電力防雷接地常見問題集

電力防雷接地常見問題集

一、保護接地線的線徑

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

1. 設備額定工作電流

設備保護接地線線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線徑的選擇，可以參考GB 4943-2001《信息技術設備的安全》中的規(guī)定進行選擇。一般來說，實際設備的保護接地線線徑選取應大于等于表中額定電流對應的截面積。

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

表1-1 GB 4943-2001的表3B" 導線規(guī)格"

2. 防雷

從防雷方面考慮，保護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內的設備提供直擊雷保護，所以設備上單根接地線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(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體（饋線的接地線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(guī)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(guī)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，設備保護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，計算機交流電源線中的PE線線徑遠不到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，保護接地線線徑的選取，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備內部的系統(tǒng)接地設計，最關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，都可以滿足設備的防雷要求，不會產生負面影響。

當然，這并不是說接地電阻的大小對通信局站是無關緊要的。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。接地電阻如果過大，在通信局站內出現(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。

但需要說明的是，接地電阻值對通信局站安全問題的影響是主要應從通信局站的角度來考慮的問題，單單從通信設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，應樹立的一個正確觀念是：接地電阻值實質上不屬于設備級問題，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責，不應該由設備供應商對接地電阻值負責。設備供應商實際上也負不起這個責任。設備供應商只提供自己的產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業(yè)部相關的規(guī)范要求是電信運營商的責任，機房總體建設、機房內其他設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責。

三、哪些設備需要做保護接地

機房內具有金屬外殼的設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；機房中一些專門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。目的是保護設備免遭雷擊損壞。這一理解是錯誤的。

a、首先，信息產業(yè)部的相關規(guī)范中規(guī)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地網(wǎng)。過去通信局站積累的許多經(jīng)驗、教訓證明：同一個通信局站的兩個分開地網(wǎng)之間是有關系的，不可能實現(xiàn)想象中的徹底分開。通信局站內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，以及符合信產部的相關規(guī)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通信站內的話）地網(wǎng)連接成一個統(tǒng)一的地網(wǎng)。

五、直流供電設備，機房內無保護接地排，配電柜的電源48V正極排能否做保護地

若機房內無保護接地排，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、首先應向用戶要求提供機房保護接地排。

2、如果用戶表示無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：

(1)  首先要征得用戶的同意。也即用戶同意將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)  這樣做不能稱為復接到工作地線上。 “工作地”、“工作地線”的叫法嚴格意義上是錯誤的。信產部的規(guī)范中把AC/DC電源設備的輸出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為“工作接地”。當然，如果用戶同意將AC/DC電源設備的48V正極排當做機房的保護接地排，很多術語我們不必深究。

(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，機房無保護接地排，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備。先對公司常用交流用電設備在這個問題上作一分類：

1、小型臺式（類似VCD的小臺式設備）終端設備、或低端設備，常應用于用戶家庭環(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房保護接地排，同時設備功耗很?。ɡ?40 3F、會議電視終端等）。這類產品本來就配用220V電源軟線，有意設計為通過線中的PE做保護接地，所以沒有要求必須接機房保護接地排。

2、大型柜式局用設備。 這類設備網(wǎng)絡中的重要性比終端設備高。設計時按照金屬外殼引出專門的保護接地線做接地來設計的。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)設備，室外型大型無線基站）。由于這類設備的功耗一般較大，需要按照GB4943-2001的表3B來選擇保護接地線的線徑，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接地線接到機房保護接地排，電源軟線中的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。這類設備網(wǎng)絡中的重要性比終端設備高。設計時按照金屬外殼引出專門的保護接地線做接地來設計的。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)設備、小無線基站設備）。這類設備正常情況需要通過專門的保護接地排接地。由于一些應用場合條件簡陋，無法提供專門的保護接地排。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)  設備可以通過電源軟線中的PE線做保護接地。但不推薦這樣做。正常情況下仍然需要通過專用保護接地排做接地。

(2)  需要掌握設備的額定電流，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備保護接地線線徑的需要。如果不滿足，不能通過電源軟線中的PE線做保護接地。一般情況下，采用常見電源軟線供電的設備（功耗?。娫窜浘€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地還是樓內的機房接地排

與直流供電的主設備有信號線連接關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斷開與交流電源PE線的連接，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)體系沒有將這個要求變?yōu)閺娭埔?，因為接地的本質目的是為了設備和人身的安全保護，從這個角度講，交流電源線中的PE和大樓內的接地排本質的作用是一致的。下面分幾個方面講述這個問題：

1. 基本情況

目前在中國，低壓交流配電進入通信局站后的處理基本是統(tǒng)一的：

(1)  通信局站內的用電設備不能以電源線里的中性線做保護接地。

(2)  在建筑物內，交流電源中的保護接地線（PE）應和樓內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，交流電源線中的PE線和機房的接地排從原理上講沒有本質差異。

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中的PE線，還是接機房的接地排，只要能夠保證接地的可靠，以及接地線的線徑足夠，從規(guī)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(tǒng)的一部分，可以不把交流電源的PE線和機房接地排明顯的區(qū)分為兩個體系，他們的本質是一樣的。

3. EMC

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

4. 防雷

而將終端設備斷開電源PE線，通過機房接地排做保護接地，可以實現(xiàn)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，終端設備斷開和交流電源PE線，連接機房接地排要好一些。

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，在相關標準中沒有提及，因此公司內不對這個問題給出要求。

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，通過逆變器來供電。逆變器已做保護接地。同時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。

首先需要說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。

這是因為，逆變器本身不是具有轉接接地線功能的設施。保護接地排才是具有轉接接地線功能的設施。一個獨立的用電設備，不能夠利用另一個不具有轉接接地線功能的設備來做保護接地，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、機架的絕緣問題

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

1. 安全

通信設備已經(jīng)連接了專門的保護接地線之后，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內的其他接地設施做重復的接地，對安全問題影響不大。

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的。

2. 防雷

通信設備除了一根單獨的保護接地線以外，與機房內其他接地設施之間進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際條件決定這種網(wǎng)狀接地的設想，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，但是與實際情況不附，我們無法得到這些好處。

為了我們的設備在各種使用環(huán)境中都能夠獲得滿意的防雷效果，我們需要在設備級實現(xiàn)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)實現(xiàn)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內應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，在公司內要求設備金屬外殼設計為與機房內四周絕緣，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(xiàn)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(xiàn)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接地線作為信號電流的回流線，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系。

(3)  從EMC角度，機房內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，哪一種稍差的關系。由于機房可能引入的外界干擾機理很多，種類煩雜，網(wǎng)上運行的設備實際情況是：某些場合機房內采用星型接地能夠獲得更好EMC特性，某些場合機房內采用網(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的角度提出來的。

4. 規(guī)范符合度的問題

信息產業(yè)部標準YDJ26-89要求：“數(shù)字通信設備的機架保護接地，應從總接地匯集線或機房內的分接地匯集線上引入，并應防止通過布線引入機架的隨機接地”；“數(shù)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，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備的機架必須設計為與周圍絕緣的要求。

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

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(guī)范符合度的角度提出來的。

需要說明的是：要求設備金屬外殼與機房內的地面、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：

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

如果通信設備設計時沒有考慮金屬機殼與機房內的地面、墻壁、天花板、走線架的絕緣，則通信設備放置在采用網(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的標準。

小結：

保護接地線的線徑；

接地電阻值；

為什么做保護接地；

等電位連接的重要性；

用戶提供的機房防雷接地環(huán)境不完善，如何應對；

終端接地問題；

DDF、UPS等的接地問題；

機架的絕緣。