通信系统防雷与接地(上.知识篇)ppt课件.ppt
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1、通信工程监理人员应知应会培训课件-通信系统防雷与接地,通信系统防雷与接地,上篇 基础知识1.1关于雷电的基础知识1.2关于接地的基础知识1.3关于电学的基础知识下篇 通信网防雷与接地2.1防雷接地强制标准2.2通信局(站)防雷接地基本规定2.3综合通信大楼的防雷与接地2.4有线通信局(站)的防雷与接地2.5移动通信基站的防雷与接地 2.6小型通信站的防雷与接地2.7微波、卫星地球站的防雷与接地2.8 通信局(站)雷电过电压保护,总目录,第一章 基础知识,1.1关于雷电的基础知识1.2关于接地的基础知识1.3关于电学的基础知识,1.1.1 雷电的形成1.1.2 雷电过电压1.1.3 雷电的危害1
2、.1.4 专业术语,在天气闷热潮湿的时候,地面上的水受热变为蒸汽,并且随地面的受热空气而上升,在空中与冷空气相遇,使上升的水蒸汽凝结成小水滴,形成积云。云中水滴受强烈气流吹袭,分裂为一些小水滴和大水滴,较大的水滴带正电荷,小水滴带负电荷。细微的水滴随风聚集形成了带负电的雷云;带正电的较大水滴常常向地面降落而形成雨,或悬浮在空中。由于静电感应,带负电的雷云,在大地表面感应有正电荷。这样雷云与大地间形成了一个大的电容器。当电场强度很大,超过大气的击穿强度时,即发生了雷云与大地间的放电,就是一般所说的雷击。在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间,或雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展
3、和运动,一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度(大气中的电场强度约为30kV/cm,有水滴存在时约为10kV/cm)时,就会发生云间或对地的火花放电;放出几十乃至几百千安的电流;产生强烈的光和热(放电通道温度高达15000至20000),使空气急剧膨胀震动,发生霹雳轰鸣。这就是闪电伴随雷鸣叫做雷电的原故。,1.1.1雷电的形成,“雷云说”,“三段放电说”:先导放电、主放电、余光放电。,雷 电,1.1关于雷电的基础知识,雷电过电压又称为大气过电压或外部过电压,它是由于变配电系统内的设备或建筑物遭受到来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压有两种基本形式:一种是直击雷或直接雷击
4、;另一种雷电过电压称为雷电感应或感应雷。,1.1.2 雷电过电压,1.1关于雷电的基础知识,1.1.3雷电的危害,1.1.3.1 雷电的热效应,同时由于物体的水分受高热而汽化膨胀,将产生强大的机械力而爆炸,使建筑物等遭受严重的破坏。,1.1.3.3雷电的磁效应,1.1.3.2 雷电的机械效应,遭受直接雷击的树木、电杆、房屋等,因通过强大的雷电流会产生很大的热量,但在极短的时间内又不易散发出来,所以会使金属熔化,使树木烧焦。,在雷电流通过的周围,将有强大的电磁场产生,使附近的导体或金属结构以及电力装置中产生很高的感应电压,可达几十万伏,足以破坏一般电气设备的绝缘;在金属结构回路中,接触不良或有空
5、隙的地方,将产生火花放电,引起爆炸或火灾。,1.1关于雷电的基础知识,第一类:制造、储存火工品等,因火花引起爆炸,造成巨大破坏和人身伤亡;具有0区或20爆炸危险场所的建筑物;具有1区或21区爆炸危险场所。且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者;具有1区或21爆炸危险场所,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者;具有2区或22区爆炸危险场所;具有爆炸危险的露天钢制封闭气罐。第二类:国家重点文物单位;国家级建筑及大型建筑;国家特级及甲级大型体育馆;制造、储存火炸药及其制品的危险建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者;具有1区或21爆炸危险场所,且电火花不
