很快，单纯的防静电接地100欧姆接地电阻即可满

12、足，所以防静电接地常与设备保护接地合用在一起。7）防腐蚀接地：用于防止埋地管道或电缆电化腐蚀的接地称为防腐蚀接地。 防腐蚀接地是采用阳极或阴极保护法，将管道或电缆的金属护套层（屏蔽层）每隔一段长度作的接地。阳极防腐蚀接地常与防雷接地合用在一起，阴极防腐蚀接地一般与防雷接地分设接地装置。8）重复接地：在低压配电网TNS系统中，将零线上的多点与大地多次作金属性电气连接的接地称为重复接地。 重复接地的功能在于当TNS系统中发生碰壳或接地短路时可以降低对地电压，且当零线发生断裂时降低故障危害程度。 在不同的应用领域，依据接地功能对接地种类有不同的划分方法。例如有的专业将接地分为正常接地和故障接地，正常

13、接地又分为工作接地（包括上述工作接地、直流接地、防雷接地）和安全接地（包括上述保护接地、屏蔽接地、防静电接地等）。又如有的专业将接地分为功能性接地和保护性接地，功能性接地包括工作接地、逻辑接地、电磁适应性接地等，保护性接地包括保护接地、重复接地、防雷接地、防静电接地等。4 接地的型式4.1 通信设备的接地型式通信设备主要是电子设备，电子设备的接地一般有三种：信号接地、功率接地、保护接地。根据需要，有可能还包括重复接地、屏蔽接地、防静电接地等，这时它们可以和保护接地统称安全接地。电子设备的接地型式一般根据其工作频率和设备到接地母线或总接地端子（板）等上的接地引线长度来决定，主要有以下几种：1）当

14、接地引线长度小于波长二十分之一，频率在1MHZ以下时，一般采用辐射式（星形）接地系统。这种接地系统是将电子设备的信号地、功率地、保护地分开，用绝缘接地引线分别先接到电源室总接地端子（板）上，再引至接地体。这种接地系统又叫“一点接地系统”或“单点接地系统”。 这种接地型式的特点是不同接地之间的接地引线路由分开，尽可能避免回路间的耦合影响，减少干扰环流。多用于低频电子设备的接地。2）当接地引线长度大于波长二十分之一，频率在10MHZ以上时，一般采用环状（网形）接地系统。这种接地系统是将电子设备的信号地、功率地、保护地都接在一个公用的环状（网形）接地母线上，再引至接地体。这种接地系统又叫“多点接地系

15、统”。 这种接地型式的特点是不同接地之间的接地引线在较多点互相连接起来，不会产生的电位差，减少了通信回路的干扰。多点接地系统适用于高频电子设备的接地，这是因为高频电路由于频率高，耦合电容增加，即使信号地、功率地、保护地的接地引线分开，高频干扰信号仍能藕合过去，因此几种地较难真正分开。3）当接地引线长度等于波长二十分之一，频率在1MHZ到10MHZ之间时，可以采用混合式接地系统。辐射式（星形）接地系统与环状（网形）接地系统相结合的接地系统称为混合式接地系统。这种接地型式的采用是辐射式接地引线将电子设备的信号地、功率地、保护地分开，在机壳或机架上汇接一点，然后再把若干设备的汇接点接至公用的环状（网

16、形）接地母线上，再引至接地体。多用于电子仪表等的接地。4.2 计算机设备的接地型式 以计算机设备为主的现代通信设备的网管系统自成体系，因此计算机设备的接地与通信设备的接地密切相关。计算机设备一般有三种接地：逻辑地、功率地、保护地。根据需要，有可能还包括重复接地、屏蔽接地、防静电接地等，这时它们可以和保护地统称安全地。计算机设备的接地型式实际上是逻辑地与其它地的关系，一般有四种型式。1） 悬浮接地系统： 即计算机逻辑地不接大地，与大地严格绝缘。采用直流地悬空的理论依据是：可以避免地磁场及地电位差的影响，不使其形成回路而造成噪声耦合；同时逻辑地与交流功率地分开，可以避免交流电网的干扰以及仪器仪表、

