電力防雷接地常見(jiàn)問(wèn)題集

電力防雷接地常見(jiàn)問(wèn)題集

一、保護接地線(xiàn)的線(xiàn)徑

用戶(hù)某些情況下會(huì )對我們設備的保護接地線(xiàn)的線(xiàn)徑提出疑問(wèn)。下面給出相關(guān)規范中規定的保護接地線(xiàn)線(xiàn)徑選擇方法。

1. 設備額定工作電流

設備保護接地線(xiàn)線(xiàn)徑選擇主要考慮的因素是設備的工作電流大小。通信設備的保護接地線(xiàn)線(xiàn)徑的選擇，可以參考GB 4943-2001《信息技術(shù)設備的安全》中的規定進(jìn)行選擇。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)際設備的保護接地線(xiàn)線(xiàn)徑選取應大于等于表中額定電流對應的截面積。

根據GB 4943-2001第2.6.3.2條的規定，保護連接導體的尺寸，按GB 4943-2001標準中的表1-1GB進(jìn)行選?。?/p>

表1-1 GB 4943-2001的表3B" 導線(xiàn)規格"

2. 防雷

從防雷方面考慮，保護接地線(xiàn)的線(xiàn)徑很容易被滿(mǎn)足。滿(mǎn)足雷電流的瀉放不是接地線(xiàn)線(xiàn)徑需要考慮的主要方面。

IEC 61312-1按照單根接地線(xiàn)瀉放的過(guò)電流是否達到25％直擊雷電流作為防雷接地線(xiàn)線(xiàn)徑選取的分界線(xiàn)。通信設備的防雷是防感應雷，如果直擊雷直接打中設備，設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，就是建筑物要給機房?jì)鹊脑O備提供直擊雷保護，所以設備上單根接地線(xiàn)瀉放的雷電流幾乎不可能達到25％的直擊雷電流。

按照IEC 61312-1的第3.4.1節要求，如果有一個(gè)小于25％的直擊雷電流流過(guò)等電位連接導體（饋線(xiàn)的接地線(xiàn)屬于等電位連接導體），導體截面積應符合IEC 61024-1的表7要求。在 IEC 61024的表7中，規定如果材料為銅，則連接導體的最小截面積為6mm2。如果大于25％，截面積應符合表6要求。 IEC 61024的表6中，規定如果材料為銅，則連接導體的最小截面積為16mm2。

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

3. 抗偶然外力的碰觸

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

對于GB 4943-2001的表3B而言，最前面額定電流較小的幾項線(xiàn)徑要求有加注，在注釋中都說(shuō)明了這種保護接地線(xiàn)是用在電源軟線(xiàn)之中，這也是考慮了接地線(xiàn)要具有防止偶然外力碰觸而折斷的基本能力。舉例來(lái)說(shuō)，計算機交流電源線(xiàn)中的PE線(xiàn)線(xiàn)徑遠不到4mm2，它和相線(xiàn)、中線(xiàn)匯集在一根較粗的電源軟線(xiàn)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(xiàn)采用這樣的線(xiàn)徑，就有問(wèn)題。

綜上所述，保護接地線(xiàn)線(xiàn)徑的選取，決定性因素是設備的額定電流。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(mǎn)足。

二、接地電阻值問(wèn)題

1. 接地電阻和防雷

從防雷方面考慮，無(wú)論是通信局站的接地還是通信設備內部的系統接地設計，最關(guān)鍵的問(wèn)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(mǎn)足設備的防雷要求，不會(huì )產(chǎn)生負面影響。

當然，這并不是說(shuō)接地電阻的大小對通信局站是無(wú)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(guò)大，在通信局站內出現電力系統對大地短路等類(lèi)型的故障時(shí)，對通信局站的安全會(huì )構成一些負面影響。所以，通信局站的接地電阻值應盡量小。

但需要說(shuō)明的是，接地電阻值對通信局站安全問(wèn)題的影響是主要應從通信局站的角度來(lái)考慮的問(wèn)題，單單從通信設備的角度來(lái)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(wèn)題

在接地電阻值問(wèn)題上，應樹(shù)立的一個(gè)正確觀(guān)念是：接地電阻值實(shí)質(zhì)上不屬于設備級問(wèn)題，是通信局站級問(wèn)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(yíng)商對通信局站的接地電阻值負責，不應該由設備供應商對接地電阻值負責。設備供應商實(shí)際上也負不起這個(gè)責任。設備供應商只提供自己的產(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(wèn)題上的策略應該是只承諾公司的設備在若干的接地電阻下可以正常運行。我們是設備供應商，我們不應該把減小通信局站的接地電阻值看做是我們的責任。一個(gè)很明顯答案是：減小通信局站的接地電阻值直至達到信息產(chǎn)業(yè)部相關(guān)的規范要求是電信運營(yíng)商的責任，機房總體建設、機房?jì)绕渌O備對接地電阻值的要求以及供電系統的安全要求，需要電信運營(yíng)商根據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責。

