首页 arrow 防雷学习 arrow 相关技术 arrow 浅谈无线电监测站接地要求与装设

浅谈无线电监测站接地要求与装设 打印 E-mail

 
  无线电监测系统接地是无线电监测站的一个较为重要的问题。但在无线电监测系统的接地安全防护方面,国家有关规范规定还不是很明确,而这方面的问题对无线电监测站的运行影响又比较大,轻则影响无线电监测系统稳定运行,重则损坏系统,造成投资的重大损失。如果无线电监测系统的数据被破坏,带来的损失就会更加严重。因此,无线电监测站的接地就显得尤为重要。
  严格地讲,无线电监测站接地系统设计应属电气接地设计范畴,接地的装设必须遵守国家规定的工业与民用电力装置的接地设计规范。但是,在制定工业与民用电力装置的接地设计规范时,没有明确无线电监测系统的接地要求。无线电监测系统本身的地如何接,一般都是参照中华人民共和国原邮电部部标准(YDJ26-89)通信局(站)接地设计暂行技术规定第1.0.3条之规定综合通信大楼的接地方式,单点接地的原理设计。即:通信设备的工作接地,保护接地(包括屏蔽接地和建筑防雷接地)共同合用一组接地体的联合接地方式。这在当前无线电监测系统的接地工作实践中还有一定分歧。由于专业不同,看问题的角度就不同,认识也就很难统一。有的提出要单独接地,但国家有关规范提出集中一点联合接地,这就发生了矛盾。笔者认为,无线电监测站的接地方式,应按照监测系统的工作接地、保护接地、监测综合楼防雷接地共用一组接地体的联合接地方式做好接地系统。

  一、无线电监测站接地系统的组成

  无线电监测站接地系统一般应由大地、接地体、接地引入线、接地汇集线、接地配线等组成。无线电监测站监测设备、供电电源或金属机架等都应该与这个接地系统进行良好的连接,组成无线电监测站接地系统。
  (1)大地。是指可以用来作为良好的参考电位的一般土壤。土壤的导电特性取决于土壤类型,主要由土壤中的含水量以及本身的电阻率来决定。在不同场所的同一种普通类型土壤,其电阻率是不同的。土壤电阻率取决于土壤的颗粒大小、可溶物质组成的程度以及它的含水量,与温度、压力等因素有关。粘土与沙土相比,除固有的电阻率较低外,它含有更多的水分。因此,应该优先选择粘土。
  (2)接地体。接地体宜采用镀锌钢材制作,与土壤成良好的电气接触,使电流入地并迅速扩散。
  (3)接地引入线。接地引入线一般采用40×4或50×5镀锌扁钢,把接地电极连接到地线汇流排上去。接地线不得使用铝材。当不同金属材料互连时,应防止电化腐蚀。敷设时,应作绝缘防腐处理,其出土部位应有防机械损伤的措施,也不要与暖气管道同沟敷设。
  (4)接地汇集线。监测站接地总汇集线可用接地汇集环或汇集排。汇集环一般安装在监测综合楼地下室或底层,距离墙面应为50mm左右,汇集排安装在电源室。采用接地总汇集环的无线电监测综合楼,根据监测机房布置的需要和监测综合楼建筑情况,可在相应层或设备层内设置接地分汇集线。接地总汇集线的截面积应根据最大故障电流值来确定,一般应选用不小于120mm的铜排或相同电阻值的镀锌扁钢。
  (5)接地配线。把必需接地的各部分连接到地线排或地线汇流排上去,接地配线的两端连接点应确保电气接触良好,并作防腐处理。从接地汇集线引出的接地线应设明显标志。各类设备保护接地线的截面积,应根据最大故障电流值确定,一般宜选用导线截面为35~95mm的多股铜导线。
  (6)接地网络。接地网络主要形式有两种:一种是星形连接,另一种是网状连接。采用星形接地网络的系统组成相对较小,所有设备及进线于一点进入系统。这种接地网络的单点接地结构的特点是可以避免环路电感,闪电产生的低频电流不能进入无线电监测系统;同样的,系统产生的低频干扰也不会有地线电流产生。而采用网状连接的系统组成相对较大,设备间有许多连线及电缆,设备及进线于多点进入监测系统。网状接地网络对于高频信号来说具有很低的网络阻抗,因此能够有效地减少在无线电监测系统中相邻设备间的高频电磁干扰。