17、检修工具等漏电进入计算机造成的干扰。 悬浮接地又有两种型式：一种是电路设计上“地电位点”，机内各个悬浮电路均分别有各自独立的基准电位，悬浮电路之间保持严格隔离，（依靠电感线圈的磁场耦合来传递信号）；整个设备包括机壳都与大地绝缘隔离。另一种是将机柜固定在地板上，由于空气干燥时，积聚在机柜上的静电荷将对某些地电位点放电造成干扰，因此可以将机柜保护地与逻辑地分开而将机柜外壳接地。2）交直流接地系统： 这种接地系统是把逻辑地与直流功率地合接在一起，接在单独接地网上（即将计算机的直流地用编织铜线或多股铜线连接成地网，再用接地线引出机房外，焊接到单独的接地体上，有称分支式直流工作地布局）；交流功率地和保护

18、地合接在一起，接到单独的接地网及接地体上，或交流功率地通过电容器与逻辑地、直流功率地联接在一起，接在单独的接地网及接地体上。这两种作法都可以避免交流电网的干扰。3）一点接地系统：这种接地系统是将逻辑地、功率地、保护地分开，相互绝缘并分别与（地板下）铜排网或格栅均压网相联，然后通过同一点（如电源室总接地端子板上）再接到接地体上。这种接地系统的优点是通过铜排网或格栅均压网来使逻辑地有一个统一的相对稳定的基准电位（零电位），减少了相互干扰，同时静电荷得到了泄漏。4）联合接地系统： 这种接地系统是将逻辑地、功率地、保护地均接到机柜内专用接地端子上，然后通过保护地或交流功率地的接地引线接地。这种接地系统

19、的优点是安装简单，只需将符合要求的接地引线接到接地端子上即可。4.2配电系统的接地型式 通信设备由低压配电系统直接或间接供电，其接地安全与低压配电系统的接地型式往往密切相关。低压配电系统的接地一般可以区分为工作接地和保护接地，保护接地又可以分为“接地”和“接零”两种（这里“接地”具体指受电设备的外露可导电部分对地直接的电气连接；而“接零”指外露可导电部分通过保护线（PE线）或保护中性线（PEN）与低压配电系统的接地点（即中性点）进行直接的电气连接。）。其接地型式一般有以下三种：1）TN系统：电源端有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线（PE线）或保护中性线（PEN）与电源端的接地点

20、相连接，且必须将能同时触及的所有受电设备的外露可导电部分接至同一接地装置上。按照中性线（N）与保护线（PE线）的组合情况，又可分为三种型式：TNS系统，整个系统的中性线与保护线是分开的；TNC系统，整个系统的中性线与保护线是合一的；TNCS系统，系统中前一部分的线路的中性线与保护线是合一的，然后从某点（一般为进户处）分开后不再合并，且中性线与相线绝缘水平相当。TNS系统和TNCS系统，中性线N必须与设备机架、机壳、机盘和全部建筑物钢筋等严格绝缘。为防止中性线断线造成的危险，可以做重复接地。2） TT系统：电源端有一点直接接地，受电设备的外露可导电部分通过保护线直接接至与电源端接地点直接无关的接

21、地极。3）IT系统：电源端的带电部分与大地无直接连接（或有一点经足够大的阻抗接地），而受电设备的外露可导电部分可以通过保护线接至接地极。也称为“不接地系统”。在IT系统中的任何带电部分（包括中性线）严禁直接接地；系统中的电源系统对地应保持良好的绝缘水平。4.4 通信机房的接地型式 通信机房的接地是为通信设备及其相关设备的接地服务，主要是提供基准电位参考点并确保设备的安全运行。常见的接地型式有以下两种：1） 一点接地系统：即所有要接地的设备接地线都绝缘地接到一个单独的接地汇集点上，从而为所有设备提供一个公共参考点，不受地电流和电位差的影响；同时将设备的电容、电阻、电感、变压器等元件和机壳之间在机