三、哪些設備需要做保護接地

機房?jì)染哂薪饘偻鈿さ脑O備都應該做保護接地。例如，DDF架，雖然是不耗電的設備，其金屬外殼也需要做保護接地；機房中一些專(zhuān)門(mén)放置小型臺式設備的金屬機架，其架體本身也需要做保護接地。

電視機、顯示器等具有加強絕緣塑料外殼的電器，不需要做保護接地。

四、接地錯誤理解－－設備采用單獨的通信地

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

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

b、其次，從防雷角度，通信設備的接地必須和建筑物的防雷接地共用一個(gè)地網(wǎng)。過(guò)去通信局站積累的許多經(jīng)驗、教訓證明：同一個(gè)通信局站的兩個(gè)分開(kāi)地網(wǎng)之間是有關(guān)系的，不可能實(shí)現想象中的徹底分開(kāi)。通信局站內的分開(kāi)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備上，通信設備將遭受非常嚴重的雷擊損壞。

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

a、通信局站內，應采用通信設備的工作接地、保護接地、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(dòng)通信站，要求機房地網(wǎng)、鐵塔地網(wǎng)、配電變壓器（如果配電變壓器在移動(dòng)通信站內的話(huà)）地網(wǎng)連接成一個(gè)統一的地網(wǎng)。

五、直流供電設備，機房?jì)葻o(wú)保護接地排，配電柜的電源48V正極排能否做保護地

若機房?jì)葻o(wú)保護接地排，同機房的AC/DC電源設備（或直流配電柜）中的電源48V正極排（或24V負極排）是可靠接大地的，建議處理方法如下：

1、首先應向用戶(hù)要求提供機房保護接地排。

2、如果用戶(hù)表示無(wú)法提供機房保護接地排，可以考慮將機房的AC/DC電源設備（或直流配電柜）中的電源48V正極排（或24V負極排）當做機房的保護接地排。但需要注意以下幾點(diǎn)：

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

(2)  這樣做不能稱(chēng)為復接到工作地線(xiàn)上。 “工作地”、“工作地線(xiàn)”的叫法嚴格意義上是錯誤的。信產(chǎn)部的規范中把AC/DC電源設備的輸出48V正極接大地這樣一個(gè)行為，稱(chēng)為“工作接地”，這樣說(shuō)是正確的，我們設備上的48V正極接到電源設備的48V正極排這一行為，嚴格意義上也不能稱(chēng)為“工作接地”。當然，如果用戶(hù)同意將AC/DC電源設備的48V正極排當做機房的保護接地排，很多術(shù)語(yǔ)我們不必深究。

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

六、交流用電的設備，機房無(wú)保護接地排，能否通過(guò)交流電源的PE接地

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

1、小型臺式（類(lèi)似VCD的小臺式設備）終端設備、或低端設備，常應用于用戶(hù)家庭環(huán)境或普通辦公樓的環(huán)境，建筑物較多情況沒(méi)有專(zhuān)用的機房保護接地排，同時(shí)設備功耗很?。ɡ?40 3F、會(huì )議電視終端等）。這類(lèi)產(chǎn)品本來(lái)就配用220V電源軟線(xiàn)，有意設計為通過(guò)線(xiàn)中的PE做保護接地，所以沒(méi)有要求必須接機房保護接地排。

2、大型柜式局用設備。 這類(lèi)設備網(wǎng)絡(luò )中的重要性比終端設備高。設計時(shí)按照金屬外殼引出專(zhuān)門(mén)的保護接地線(xiàn)做接地來(lái)設計的。由于功耗較大，采用專(zhuān)用電源線(xiàn)來(lái)供電（例如：室外型大型接入網(wǎng)設備，室外型大型無(wú)線(xiàn)基站）。由于這類(lèi)設備的功耗一般較大，需要按照GB4943-2001的表3B來(lái)選擇保護接地線(xiàn)的線(xiàn)徑，一般普通電源軟線(xiàn)中的PE線(xiàn)線(xiàn)徑比要求相差很多，所以必須保證有專(zhuān)門(mén)的保護接地線(xiàn)接到機房保護接地排，電源軟線(xiàn)中的PE是否還需要作重復接地視具體情況而定。

