電力防雷接地常見問題集

電力防雷接地常見問題集

一、保護(hù)接地線的線徑

用戶某些情況下會對我們設(shè)備的保護(hù)接地線的線徑提出疑問。下面給出相關(guān)規(guī)范中規(guī)定的保護(hù)接地線線徑選擇方法。

1. 設(shè)備額定工作電流

設(shè)備保護(hù)接地線線徑選擇主要考慮的因素是設(shè)備的工作電流大小。通信設(shè)備的保護(hù)接地線線徑的選擇，可以參考GB 4943-2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》中的規(guī)定進(jìn)行選擇。一般來說，實際設(shè)備的保護(hù)接地線線徑選取應(yīng)大于等于表中額定電流對應(yīng)的截面積。

根據(jù)GB 4943-2001第2.6.3.2條的規(guī)定，保護(hù)連接導(dǎo)體的尺寸，按GB 4943-2001標(biāo)準(zhǔn)中的表1-1GB進(jìn)行選?。?/p>

表1-1 GB 4943-2001的表3B" 導(dǎo)線規(guī)格"

2. 防雷

從防雷方面考慮，保護(hù)接地線的線徑很容易被滿足。滿足雷電流的瀉放不是接地線線徑需要考慮的主要方面。

IEC 61312-1按照單根接地線瀉放的過電流是否達(dá)到25％直擊雷電流作為防雷接地線線徑選取的分界線。通信設(shè)備的防雷是防感應(yīng)雷，如果直擊雷直接打中設(shè)備，設(shè)備的防雷即使做得再好也不可能防得住。而且通信局站的建站要求，就是建筑物要給機(jī)房內(nèi)的設(shè)備提供直擊雷保護(hù)，所以設(shè)備上單根接地線瀉放的雷電流幾乎不可能達(dá)到25％的直擊雷電流。

按照IEC 61312-1的第3.4.1節(jié)要求，如果有一個小于25％的直擊雷電流流過等電位連接導(dǎo)體（饋線的接地線屬于等電位連接導(dǎo)體），導(dǎo)體截面積應(yīng)符合IEC 61024-1的表7要求。在 IEC 61024的表7中，規(guī)定如果材料為銅，則連接導(dǎo)體的最小截面積為6mm2。如果大于25％，截面積應(yīng)符合表6要求。 IEC 61024的表6中，規(guī)定如果材料為銅，則連接導(dǎo)體的最小截面積為16mm2。

由于通信設(shè)備上單根接地線瀉放的雷電流幾乎不可能達(dá)到25％的雷電流，所以設(shè)備保護(hù)接地線需要考慮的雷電流瀉放因素很容易被滿足。即使在某些非常極端的情況下，設(shè)備保護(hù)接地線瀉放的雷電流可能超過25％直擊雷電流，最小截面積為16mm2也比較容易滿足。但如果真出現(xiàn)這種情況，設(shè)備估計早已經(jīng)被雷擊損壞了。

3. 抗偶然外力的碰觸

保護(hù)接地線如果是從設(shè)備上連出到設(shè)備之外的，一般需要考慮保護(hù)接地線不能因為人或其他物體無意的偶然碰觸而折斷。一般對于單根的接地線，建議接地線的線徑不小于4mm2為宜。這一要求也比較容易滿足。

對于GB 4943-2001的表3B而言，最前面額定電流較小的幾項線徑要求有加注，在注釋中都說明了這種保護(hù)接地線是用在電源軟線之中，這也是考慮了接地線要具有防止偶然外力碰觸而折斷的基本能力。舉例來說，計算機(jī)交流電源線中的PE線線徑遠(yuǎn)不到4mm2，它和相線、中線匯集在一根較粗的電源軟線里，在偶然外力的碰觸下就不容易折斷了。但如果單根接地線采用這樣的線徑，就有問題。

