弱电设备的接地.docx

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弱电设备的接地

弱电设备的接地

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由于电子学，尤其是微电子学的蓬勃发展，人类已进入信息时代，无论工作、生活、娱乐都离不开电信设备。

弱电设备本身的电流和电压都比较小，但其供电电源往往是工频交流电，而且为不熟悉电气的人员所使用，必须考虑其使用安全性。

同时为了电信设备正常运行，尽量减少干扰，最方便和最经济的方法是采取接地措施。

现就工业企业与民用建筑中常用弱电设备的接地问题加以阐述。

一、电信设备的接地

（一）接地的种类

在电信设备中，按照接地用途的不同，分为工作接地、保护接地、屏蔽接地及过电压接地四种。

1．工作接地

利用大地作为电气回路或采用接地的方法来减小电信设备和大地间的相对电位，经常用的有以下几种。

（1）在有线通信中，通常利用“大地”作为单导线和信号遥控电路，此时接地装置即成为工作回路的一部分，如图l所示，分别表示以大地为回路的电话电路、电报电路、有线广播电路和远距离供电电路，接地的质量直接影响信号传输的质量。

图1以大地为回路的通讯系统

为了要保持电压处于稳定状态，需要统一参考电位，因此通信设备中的对称电位需要接地。

例如通常采用的不对称电路的接地和对称电路的接地。

（2）在无线电通信中，为了要使天线形成闭合回路，无线电设备需要接地，如图2所示。

此时接地电阻值不能太大，否则会产生较大的损耗。

为了要平衡不同回路的电位。

无线电装置的其它部分也应该接地。

（3）在电气测量技术中，为了保证测试状况良好，通常将设备的某些部分接地。

（4）为了互流电源及交流电源的稳定运行，常将其中性点或线路中适当的一点接地（例如没有中性点的三角形绕组供电变压器将其一角接地）。

2．保护接地

为了防止由于电信设备的绝缘破坏而遭致人身事故,采用保护接地措施，一方面降低接触电压，即将电信设备的机架、机壳和走线架等金属部分与大地间的电压降到允许的数值，并且迅速断开电源；另一方面降低跨步电压，即将电信设备与大地表面间存在的电位梯度降低，使得线路电流流入大地上层时，其扩散能力为最小。