3、小型箱式或柜式局用設備。這類(lèi)設備網(wǎng)絡(luò )中的重要性比終端設備高。設計時(shí)按照金屬外殼引出專(zhuān)門(mén)的保護接地線(xiàn)做接地來(lái)設計的。由于功耗較小，采用常見(jiàn)的220V電源軟線(xiàn)供電（例如：小接入網(wǎng)設備、小無(wú)線(xiàn)基站設備）。這類(lèi)設備正常情況需要通過(guò)專(zhuān)門(mén)的保護接地排接地。由于一些應用場(chǎng)合條件簡(jiǎn)陋，無(wú)法提供專(zhuān)門(mén)的保護接地排。本節問(wèn)題就是因為這種情況的出現而提出。遇到這種情況的處理辦法是：

(1)  設備可以通過(guò)電源軟線(xiàn)中的PE線(xiàn)做保護接地。但不推薦這樣做。正常情況下仍然需要通過(guò)專(zhuān)用保護接地排做接地。

(2)  需要掌握設備的額定電流，根據GB 4943-2001的表3B查表判斷所用電源軟線(xiàn)中PE線(xiàn)的線(xiàn)徑是否滿(mǎn)足設備保護接地線(xiàn)線(xiàn)徑的需要。如果不滿(mǎn)足，不能通過(guò)電源軟線(xiàn)中的PE線(xiàn)做保護接地。一般情況下，采用常見(jiàn)電源軟線(xiàn)供電的設備（功耗?。?，電源軟線(xiàn)中的PE線(xiàn)線(xiàn)徑基本可以滿(mǎn)足要求。

(3)  確保用戶(hù)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(xiàn)中保護地還是樓內的機房接地排

與直流供電的主設備有信號線(xiàn)連接關(guān)系的交流用電終端設備，公司研發(fā)體系一直支持終端設備的保護接地線(xiàn)斷開(kāi)與交流電源PE線(xiàn)的連接，直接連接到機房接地排上，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(méi)有將這個(gè)要求變?yōu)閺娭埔?，因為接地的本質(zhì)目的是為了設備和人身的安全保護，從這個(gè)角度講，交流電源線(xiàn)中的PE和大樓內的接地排本質(zhì)的作用是一致的。下面分幾個(gè)方面講述這個(gè)問(wèn)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一的：

(1)  通信局站內的用電設備不能以電源線(xiàn)里的中性線(xiàn)做保護接地。

(2)  在建筑物內，交流電源中的保護接地線(xiàn)（PE）應和樓內各接地排的接地最終共用一個(gè)統一的建筑物地網(wǎng)。

所以，在建筑物內，交流電源線(xiàn)中的PE線(xiàn)和機房的接地排從原理上講沒(méi)有本質(zhì)差異。

2. 安全

設備金屬外殼的保護接地最直接目的是為了保護設備和人身的安全。所以，不論是接交流電源線(xiàn)中的PE線(xiàn)，還是接機房的接地排，只要能夠保證接地的可靠，以及接地線(xiàn)的線(xiàn)徑足夠，從規范的角度講都能保證設備的安全。建筑內部，交流電源的保護地屬于樓內保護接地系統的一部分，可以不把交流電源的PE線(xiàn)和機房接地排明顯的區分為兩個(gè)體系，他們的本質(zhì)是一樣的。

3. EMC

根據技術(shù)支援的實(shí)踐經(jīng)驗，終端設備通過(guò)交流電源PE做保護接地，和主機之間容易產(chǎn)生干擾問(wèn)題。而將終端設備通過(guò)機房接地排做保護接地，斷開(kāi)PE線(xiàn)可以較大程度上解決這個(gè)問(wèn)題。所以從EMC的角度，終端設備斷開(kāi)和交流電源PE線(xiàn)，連接機房接地排更好。

4. 防雷

而將終端設備斷開(kāi)電源PE線(xiàn)，通過(guò)機房接地排做保護接地，可以實(shí)現終端設備和主設備之間的等電位連接。防雷效果較好。所以從防雷角度，終端設備斷開(kāi)和交流電源PE線(xiàn)，連接機房接地排要好一些。

5. 可靠性

電源PE線(xiàn)由于需要通過(guò)交流電源插頭插座來(lái)連接，保護接地的連接不如連接機房接地排可靠。

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架的外殼應做保護接地。

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

3、DDF架是否設計為其上的E1同軸電纜的外皮與金屬機殼良好接觸，在相關(guān)標準中沒(méi)有提及，因此公司內不對這個(gè)問(wèn)題給出要求。

九、逆變器已做保護接地，終端設備是否需要保護接地

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

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

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

十、機架的絕緣問(wèn)題

通信設備除了專(zhuān)門(mén)連接的保護接地線(xiàn)之外，通信設備的金屬外殼應該與機房?jì)鹊牡孛?、墻壁、天花板、走線(xiàn)架絕緣。我們倡導設備設計向這個(gè)方向發(fā)展。首先，對這個(gè)問(wèn)題做一些分析：

1. 安全

通信設備已經(jīng)連接了專(zhuān)門(mén)的保護接地線(xiàn)之后，接地的安全就有了足夠的保證。所以機柜的外殼是否再與機房?jì)鹊钠渌拥卦O施做重復的接地，對安全問(wèn)題影響不大。