22、壳上进行一点接地，以便使杂散电容短路，保持元件底板或外壳与机壳的等电位。这个接地汇集点一般是总接地端子板，它向外用绝缘接地引线与机房外的接地体或闭合环形接地网连接，向内用绝缘接地引线与机房内的接地端子板或接地母线连接，再从接地端子板或接地母线引出绝缘接地线与设备的机壳或机架内的接地螺栓连接。单个机房等情况时往往省去接地端子板或接地母线这个环节；同一楼层有多个机房时，必须在楼层增设楼层接地排这个环节（供同一楼层内的所有设备的绝缘机架及共用的电源设备使用，且交流电缆金属外皮或金属管道也必须通过接地排接地后再进入机房）。2）共用接地系统：即将不同设备和不同接地点的接地线，在较多点互相连接起来，形成一

23、个等电位面，不致产生较大电位差，减少通信回路干扰并防止雷电等过电压反击。 现在多层建筑一般利用钢筋作为避雷引下线，若想将建筑物的防雷接地系统与通信设备等的接地系统从电气上真正分开，两接地体必须保持20米以上（在单根接地极时，距接地极20米处才可近似看成零电位）且设备极其有电气连系的各中线缆、金属管道等也必须与钢筋等保持一定距离绝缘，以防雷电反击、闪击、电位差干扰等。这实际上难以做到，经济上也不合算。而采用共用接地系统则可以避免这些情况。即使有外来干涉干扰，其参考电平也会跟着浮动。 共用接地系统一般是建筑物的主钢筋互相焊接成一个法拉第笼，在建筑物顶敷设闭合避雷带（网），在建筑物外敷设闭合环形接地

24、网，在楼层敷设闭合均压网，在机房内敷设环形接地母线，上述带、网、线、主钢筋之间应多点且均匀分布连接。机房内设备的各种接地，电缆金属外皮、金属管道、金属结构等都要与环形接地母线多点且均匀分布连接。4.5 通信线路的接地型式 通信线路（一般分为信息线路和供电线路，供电线路包括低压交流线路和直流线路两种）的接地主要是防雷、防静电、防电磁干扰、防强电误碰等，全长地埋电缆还要防腐蚀，有的线路还要提供零电位。即有防雷接地、防静电接地、屏蔽接地、保护接地，及防腐蚀接地、工作接地等。其接地型式单一，即将电缆金属外皮或屏蔽层两端接地且每隔一定长度接地；架空电缆进入通信站（通信机房等）前还要入地直埋一定长度和深度

25、并两端接地；线路的其它设施（如电杆、钢绞线、分线箱、接头盒等）也要接地等。具体作法详见有关规程。4.6 选择接地型式时主要注意问题无论采用哪种接地型式，接地引线长度等于四分之一及其奇数倍的情况应避开。电子设备接地电阻值除另有规定外，一般不宜大于4并采用一点接地方式。电子设备接地宜与防雷接地系统共用接地体，但此时接地电阻值不宜大于1；若与防雷接地系统分开，两接地系统的距离不宜小于20m。为防止干扰，使计算机系统稳定可靠地工作，无论计算机直流地采用何种接地型式，其接地线在机房内不允许于交流工作接地线相短接或混接，也不允许与交流线路紧贴或近距离平行敷设。另外，计算机设备的三种接地的接地电阻一般要求均

26、不大于4；三种接地装置可以分开设置，但此时彼此之间的距离不宜小于20m。通常情况下，计算机设备的接地不宜采用悬浮接地系统，而采用联合接地系统，其接地系统的接地电阻应以诸种接地装置中最小一种接地电阻值为依据。若与防雷接地系统共用，接地电阻值应不大于1。同一低压配电系统中，不宜同时采用两种接地型式。但当全部采用TN系统确有困难时，也可部分采用TT系统；但采用TT系统供电部分均应装设能自动切除节电故障的装置（包括漏电电流动作保护装置）或经由隔离变压器供电。在选择低压配电系统的接地型式时，应根据其安全保护所具备的条件及所供电的通信设备的实际情况来确定：）IT系统一般用于有特殊安全要求的场合如井下，纺织