3．屏蔽接地

为了防止因外来干扰电磁场和电气回路间的直接耦合，采用屏蔽接地，减小回路间产生串音影响。

例如将电信设备金属外壳、局内布线的屏蔽网及电信机械的屏蔽接地，或者将电池的一极与“大地”连接。

4．过电压接地

为了避免发生人身事故和电气设备的损坏，对于过电压要采取一定的接地措施，以限制其对电信设备绝缘产生的损害。

根据过电压的来源不同，可以分为以下几种；

（1）大气过电压　主要有直接雷击和间接雷击两种，最有效的防护办法是将雷电引入大地，因此需要比较低的接地电阻值。

（2）邻近强电流线髓引起的过电压　当电信线路接近不对称高压强电线路时，电信线路的每一根导线都有感应过电压的危险。

如果感应过电压达到危险值时，应在电信线路两端或受感应的危险段上加装放电器或排流线圈，或者两者共同使用。

单独采用排流线圈L接地来保护电信线路的方法如图3所示。

用排流线圈L和放电器共同保护电信线路的方法如图４所示。

（二）接地电阻的要求

随着不同的设备及设备的标准而各不相同，一般可分为以下几种。

１．工作接地的接地电阻

（1）电报局、电报增音机和单线工作回路的接地电阻，应根据局内所引入的电报线条数来确定，不应大于表1所列数值。

（2）用于双线回路磁石式市话和长途局接地装置的接地电阻不应大于表2所列数值。

（3）不用大地作为回路的人工、供电和自动电话局接地装置的接地电阻不应大于表3所列数值。

（4）电话局中继线中有一根利用大地作为回路的接地装置的接地电阻不应大于表4所列数值。

（5）利用大地作为信号回路的电话交换机的两组接地极并联后的接地电阻不大于表5所列的数值。

（6）中继线未利用大地作为回路的长途局及非“导线－大地”制远供的增音站中，其工作接地装置的接地电阻：

当土壤电阻率小于或等于100Ω．m时，不应大于10Ω．m；当土壤电阻率大于100Ω．m时，不应大于30Ω。

如长途局中的中继线，有以大地作为回路的线对时，其工作接地电阻不应大于表6所列数值。

当长途局及增音站装设有架空线路“导线－大地”制直流远供设备时，其工作接地电阻不应大于表7所列数值。

（7）电缆干线在有人站及无人站中的工作接地电阻值要使得其上的电压降不超过12V。

当土壤电阻率在100Ω．m以内时，工作接地电阻值不应超过10Ω；当土壤电阻率超过100Ω．m时，不应超过30Ω。

当无人站的土壤电阻率超过100Ω．m时，通过无人站的工作接地极的电压降允许不超过36V。

在架空明线受供增音站中，工作接地极的最大允许电阻与流经接地极电流IR的关系示于图5。

放电器的保护作用主要是将入射波的电压降低到等于放电器和接地装置上的电压降值ΔU。

ΔU按下式计算

（1）

式中：

IP一流过放电器的电流

RP一放电器分路电阻

Rd一接地装置电阻

Zc一通信导线波阻抗

Un一入射波振幅

∵　　　　

∴　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（2）

　　（3）

由式（3）可见，放电器的分路电阻RP与传送电波到放电器上的线路导线的波阻抗ZC的比值越小，放电器的保护作用就越大。

一般规定：

局内接地装置与火花避雷器连接时，不论土壤电阻率与所引入的导线数为多少，其接地电阻值不应大于５Ω。

2．保护接地的接地电阻

（1）直流供电电信设备的接地电阻值不大于15Ω。

（2）交流供电或交直流两用电信设备的接地电阻值：

当设备的交流单相负荷小于或等于0.5kVA时，不大于10Ω；大于0.5kVA时，不大于4Ω。

（3）程控交换机的接地电阻值不大于5Ω。

3．电信线路的接地电阻

（1）防雷接地电阻　接防雷要求采用适当的接地电阻，电缆金属护套或屏蔽层的防雷接地电阻R按下式决定：

当ρ≤100Ω．m时，；当ρ＞100Ω．m时，。

式中，S为接地间隔，以km计。

架空线最小的防雷接地电阻值为5Ω。

（2）防腐蚀接地电阻　当地下电缆采用阴极保护时，阴极保护的接地电阻根据电缆所需的排流量、阴极保护设备所在地的土壤电阻率及阴极保护设备功率消耗值综合考虑决定。

当采用阳极保护时，阳极接地电阻根据所需电缆种类和长度决定。

4．共同接地的接地电阻

当电信站的接地网，同时又作为外线电缆防止交流电气化铁道干扰影响的终端防干扰接地时，其共同接地的接地电阻值不大于1Ω。

当电信站的工作接地、保护接地采用共同接地时，其共同接地电阻值不大于4Ω。

（三）接地措施

电信设备接地是为了防止外界电压危害人身安全和对设备的损害，抑制电气干扰，保证通信设备正常工作。

为了达到这个目的，采取以下具体措施。

1．确定接地范围

电信设备以下部分应予以接地：

（l）直流电源、电信设备机架、机壳、人站通信电缆的金属护套或屏蔽层。

（2）交流配电屏、整流器屏等供电设备的外露导电部分。

（3）直流配电屏的外露导电部分。

（4）交直流两用电信设备的机架、机框内与机架、机框不绝缘的供电整流盘的外露导电部分。

（5）电缆、架空线路及有关需要接地的部分，如放电器、避雷器、保护间隙等。

2．交流供电系统的接地制式

电信设备一般由低压配电系统供电，现接TN、TT及IT三种接地制式供电的情况与接地关系说明如下：

（1）TN系统供电　当要求严格限制工频交流电对电信设备的干扰，且电信设备不易做到与站内各种金属构件绝缘时，应采用TN－S系统供电；当对干扰要求不太严格时，则采用TN－C系统供电。