因此，在公司內要求設備金屬外殼設計為與機房四周絕緣，不是從安全角度提出來(lái)的。

2. 防雷

通信設備除了一根單獨的保護接地線(xiàn)以外，與機房?jì)绕渌拥卦O施之間進(jìn)行廣泛的接地等電位互連對設備防雷有非常明顯的好處。

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

為了我們的設備在各種使用環(huán)境中都能夠獲得滿(mǎn)意的防雷效果，我們需要在設備級實(shí)現設備內部的良好等電位連接和端口防護。 所以作為設備供應商，在設備內部已經(jīng)實(shí)現良好的等電位連接和端口防護的情況下，我們對設備的要求是能夠達到不論在星型接地方式或在網(wǎng)狀接地方式的機房中都能獲得足夠的防雷能力。所以我們不再對機房?jì)葢捎眯切徒拥胤绞竭€是網(wǎng)狀接地方式提出過(guò)多的要求。

因此，在公司內要求設備金屬外殼設計為與機房?jì)人闹芙^緣，不是從防雷角度提出來(lái)的。

3. EMC

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

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

(2)  現代通信設備，設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(lài)接地線(xiàn)作為信號電流的回流線(xiàn)，所以設備間的信號傳輸已經(jīng)較少擔心星型接地、網(wǎng)狀接地與信號間相互干擾的關(guān)系。

(3)  從EMC角度，機房?jì)炔捎眯切徒拥剡€是網(wǎng)狀接地，并沒(méi)有一個(gè)絕對的哪一種更好，哪一種稍差的關(guān)系。由于機房可能引入的外界干擾機理很多，種類(lèi)煩雜，網(wǎng)上運行的設備實(shí)際情況是：某些場(chǎng)合機房?jì)炔捎眯切徒拥啬軌颢@得更好EMC特性，某些場(chǎng)合機房?jì)炔捎镁W(wǎng)狀接地能夠獲得更好的EMC特性。

因此，在公司內要求設備金屬外殼設計為與機房四周絕緣，不是從EMC的角度提出來(lái)的。

4. 規范符合度的問(wèn)題

信息產(chǎn)業(yè)部標準YDJ26-89要求：“數字通信設備的機架保護接地，應從總接地匯集線(xiàn)或機房?jì)鹊姆纸拥貐R集線(xiàn)上引入，并應防止通過(guò)布線(xiàn)引入機架的隨機接地”；“數字通信設備和模擬通信設備共存的機房，兩種設備的保護地應分開(kāi)，并防止通過(guò)走線(xiàn)架或鋼梁在電氣上連通”。由于有這些規定的存在，某些用戶(hù)會(huì )提出我們設備的機架必須設計為與周?chē)^緣的要求。

同時(shí)，在北美的Bellcore GR-1089標準中，也規定設備除了有意連接的保護接地線(xiàn)之外，設備放置在機房?jì)?，不允許因為偶然因素而可能出現另外的接地路徑（非有意設計的接地路徑）。如果要滿(mǎn)足這個(gè)要求，就必須有意設計為設備的金屬外殼與機房?jì)鹊牡孛?、墻壁、天花板、走線(xiàn)架絕緣。

因此，在公司內要求設備金屬外殼設計為與機房四周絕緣，是從規范符合度的角度提出來(lái)的。

需要說(shuō)明的是：要求設備金屬外殼與機房?jì)鹊牡孛?、墻壁、天花板、走線(xiàn)架絕緣，從規范符合度方面包括了另外一種好處：

如果通信設備的金屬機殼設計為與機房?jì)鹊牡孛?、墻壁、天花板、走線(xiàn)架絕緣，則通信設備放置在采用星形接地或者網(wǎng)狀接地系統的通信局站種都能滿(mǎn)足要求。在網(wǎng)狀接地系統中，只需要從金屬機殼上有意多連接幾根等電位連接線(xiàn)出來(lái)即可。

如果通信設備設計時(shí)沒(méi)有考慮金屬機殼與機房?jì)鹊牡孛?、墻壁、天花板、走線(xiàn)架的絕緣，則通信設備放置在采用網(wǎng)狀接地系統的通信局站中可以滿(mǎn)足要求。但放置在要求采用星形連接接地系統的通信局站中就有問(wèn)題，也不符合北美Bellcore GR-1089的標準。

小結：

保護接地線(xiàn)的線(xiàn)徑；

接地電阻值；

為什么做保護接地；

等電位連接的重要性；

用戶(hù)提供的機房防雷接地環(huán)境不完善，如何應對；

終端接地問(wèn)題；

DDF、UPS等的接地問(wèn)題；

機架的絕緣。