綜上所述，保護(hù)接地線線徑的選取，決定性因素是設(shè)備的額定電流。雷電流的瀉放以及抗偶然外力碰觸等也需要考慮，但很容易滿足。

二、接地電阻值問題

1. 接地電阻和防雷

從防雷方面考慮，無論是通信局站的接地還是通信設(shè)備內(nèi)部的系統(tǒng)接地設(shè)計，最關(guān)鍵的問題是要盡量做好接地的等電位連接。只要通信局站的等電位連接做好了，設(shè)備的防雷做好了，即使通信局站的接地電阻值為10歐姆或者更大一些，都可以滿足設(shè)備的防雷要求，不會產(chǎn)生負(fù)面影響。

當(dāng)然，這并不是說接地電阻的大小對通信局站是無關(guān)緊要的。因為通信局站的接地電阻值，除了需要考慮防雷，還需要考慮其他因素。

2. 接地電阻值和安全

接地電阻值還與通信局站的安全有關(guān)。接地電阻如果過大，在通信局站內(nèi)出現(xiàn)電力系統(tǒng)對大地短路等類型的故障時，對通信局站的安全會構(gòu)成一些負(fù)面影響。所以，通信局站的接地電阻值應(yīng)盡量小。

但需要說明的是，接地電阻值對通信局站安全問題的影響是主要應(yīng)從通信局站的角度來考慮的問題，單單從通信設(shè)備的角度來考慮接地電阻值對通信局站的安全影響意義不大。

3. 接地電阻的工程界面問題

在接地電阻值問題上，應(yīng)樹立的一個正確觀念是：接地電阻值實質(zhì)上不屬于設(shè)備級問題，是通信局站級問題。綜合接地電阻值涉及到的安全、防雷等各方面，需要由電信運營商對通信局站的接地電阻值負(fù)責(zé)，不應(yīng)該由設(shè)備供應(yīng)商對接地電阻值負(fù)責(zé)。設(shè)備供應(yīng)商實際上也負(fù)不起這個責(zé)任。設(shè)備供應(yīng)商只提供自己的產(chǎn)品在若干接地電阻值之下就可以正常運行的承諾。

所以公司在接地電阻問題上的策略應(yīng)該是只承諾公司的設(shè)備在若干的接地電阻下可以正常運行。我們是設(shè)備供應(yīng)商，我們不應(yīng)該把減小通信局站的接地電阻值看做是我們的責(zé)任。一個很明顯答案是：減小通信局站的接地電阻值直至達(dá)到信息產(chǎn)業(yè)部相關(guān)的規(guī)范要求是電信運營商的責(zé)任，機(jī)房總體建設(shè)、機(jī)房內(nèi)其他設(shè)備對接地電阻值的要求以及供電系統(tǒng)的安全要求，需要電信運營商根據(jù)通信局站的綜合情況整體考慮，對通信局站的接地電阻值負(fù)責(zé)。

三、哪些設(shè)備需要做保護(hù)接地

機(jī)房內(nèi)具有金屬外殼的設(shè)備都應(yīng)該做保護(hù)接地。例如，DDF架，雖然是不耗電的設(shè)備，其金屬外殼也需要做保護(hù)接地；機(jī)房中一些專門放置小型臺式設(shè)備的金屬機(jī)架，其架體本身也需要做保護(hù)接地。

電視機(jī)、顯示器等具有加強(qiáng)絕緣塑料外殼的電器，不需要做保護(hù)接地。

四、接地錯誤理解－－設(shè)備采用單獨的通信地

一些用戶對通信設(shè)備的接地存在誤解，認(rèn)為通信設(shè)備的接地應(yīng)該采用單獨的“通信地”，需要和建筑物的防雷接地分開。目的是保護(hù)設(shè)備免遭雷擊損壞。這一理解是錯誤的。

a、首先，信息產(chǎn)業(yè)部的相關(guān)規(guī)范中規(guī)定，通信設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、建筑物的防雷接地應(yīng)共用一組接地體，即采用聯(lián)合接地的方式。

b、其次，從防雷角度，通信設(shè)備的接地必須和建筑物的防雷接地共用一個地網(wǎng)。過去通信局站積累的許多經(jīng)驗、教訓(xùn)證明：同一個通信局站的兩個分開地網(wǎng)之間是有關(guān)系的，不可能實現(xiàn)想象中的徹底分開。通信局站內(nèi)的分開接地是造成地電位反擊的根本原因，一旦地電位反擊作用在通信設(shè)備上，通信設(shè)備將遭受非常嚴(yán)重的雷擊損壞。