  二、无线电监测站接地系统的连接

  (1)无线电监测设备的保护接地。无线电监测机房内监测设备及其他供电设备正常不带电的金属部分、进线电缆的保护装置接地端以及电缆的金属护套均应该作保护接地。如监测系统的机架、机柜、操作台(屏)的保护接地,可直接与引入机房内的直流电源接地连通,也可从接地总汇集线或机房内的分接地汇集线上引入,并应防止通过布线引入机架的随机接地。
  (2)监测设备电源的接地。
  ① 直流电源接地线必须从接地总汇集线上引入。其他机房的直流电源接地线亦可从分汇集线上引入。监测机房的直流电源接地垂直引入线长度超过30m时,从30m处开始,应每向上隔一层,与接地端连接一次。
  ② 引入监测楼内的交流铠装电力电缆,其电缆金属护套的两端均应良好的接地。配有专用变压器的无线电监测站,且安装在监测综合楼附近时,应将变压器外壳与低压侧中性点汇集后,就近接地,将变压器接地体与监测综合楼的接地网两根接地导线连通。而交流供电线中的无流保护地线应与监测综合楼内的接地总汇集线连通,除应在电力变压器高、低压侧设保安防雷装置外,应采用三相五线制引入配电室。如变压器离配电室较远,交流中性点应按规定在变压器与户外引入最近处距离联合接地网边缘5m以外作单独设置重复接地,尤其是采用三相四线制时必须作重复接地。
  ③ 监测楼内所有交、直流用电及配电设备均应采取接地保护。交流保护接地线应从接地汇集线上专引,交流配电柜上的零线汇集排应与机架的正常带电金属部分绝缘,严禁采用零线作交流保护地线。
  (3)其他设施的接地。设置在无线电监测站楼顶的铁塔以及其它各种金属设施均应分别与楼顶避雷接地线就近连通。楼顶的航空障碍信号灯、节日彩灯或形象展示牌、广告牌等的电源线要选用有金属护套的电缆或穿金属管敷设,其电缆金属护套或金属管应每隔离5~10m与避雷带或避雷接地线就近连接。机房内各层敷设的配线金属管均应就近接地。监测综合楼电梯的轨道、金属竖井上、下两端均应就近接地,且应从离地面30m以上开始,每向上隔一层,就近接地一次。监测综合楼内的管道、电缆槽架、金属竖井及电缆井道内的金属支架间应确保电气接触良好。

  三、无线电监测站避雷防护

  (1)监测楼及天线的防雷。据有关单位试验说明,平顶的建筑物屋顶四个角的雷击率最高。而监测站的天馈线是直接暴露在户外的,在雷雨天气时很容易将雷电的感应电压引入接收设备。监测机房防雷应根据监测综合楼屋顶的实际情况及楼顶铁塔具体安装情况,确定在最易遭受雷击的部位装设避雷针,用来保护楼顶铁塔和天馈线系统以及整个监测机房建筑物,使之免遭直接雷击。
  (2)无线电监测系统设备的防雷。对于各种接地,各家有各家的要求,虽然大都强调一点接地,接地电阻必须小于1Ω,但具体内容上差别很大。有的厂家强调系统的所有接地必须和供电系统地以及其它(如避雷地)严格分开,而且之间至少应保持15m以上的距离。从抑制干扰的角度来看,将电力系统地和监测系统的所有地分开是很有好处的,因为一般电力系统的地线是不太干净的。但从工程角度来看,在有些场合下单设监测系统地并保证其与供电系统地隔开一定距离是很困难的。所以,在实际装设时,很多设计都是考虑将监测系统的地和供电地共用一个地。所以,在设计和施工接地系统时,一定要仔细阅读产品的技术要求和接地要求。
  (3)布线系统的防雷。综合监测楼内有大量的电子设备,如监测系统、检测系统、计算机局域网、闭路电视系统、通信等以及楼内各层顶板、底板、侧墙、吊顶内布满他们相应的线路系统。这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低、防干扰要求高,是最怕受到雷击的部分。不管是直击、串击、反击都会使设备受到不同程度的损坏或严重干扰。为了避免所用设备的机能障碍,避免甚至会出现的设备损坏,因此对监测楼的防雷接地装设就必须严密、可靠。
   构成布线系统的设备还应该能够防止内部自身传导和外来干扰。这些干扰的产生或者是因为导线之间的耦合现象,或者是因为电容效应或电感效应,或来自大功率幅射电磁场和静电放电。这些现象会对发送或接收高频的设备产生很大的干扰。因此对这些设备及其布线采取保护措施,防静电干扰很重要。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。在洁净、干燥的监测室、检测室内,人的走步、移动设备,各自磨擦均会产生大量静电。在一定的相对湿度的环境中人的走步可以积聚上万伏的静电电压,如果没有良好的接地,不仅仅会产生对监测、检测设备的干扰,甚至会将这些设备的芯片击坏。所以,在洁静干燥的监测、检测环境中,所有的设备外壳及室内(包括地坪)设施防静电接地等功能接地,必须以严密、完整的防雷接地结构系统为基础,防止外来的电磁干扰。