6、易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者;具有2区或22区爆炸危险场所;具有爆炸危险的露天钢制封闭气罐。第三类:除开一、二类为第三类。通信网防雷属于第三类。,1.1关于雷电的基础知识,1.1.4.1 防雷分类,1.1.4. 防雷技术术语,1.1.4.2雷暴日(Thunderstorm Day),是指某地区一年中有雷电放电的天数,一天中只要听到一次以上的雷声就算一个雷暴日。雷暴日表征不同地区雷电活动的频繁程度。,1.1关于雷电的基础知识,1.1.4.3 雷电活动区(Keraunic Zones),根据年平均雷暴日的多少,雷电活动区分为少雷区、中雷区、多雷区和强雷区;少雷区为一年平均雷暴日不超过2
7、5天的地区;中雷区为一年平均雷暴日在2640天的地区;多雷区为一年平均雷暴日在4190天的地区;强雷区为一年平均雷暴日超过90天的地区。,1.1关于雷电的基础知识,1.1.4.4 雷击(Lightning Stroke),雷云对大地及地面物体的放电现象,雷击建筑物,雷击架空电力线,电磁感应与耦合,操作过电压,1.1关于雷电的基础知识,1.1.4.5直击雷(Direct Lightning Flash),是带电云层(雷云)与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象,并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用。,直击建筑,直击树木,雷击架空电力线,雷电电磁感应,1.1
8、关于雷电的基础知识,是击在建筑物附近大地、其它物体或与建筑物相连的引入设备的闪电。,1.1.4.6非直击雷(Indirect Lightning Flash),是由于雷电放电时,巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势。雷电感应引起的电磁能量若不及时泄入地下,可能产生放电火花,引起火灾、爆炸或造成触电事故。,静电感应雷,是由于带电积云接近地面,在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的。它将产生很高的电位。,电磁感应雷,静电感应雷示意,电磁感应雷示意,1.1关于雷电的基础知识,将一个易遭雷击的区域,按通信局(站)建筑
9、物内外、通信机房及被保护设备所处环境的不同,进行被保护区域划分,被保护区域称为防雷区。,1.1.4.7 防雷区lightning protection zones (LPZ),防雷区就是被保护区,防雷区划分,防雷区就是被保护区,1.1防雷接地基础知识,1.1防雷接地基础知识,1.1.4.8 雷区划分,国家标准GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范3.2 雷电防护区划分3.2.1 雷电防护区的划分应根据需要保护和控制雷电电磁脉冲环境的建筑物,从外部到内部划分为不同的雷电防护区(LPZ)。3.2.2 雷电防护区(LPZ)应划分为:直击雷非防护区、直击雷防护区、第一防护区、第二防护区
10、、后续防护区。应符合下列规定:1 直击雷非防护区(LPZOA):电磁场没有衰减,各类物体都可能遭到直接雷击,属完全暴露的不设防区。2 直击雷防护区(LPZOB):电磁场没有衰减,各类物体很少遭受直接雷击,属充分暴露的直击雷防护区。3 第一防护区(LPZ1):由于建筑物的屏蔽措施,流经各类导体的雷电流比直击雷防护区(LPZOB)区进一步减小,电磁场得到了初步的衰减,各类物体不可能遭受直接雷击。4 第二防护区(LPZ2):进一步减小所导引的雷电流或电磁场而引入的后续防护区。5 后续防护区(LPZn):需要进一步减小雷电电磁脉冲,以保护敏感度水平高的设备的后续防护区。,防雷区划分示意图,1.2关于接
11、地的基础知识,1.1关于雷电的基础知识1.2关于接地的基础知识1.3关于电学的基础知识,1.2.1 什么是地?1.2.2三种接地方式1.2.3 接地术语,1.2.1 什么是地?1.2.2 三种接地方式1.2.3 接地术语,1.2.1.1 地球的电性,1.2关于接地的基础知识,地球(Earth)带负电。原因:地球自西向东旋转,地球产生的磁场在内部是从磁北极(地理南极)到磁南极(地理北极)。因为没有自由移动电荷,因此是地球本身带电运动导致地球转动,从北极方向看是顺时针,如果地球带正电则产生磁场应该是南极北极方向与实际相反,因此地球带负电。.,1.2.1 什么是地?,把地球等效为磁铁,地球磁场方向,