所以，為了有效減少通信設(shè)備遭雷擊損壞的概率，以及符合信產(chǎn)部的相關(guān)規(guī)范，通信局站一定要做好等電位連接：

a、通信局站內(nèi)，應(yīng)采用通信設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、建筑物的防雷接地合用一組接地體的聯(lián)合接地方式。

b、對于移動通信站，要求機(jī)房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)、配電變壓器（如果配電變壓器在移動通信站內(nèi)的話）地網(wǎng)連接成一個統(tǒng)一的地網(wǎng)。

五、直流供電設(shè)備，機(jī)房內(nèi)無保護(hù)接地排，配電柜的電源48V正極排能否做保護(hù)地

若機(jī)房內(nèi)無保護(hù)接地排，同機(jī)房的AC/DC電源設(shè)備（或直流配電柜）中的電源48V正極排（或24V負(fù)極排）是可靠接大地的，建議處理方法如下：

1、首先應(yīng)向用戶要求提供機(jī)房保護(hù)接地排。

2、如果用戶表示無法提供機(jī)房保護(hù)接地排，可以考慮將機(jī)房的AC/DC電源設(shè)備（或直流配電柜）中的電源48V正極排（或24V負(fù)極排）當(dāng)做機(jī)房的保護(hù)接地排。但需要注意以下幾點：

(1)  首先要征得用戶的同意。也即用戶同意將AC/DC電源設(shè)備的48V正極排當(dāng)做機(jī)房的保護(hù)接地排，則我們也同意這樣做。

(2)  這樣做不能稱為復(fù)接到工作地線上。 “工作地”、“工作地線”的叫法嚴(yán)格意義上是錯誤的。信產(chǎn)部的規(guī)范中把AC/DC電源設(shè)備的輸出48V正極接大地這樣一個行為，稱為“工作接地”，這樣說是正確的，我們設(shè)備上的48V正極接到電源設(shè)備的48V正極排這一行為，嚴(yán)格意義上也不能稱為“工作接地”。當(dāng)然，如果用戶同意將AC/DC電源設(shè)備的48V正極排當(dāng)做機(jī)房的保護(hù)接地排，很多術(shù)語我們不必深究。

(3)  必須保證AC/DC電源設(shè)備（或直流配電柜）中的電源48V正極排（或24V負(fù)極排）是可靠接大地的!

六、交流用電的設(shè)備，機(jī)房無保護(hù)接地排，能否通過交流電源的PE接地

這個問題主要對局用柜式或箱式交流用電通信設(shè)備。先對公司常用交流用電設(shè)備在這個問題上作一分類：

1、小型臺式（類似VCD的小臺式設(shè)備）終端設(shè)備、或低端設(shè)備，常應(yīng)用于用戶家庭環(huán)境或普通辦公樓的環(huán)境，建筑物較多情況沒有專用的機(jī)房保護(hù)接地排，同時設(shè)備功耗很?。ɡ?40 3F、會議電視終端等）。這類產(chǎn)品本來就配用220V電源軟線，有意設(shè)計為通過線中的PE做保護(hù)接地，所以沒有要求必須接機(jī)房保護(hù)接地排。

2、大型柜式局用設(shè)備。 這類設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的重要性比終端設(shè)備高。設(shè)計時按照金屬外殼引出專門的保護(hù)接地線做接地來設(shè)計的。由于功耗較大，采用專用電源線來供電（例如：室外型大型接入網(wǎng)設(shè)備，室外型大型無線基站）。由于這類設(shè)備的功耗一般較大，需要按照GB4943-2001的表3B來選擇保護(hù)接地線的線徑，一般普通電源軟線中的PE線線徑比要求相差很多，所以必須保證有專門的保護(hù)接地線接到機(jī)房保護(hù)接地排，電源軟線中的PE是否還需要作重復(fù)接地視具體情況而定。