如电信设备的泄漏电流在10mA及以上时，则应采用TN－S系统供电。

交流配电屏、整流器屏等供电设备的外露导电部分，当不与电信设备在同一机架、机框内时，与PEN线或PE线相连。

直流配电屏的外露导电部分，当加固装置将其与交流配电屏、整流器屏的外露导电部分在电气上连通时，也与PEN线或PE线相连，如不接通时，则接到通信接地装置上。

交直流两用电信设备的机架、机框内的供电整流盘的外露金属部分，当与机架（框）不绝缘时，接到电信接地装置上。

（2）TT系统供电　交流配电屏、整流器屏等供电设备的外露导电部分不与电信设备在同一机架、机框内时，均进行接地。

直流配电屏的外露导电部分，当加固装置将其与交流配电屏、整流器屏的外露导电部分在电气上连接时也进行接地；如不连接则接到电信接地装置上。

交直流两用电信设备的机架、机框内供电整流器盘的外露导电部分，当与机架、机框不绝缘时，接到电信接地装置上。

（3）IT系统供电　当电信设备的泄漏电流在10mA及以下时，接一般IT系统的方法接地。

当电信设备的泄漏电流在10mA以上时，为了避免保护设备误动作，采用双线圈变压器供电，其一次侧接人IT系统，二次侧以TN系统供电，此时供电设备的接地与TN系统相同。

3．接地方法

（1）工作接地　常用的人工电话、自动电话、调度电话等的蓄电池正极接地，一般在充放电盘上直接将正极馈电端子与接地线连接，作为设备工作回路所需的工作接地。

这种工作接地一般要求单独设置。

当同一建筑物内有变压器时，工作接地可与变压器中性点处的接地装置共用，并由变压器中性点或总接地端子处引出专用接地线，不能与PEN线相连。

利用大地作为信号回路的电话交换机，设置两组阻值相近的接地，由两回路接地引入线分别引入室内。

（2）保护接地　将设备的外露导电部分接地。

如不采用共同接地，保护接地的接地电阻值要求不超过4Ω。

（3）共同接地　当电话站有专用交流变压器或位于有专用交流变压器的建筑物内时，其电信接地装置可与该类变压器的中性点的接地装置合用。

此时各种需接地的电信设备应设专用PE线引至综合接地极或总接地徘，不能与三相不平衡的TN-C的PEN线相连。

高层建筑或其它建筑物内，因地形狭小，电信接地装置与电力防雷等接地装置无法分开到相互不产生影响的距离时，电信接地装置可与建筑物防雷装置以及工频交流系统采用共同接地装置，其接地电阻值不大于lΩ。

此时宜采用两根截面不小于25mm2的铜芯绝缘线穿管敷设到共同接地极上。

当采用基础钢筋或其它钢质共同接地极时，连接处应有铜铁过渡接头。

除上述两种情况下，一般宜将电信接地装置与其它接地装置分开敷设。

二、电子设备的接地

电子设备均有交直流电源回路、信号输入及输出回路。

这些回路经常处于强电电流、用电设备运行时产生的电弧和火花、无线电波、电晕、磁暴等造成的杂散电磁场内，因而受到干扰。

为了减少这种干扰和抑制噪声，保证电子设备稳定可靠地工作，接地是最简单易行的方法。

而且电子设备也需要采用接地，也可防止电击。

（一）接地的种类

电子设备一般都有下述的几种接地。

1．信号接地

信号接地是用接地的方法为信号回路建立基准电位，以衡量信号的有无、放大倍数的高低和保持信号处于稳定状态。

对于单级放大器，如图6所示，将A点接地作为信号的基准点。

对于多级放大器，如图7所示，将A点接地，AN面即为等位面，作为该多级放大器的基准面。

在数字电路中，“0”、“1”脉冲的转换，也需要一个基准面作基础。

这种以地作为基准面的接地，称为逻辑接地。

2．功率接地

将交、直流电源造成的干扰泄入大地的接地称为功率接地；通过接地，将交、直流电源传导来的信号，包括内部过电压的信号和耦合信号予以消除或抑制。

由于电源回路相对于电子回路来说是强功率，所以称为功率接地。

电动机和继电器触点所接线路产生的干扰，采用图8的方法予以接地，也是功率接地。

滤波器能消除强功率电路造成的干扰，滤波器的接地也属于功率接地，如图9所示。

3．屏蔽接地

为了防止外来电磁场干扰和与电气回路直接耦合产生的干扰，将电子屏蔽外壳或电子设备内、外的屏蔽线接地称为屏蔽接地，如图10所示。

4．保护接地

为了防止人身电击而设置的接地，与上述电信设备的接地要求相同。

（二）接地电阻的要求

电子设备的接地电阻，除特殊要求的电子设备另有规定时，一般将上述各种接