12、电生磁,磁生电。,1.2.1.2电气地?,大地是一个电阻非常低、电容量非常大的物体,拥有吸收无限电荷的能力,而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变,因此适合作为电气系统中的参考电位体。这种“地”是“电气地”,并不等干“地理地”,但却包含在“地理地”之中。“电气地”的范围随着大地结构的组成和大地与带电体接触的情况而定。,电气地示意图,对地电压、跨步电压、接触电压示意图,1.2关于接地的基础知识,与大地紧密接触并形成电气接触的一个或一组导电体称为接地极,通常采用圆钢或角钢,也可采用铜棒或铜板。当流入地中的电流I通过接地极向大地作半球形散开时,在距接地极越近的地方越小,越远的地方越大,所以在距接地极越
13、近的地方电阻越大,而在距接地极越远的地方电阻越小。试验证明:在距单根接地极或碰地处 20m 以外的地方,呈半球形的球面已经很大,实际已没有什么电阻存在,不再有什么电压降。换句话说,该处的电位已近于零。这电位等于零的“电气地”称为”地电位”。,1.2.1.3什么是地电位?,地电位的梯度分布示意图,1.2关于接地的基础知识,1.2.1.4 什么是接地?,接地为防止触电或保护设备的安全,把电力、电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线;利用大地作电流回路接地线。在电力系统中,将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。接地的功用除了将一些无用的电流或是噪声干扰导入大地外,
14、最大功用为保护使用者不被电击。,综合柜箱体接地,配电箱箱体接地,设备基座接地,楼房等电位接地合,电冰箱保安接地,高压放电接地棒,防静电手环接地,机房等电位接地网,接地无处不在,1.2关于接地的基础知识,接地通过金属导线与接地装置连接来实现。接地装置将电力、电讯设备和其他生产设备上可能产生的漏电流、静电荷以及雷电感应电流等引入地下,从而避免人身触电和及可能发生的次生灾害,如火灾、爆炸等事故。,1.2.1.5怎样实现接地?,2.1.6接地分类,接地 将电力系统或电气装置、或用电设备的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地”根据用途不同,常用接地的种类有工作接地、保护接地、防雷接地。,1.2关于接地
15、的基础知识,1.2.2.1工作接地?,1.2.2.2保护接地?,1.2.2.3防雷接地?,低压配电系统目前多采用三相四线制380220V中性点直接地电网。这种为满足电力系统和电气装置工作特性的需要而设置的接地,称为工作接地,以保证电气装置可靠运行。避雷器何为防止电气设备过电压而进行的接地也属于工作接地,是为防止电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等带电危及人身和设备安全而进行的接地。所谓保护接地就是将正常情况下不带电,而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。,防雷接地分为两个概念,一是防雷,防止因雷击而造成损害;二是静电接地,防
16、止静电产生危害。防雷分为整体结构防雷,主建筑结构、主机房防雷,主要基础打接地极、接地带,形成一个接地网,通信网除此以外,一般专门建有防雷接地保护网,1.2关于接地的基础知识,1.2.2三种接地方式,接地警示标志。提醒人们的关注。,1.2.2.4常见接地符号,接大地:一条水平线加上三条向下延伸的斜线代表大地或机箱的接地。,电源地:三条向下递减的水平线代表模拟地或者电路地。属工作地。,逻辑地:中空的三角形通常表示数字接地、逻辑地,但是也常被用作参考接地。属工作地、等电位接地。,机箱地:指的是一些用来封装电气设备的金属外壳。属保护地。,防护地:用于发生设备故障时的保护接地。属保护地。,防干扰地:用于
17、防噪声要求很高的屏蔽接地。属保护地。,1.2关于接地的基础知识,工作接地指电力系统中性点接地方式,也就是常说的电力系统中性点运行方式。如三相四线制、单相三线制、三相五线制等。如在星形连接的变压器或发电机的中性点。电力系统中普遍采用的中性点运行方式为主:中性点直接接地、中性点不接地(三角形接法)、中性点经消弧线圈接地(三相四线制中线经保安设备接地)等三种。,必须了解,1.2.2.5工作接地电原理,第二节 关于接地的基础知识,1.2.2.6 通信网中工作接地的别称?,工作接地的一种。通信设备中各级电路电流的传输、信息转换要求有一个参考的电位,这个电位还可防止外界电磁场信号的侵入,常称这个电位为“逻