3、小型箱式或柜式局用設(shè)備。這類設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的重要性比終端設(shè)備高。設(shè)計時按照金屬外殼引出專門的保護(hù)接地線做接地來設(shè)計的。由于功耗較小，采用常見的220V電源軟線供電（例如：小接入網(wǎng)設(shè)備、小無線基站設(shè)備）。這類設(shè)備正常情況需要通過專門的保護(hù)接地排接地。由于一些應(yīng)用場合條件簡陋，無法提供專門的保護(hù)接地排。本節(jié)問題就是因為這種情況的出現(xiàn)而提出。遇到這種情況的處理辦法是：

(1)  設(shè)備可以通過電源軟線中的PE線做保護(hù)接地。但不推薦這樣做。正常情況下仍然需要通過專用保護(hù)接地排做接地。

(2)  需要掌握設(shè)備的額定電流，根據(jù)GB 4943-2001的表3B查表判斷所用電源軟線中PE線的線徑是否滿足設(shè)備保護(hù)接地線線徑的需要。如果不滿足，不能通過電源軟線中的PE線做保護(hù)接地。一般情況下，采用常見電源軟線供電的設(shè)備（功耗?。?，電源軟線中的PE線線徑基本可以滿足要求。

(3)  確保用戶提供的公網(wǎng)電源插座中的PE端子已經(jīng)可靠接地。

七、終端接地，接交流電源線中保護(hù)地還是樓內(nèi)的機(jī)房接地排

與直流供電的主設(shè)備有信號線連接關(guān)系的交流用電終端設(shè)備，公司研發(fā)體系一直支持終端設(shè)備的保護(hù)接地線斷開與交流電源PE線的連接，直接連接到機(jī)房接地排上，這樣做對EMC、防雷、接地可靠性都有好處。但目前研發(fā)體系沒有將這個要求變?yōu)閺?qiáng)制要求，因為接地的本質(zhì)目的是為了設(shè)備和人身的安全保護(hù)，從這個角度講，交流電源線中的PE和大樓內(nèi)的接地排本質(zhì)的作用是一致的。下面分幾個方面講述這個問題：

1. 基本情況

目前在中國，低壓交流配電進(jìn)入通信局站后的處理基本是統(tǒng)一的：

(1)  通信局站內(nèi)的用電設(shè)備不能以電源線里的中性線做保護(hù)接地。

(2)  在建筑物內(nèi)，交流電源中的保護(hù)接地線（PE）應(yīng)和樓內(nèi)各接地排的接地最終共用一個統(tǒng)一的建筑物地網(wǎng)。

所以，在建筑物內(nèi)，交流電源線中的PE線和機(jī)房的接地排從原理上講沒有本質(zhì)差異。

2. 安全

設(shè)備金屬外殼的保護(hù)接地最直接目的是為了保護(hù)設(shè)備和人身的安全。所以，不論是接交流電源線中的PE線，還是接機(jī)房的接地排，只要能夠保證接地的可靠，以及接地線的線徑足夠，從規(guī)范的角度講都能保證設(shè)備的安全。建筑內(nèi)部，交流電源的保護(hù)地屬于樓內(nèi)保護(hù)接地系統(tǒng)的一部分，可以不把交流電源的PE線和機(jī)房接地排明顯的區(qū)分為兩個體系，他們的本質(zhì)是一樣的。

3. EMC

根據(jù)技術(shù)支援的實踐經(jīng)驗，終端設(shè)備通過交流電源PE做保護(hù)接地，和主機(jī)之間容易產(chǎn)生干擾問題。而將終端設(shè)備通過機(jī)房接地排做保護(hù)接地，斷開PE線可以較大程度上解決這個問題。所以從EMC的角度，終端設(shè)備斷開和交流電源PE線，連接機(jī)房接地排更好。

4. 防雷

而將終端設(shè)備斷開電源PE線，通過機(jī)房接地排做保護(hù)接地，可以實現(xiàn)終端設(shè)備和主設(shè)備之間的等電位連接。防雷效果較好。所以從防雷角度，終端設(shè)備斷開和交流電源PE線，連接機(jī)房接地排要好一些。