27、车间等，通信设备一般不采用IT系统这种接地型式。）TNC系统因其中性线（N）与保护线（PE线）合为PEN线，具有简单、经济的优点，但PEN线带有电位（运行中的PEN线不仅要通过正常负荷电流，有时尚有三次谐波电流通过），可能产生杂音干扰，通信设备等电子设备不宜采用；另外，当PEN线断线或相线对地短路等事故发生时，故障电压会沿PEN线串击，从而使事故范围扩大。）TNS系统，PE线不通过正常负荷电流，避免了交流电网的干扰，可以用于通信设备等电子设备；绝缘损坏时短路故障电流大，易使保护装置动作来切除故障。但不能解决对地故障电压蔓延和相线对地短路引起的中性点电位升高或位移等问题。）TNCS系统电源结构简

28、单，又保证一定的安全水平（建筑物内的PE线消除了电源线路的PEN线上的电压降），也可以用于通信设备等电子设备。）TT系统内，由于设备的外露可导电部分采用单独的接地体接地，和电源的接地在电气上没有联系，避免了故障电压会沿PEN线串击的危险；也适用于对接地要求较高的通信设备的供电。因为即使采用TNS系统，也会因装置的正常泄漏电流引起微量电位变化，影响电子电路的正常工作，而TT系统因其和电源的接地在电气上无联系，因而不会发生这类问题。但TT系统绝缘损坏时短路故障电流小，必须用较灵敏的漏电保护装置和较小的接地电阻（不大于1）才能确保设备安全。）当专用变压器位于通信设备所在建筑物院内或建筑物内等时，只能

29、采用TNS系统供电；无论是采用TT系统还是TNS系统哪种接地型式，通信设备及相关系统都不得采用中性线（N）作为保护线且中性线（N）必须采用绝缘导线。一点接地要求机房内的所有设备及其接地线都必须与建筑钢筋、电缆管道、其它金属结构或管道等保持绝缘。一点接地还要求直流地及直流功率地的接地装置与交流工作地及防雷地的接地装置分设。但当机房所在建筑物利用钢筋等金属构件作为防雷引下线时，则合设接地装置；或当设备不易作到与站内各种金属构件绝缘时，也应合设接地装置。上述各种地的绝缘接地线可以在总接地端子板处或建筑物外闭合环形接地网处联接在一起。一点接地系统抗交流电网干扰及地电位干扰能力较强，但实施比较困难。现在

30、通信机房一般采用共用接地系统。5 结束语通信设备的接地还涉及到很多具体内容及细节，如接地的具体做法等。本文仅仅是就通信设备极其相关系统的接地的概念性问题作一个探讨，从而对通信设备的接地有一个初始的、比较全面的认识，以利于做好通信设备的电气安全工作。参考文献：1低压电气安全 傅洪畴 中国标准出版社 1994年2计算机机房环境技术 叶佩生 人民邮电出版社 1999年3建筑物防雷设计规范 GB 50057944民用建筑电气设计规范 JGJ/T 1692 作者简介：王海涛，华北电力学院通信工程本科毕业工学学士。1971年出生，安徽省太湖县人，电网通信工程师，从事供电企业通信网规划设计、施工调试、运行维

31、护和专业管理工作。通信地址：邮编243000，皖马鞍山市花雨路7号马鞍山供电公司调度所；电信公网05552369320，电力专网956332320,手机13305557300。英文翻译：Superficial discussion ofcommunication equipment earthMaanshan power supply bureau , Wang HaiTaoAbstract : By means of expound earth concept , earth category , earth pattern and so on of communication equipment and its system interrelated , Initically make an inquiry into the question of communication equipment earth relatively systematically 。Keywords : communication equipment , earth concept , earth category , earth pattern