18、辑地”。这个“地”不一定是“地理地”,可能是电子设备的金属机壳、底座、印刷电路板上的地线或建筑物内的总接地端子、接地干线等;逻辑地可与大地接触,也可不接触,而“电气地”必须与大地接触。逻辑接地,也叫电源接地,指逻辑电平负端公共接地,也是+5V等电源的输出接地,目的是保持电源电压值的精度和统一。,逻辑地,屏蔽地,保护地的一种,主要保护通信设备不受外部电磁干扰。通信设备、电子电路的金属外壳通常要和大地相连接,形成接地屏蔽,以减少外界杂散电磁场对信号输入和处理的干扰。如杂散感应、寄生辐射 、白噪声等,第二节 关于接地的基础知识,1.2.2.7 保护接地,机房屏蔽,导线屏蔽,机柜屏蔽,保护接地,是为防
19、止电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等带电危及人身和设备安全而进行的接地。所谓保护接地就是将正常情况下不带电,而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分(即与带电部分相绝缘的金属结构部分)用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。,第二节 关于接地的基础知识,电动机外壳接地,放电原理,放电棒,人体接触不带电设备外壳,常见通信设备保护地,保护接地电路原理,1.2.2.8 保护接地的作用,保护接地,是为防止电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等带电危及人身和设备安全而进行的接地。所谓保护接地就是将正常情况下不带电,而在绝缘材料损坏后或其他情况下可能带电的电器金属部分
20、(即与带电部分相绝缘的金属结构部分)用导线与接地体可靠连接起来的一种保护接线方式。,第二节 关于接地的基础知识,包含接地体、接地引入线、接地汇集线、和连接到主接地端子的接地分配系统等接地装置的总称。,1.2.3.1 接地,1.2.3.2 接地系统,将导体连接到“地”,使之具有近似大地(或代替大地的导电体)的电位,可以使地电流流入或流出大地(或代替大地的导电体)。,1.2.3.3外部防雷装置,由接闪器、引下线和接地装置组成,主要用于防直击雷的防护装置。,1.2.3 接地术语,1.2.3.4 内部防雷设施,由等电位连接系统、接地系统、屏蔽系统、浪涌保护器等组成,主要用于减少和防止雷电流产生的电磁危
21、害。,1.2关于接地的基础知识,1.2.3.5综合防雷接地,对建筑物及内部电子信息系统进行直击雷防护、联合接地、等电位连接、电磁屏蔽、雷电分流和雷电过电压保护的系列措施。,1.2关于接地的基础知识,1.2.3.6接闪器,接闪器位于防雷装置的顶部,其作用是利用其高出被保护物的突出地位把雷电引向自身,承接直击雷放电。 。,提前放电避雷针,限流避雷针,优化避雷针,普通避雷针,民房避雷带,古建筑避雷线,第二节 关于接地的基础知识,1.2.3.7-避雷针,普通避雷针,由于直击雷是雷云和大地间的直接放电,突出地面的高耸建筑物,最易首先接触先驱放电而遭到破坏。因此,在许多需要保护的构筑物上或建筑物附近都设置
22、有避雷针。避雷针的避雷原理是:利用避雷针的接闪器高出被保护物的突出地位,把雷电引向自身,然后通过引下线的接地装置,把雷电流泄人大地,以使被保护物免遭雷击。,避雷针的避雷原理,避雷针的避雷原理,小故事:避雷针是美国科学家富兰克林发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点,他在1752年7月的一个雷雨天,冒着被雷击的危险,将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中,在金属线末端拴了一串铜钥匙。当雷电发生时,富兰克林手接近钥匙,钥匙上进出一串电火花。手上还有麻木感。此次试验后,富兰克林认为,如果将一根金属棒安置在建筑物质顶部,并且以金属细线连接到地面,那么所有接近建筑物的闪电都会被引导至
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