5. 可靠性

電源PE線由于需要通過交流電源插頭插座來連接，保護(hù)接地的連接不如連接機(jī)房接地排可靠。

八、DDF架的接地

對DDF架接地的要求是：

1、DDF架具有金屬外殼，所有DDF架的外殼應(yīng)做保護(hù)接地。

2、DDF架不耗電，所以保護(hù)接地線的線徑要求不高。一般以10mm平方，或16mm平方為宜。

3、DDF架是否設(shè)計為其上的E1同軸電纜的外皮與金屬機(jī)殼良好接觸，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中沒有提及，因此公司內(nèi)不對這個問題給出要求。

九、逆變器已做保護(hù)接地，終端設(shè)備是否需要保護(hù)接地

某些終端設(shè)備，通過逆變器來供電。逆變器已做保護(hù)接地。同時逆變器輸出的電源插座中提供了保護(hù)接地端，某些工程人員希望終端設(shè)備利用逆變器電源插座中的保護(hù)接地端做接地，自身不單獨引出保護(hù)接地線。

首先需要說明這樣做是不正確的。終端設(shè)備不能只利用逆變器電源插座中的接地端做保護(hù)接地，終端設(shè)備自身需要引出單獨的保護(hù)接地線。

這是因為，逆變器本身不是具有轉(zhuǎn)接接地線功能的設(shè)施。保護(hù)接地排才是具有轉(zhuǎn)接接地線功能的設(shè)施。一個獨立的用電設(shè)備，不能夠利用另一個不具有轉(zhuǎn)接接地線功能的設(shè)備來做保護(hù)接地，這種做法本身是不可靠的，而設(shè)備保護(hù)接地的本質(zhì)目的是保護(hù)設(shè)備和人身的安全，所以設(shè)備的保護(hù)接地不能采用這種方式。

十、機(jī)架的絕緣問題

通信設(shè)備除了專門連接的保護(hù)接地線之外，通信設(shè)備的金屬外殼應(yīng)該與機(jī)房內(nèi)的地面、墻壁、天花板、走線架絕緣。我們倡導(dǎo)設(shè)備設(shè)計向這個方向發(fā)展。首先，對這個問題做一些分析：

1. 安全

通信設(shè)備已經(jīng)連接了專門的保護(hù)接地線之后，接地的安全就有了足夠的保證。所以機(jī)柜的外殼是否再與機(jī)房內(nèi)的其他接地設(shè)施做重復(fù)的接地，對安全問題影響不大。

因此，在公司內(nèi)要求設(shè)備金屬外殼設(shè)計為與機(jī)房四周絕緣，不是從安全角度提出來的。

2. 防雷

通信設(shè)備除了一根單獨的保護(hù)接地線以外，與機(jī)房內(nèi)其他接地設(shè)施之間進(jìn)行廣泛的接地等電位互連對設(shè)備防雷有非常明顯的好處。

但是國內(nèi)電信機(jī)房的實際條件決定這種網(wǎng)狀接地的設(shè)想，在現(xiàn)實條件中是無法做到的。盡管采用網(wǎng)狀接地連接的機(jī)房在防雷條件方面比采用星型接地連接的機(jī)房好得多，但是與實際情況不附，我們無法得到這些好處。

為了我們的設(shè)備在各種使用環(huán)境中都能夠獲得滿意的防雷效果，我們需要在設(shè)備級實現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的良好等電位連接和端口防護(hù)。 所以作為設(shè)備供應(yīng)商，在設(shè)備內(nèi)部已經(jīng)實現(xiàn)良好的等電位連接和端口防護(hù)的情況下，我們對設(shè)備的要求是能夠達(dá)到不論在星型接地方式或在網(wǎng)狀接地方式的機(jī)房中都能獲得足夠的防雷能力。所以我們不再對機(jī)房內(nèi)應(yīng)采用星型接地方式還是網(wǎng)狀接地方式提出過多的要求。

因此，在公司內(nèi)要求設(shè)備金屬外殼設(shè)計為與機(jī)房內(nèi)四周絕緣，不是從防雷角度提出來的。

3. EMC

我們曾經(jīng)做過大量的實驗，證明設(shè)備的保護(hù)接地采用星型還是網(wǎng)狀接地方式，對設(shè)備的電磁兼容（EMC）特性雖然有所不同，但差異性很小。這是由于：

(1)  現(xiàn)代通信設(shè)備功能電路的信號速率較高，對低頻段的干擾越來越不敏感。然而機(jī)房級的網(wǎng)狀接地或星形接地方式對設(shè)備的EMC特性主要在低頻有較大差異，在高頻段差異不大。

(2)  現(xiàn)代通信設(shè)備，設(shè)備間的信號傳輸已經(jīng)是差分信號為主流了。由于差分信號不再依賴接地線作為信號電流的回流線，所以設(shè)備間的信號傳輸已經(jīng)較少擔(dān)心星型接地、網(wǎng)狀接地與信號間相互干擾的關(guān)系。

(3)  從EMC角度，機(jī)房內(nèi)采用星型接地還是網(wǎng)狀接地，并沒有一個絕對的哪一種更好，哪一種稍差的關(guān)系。由于機(jī)房可能引入的外界干擾機(jī)理很多，種類煩雜，網(wǎng)上運行的設(shè)備實際情況是：某些場合機(jī)房內(nèi)采用星型接地能夠獲得更好EMC特性，某些場合機(jī)房內(nèi)采用網(wǎng)狀接地能夠獲得更好的EMC特性。

因此，在公司內(nèi)要求設(shè)備金屬外殼設(shè)計為與機(jī)房四周絕緣，不是從EMC的角度提出來的。

4. 規(guī)范符合度的問題

信息產(chǎn)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)YDJ26-89要求：“數(shù)字通信設(shè)備的機(jī)架保護(hù)接地，應(yīng)從總接地匯集線或機(jī)房內(nèi)的分接地匯集線上引入，并應(yīng)防止通過布線引入機(jī)架的隨機(jī)接地”；“數(shù)字通信設(shè)備和模擬通信設(shè)備共存的機(jī)房，兩種設(shè)備的保護(hù)地應(yīng)分開，并防止通過走線架或鋼梁在電氣上連通”。由于有這些規(guī)定的存在，某些用戶會提出我們設(shè)備的機(jī)架必須設(shè)計為與周圍絕緣的要求。

同時，在北美的Bellcore GR-1089標(biāo)準(zhǔn)中，也規(guī)定設(shè)備除了有意連接的保護(hù)接地線之外，設(shè)備放置在機(jī)房內(nèi)，不允許因為偶然因素而可能出現(xiàn)另外的接地路徑（非有意設(shè)計的接地路徑）。如果要滿足這個要求，就必須有意設(shè)計為設(shè)備的金屬外殼與機(jī)房內(nèi)的地面、墻壁、天花板、走線架絕緣。

因此，在公司內(nèi)要求設(shè)備金屬外殼設(shè)計為與機(jī)房四周絕緣，是從規(guī)范符合度的角度提出來的。

需要說明的是：要求設(shè)備金屬外殼與機(jī)房內(nèi)的地面、墻壁、天花板、走線架絕緣，從規(guī)范符合度方面包括了另外一種好處：

如果通信設(shè)備的金屬機(jī)殼設(shè)計為與機(jī)房內(nèi)的地面、墻壁、天花板、走線架絕緣，則通信設(shè)備放置在采用星形接地或者網(wǎng)狀接地系統(tǒng)的通信局站種都能滿足要求。在網(wǎng)狀接地系統(tǒng)中，只需要從金屬機(jī)殼上有意多連接幾根等電位連接線出來即可。

如果通信設(shè)備設(shè)計時沒有考慮金屬機(jī)殼與機(jī)房內(nèi)的地面、墻壁、天花板、走線架的絕緣，則通信設(shè)備放置在采用網(wǎng)狀接地系統(tǒng)的通信局站中可以滿足要求。但放置在要求采用星形連接接地系統(tǒng)的通信局站中就有問題，也不符合北美Bellcore GR-1089的標(biāo)準(zhǔn)。

小結(jié)：

保護(hù)接地線的線徑；

接地電阻值；

為什么做保護(hù)接地；

等電位連接的重要性；

用戶提供的機(jī)房防雷接地環(huán)境不完善，如何應(yīng)對；

終端接地問題；

DDF、UPS等的接地問題；

機(jī)架的絕緣。