  四、无线电监测站接地电阻的要求与接地体的装设

  (1)接地电阻要求。防雷保护接地电阻和监测系统工作接地电阻是不一样的,一般工作接地要求要比防雷接地要求高得多。在无线电监测系统的工作接地、保护接地、监测站综合楼防雷接地共用一组接地体的联合接地系统中,接地电阻应以接地电阻要求比较高的工作接地电阻值为联合接地体的接地电阻要求值。
  (2)影响土壤电阻率的几个要素。
  ① 水分对土壤电阻率的影响。没有水分的土壤具有极大的电阻率,增加水分就可以降低土壤的电阻率。但当水分增加到一定限度时,电阻率就不会再下降而达到一个饱和稳定的状态。
  ② 温度对土壤电阻率的影响。土壤电阻率随着温度的增高而减小,但是在摄氏零度以上时,就没有明显的变化;而在摄氏零度以下时,土壤中的水分开始结冰,电阻率急增。而且当温度继续下降时,电阻率出现十分明显的增大。因此在无线电监测站接地设计和施工中,将接地体放置在冰冻层以下保持一定的温度是很有必要。
  ③ 压力对土壤电阻率的影响。土壤受到压力以后,内部的颗粒较前紧密,电阻率会随之而下降。土壤的密度愈大,电阻率也就愈小。根据试验的资料得出:粘土的湿度为10%,在温度不变的情况下,单位压力由0.02Kg/cm增加到0.2Kg/cm时,电阻率可以下降到原值的65%。土壤的电阻率随压力变化的特性,给接地体的安装提供了一个良好的便利条件。因为不需要采取挖掘土壤后埋入接地体的方法,而可以采用比较简单的打入法,这样反而比采用埋入接地体方法施工的电阻值要小得多,费用也少得多。
  (3)接地体的装设。
  ① 无线电监测站的地网组成方式。监测站的接地方式,如按单点接地的原理设计,即:监测设备的工作接地,保护接地(包括屏蔽接地和建筑防雷接地)共同合用一组接地体的联合接地方式。无线电监测站内射频同轴布线电缆外导体和屏蔽电缆的屏蔽层两端,均应与所连接设备的金属机壳的外面保持良好的电气接触。
  ② 接地体的安装。接地体一般用长度不小于2.5m、管壁厚度不小于3.5mm镀锌钢管或不小于50×50×5mm的镀锌角钢,埋设深度要在0.7m以上。
  ③ 自然接地体的利用。可以作为自然接地体的有:建筑物的钢结构和钢筋、电梯井的钢轨、上下水的金属管道以及敷设于地下而数量不少于两根的电缆金属外皮等。利用自然接地体时,一定要保证良好的电气连接。在建筑物钢结构的接合处,除已焊接者外,凡用螺栓连接或其它连接的,都要采用跨接焊接。跨接线一般采用扁钢,作为接地干线的,其截面不得小于100m2。如果自然接地体与其周围的土壤接触得不紧密,则接触电阻可能影响接地电阻,围绕接地电极的土壤电阻取决于接地电极的线性延伸,而极少程度取决于它的形状和表面面积。
  ④ 降低接地电阻的办法。对于大地土壤电阻率高的地区,当一般做法的联合接地体接地电阻值难以满足要求时,可以采取斜向外延伸接地体、改良土壤、深埋电极以及外引等方式。采取斜向外延伸接地体应选用不小于40×4mm的镀锌扁钢或直径应不小于8mm的镀锌圆钢。接地体之间的所有裸露在外的焊接点必须进行防腐处理。接地体应尽量避免埋设在污水排放和土壤腐性强的区段。当难以避开时,其接地截面应适当增大,镀锌层不宜小100μm。或改用石墨电极、混凝土包封电极或其他新型材料。如受到场地限制,可采用以下几种人工降低接地电阻的方法,以减少接地体数目。
  一是换土法。在接地体周围1~4m的范围内换上比原来土壤电阻率小得多的土壤,可以是粘土、泥炭、黑土等,必要时可以使用焦炭和碎木炭。这种方法,其土壤电阻率受外界压力和温度影响变化较大,在地下水位高、水分流散多的地区使用效果好,但在石质地层则难以得较满意的效果。
  二是层叠法。在每根接地体的周围,挖一个坑,然后在上面交替地铺上土壤(或混入焦炭、木炭等)及食盐6~8层,每层土壤厚约10cm,食盐厚约2~3cm,每层均浇水夯实。每公斤食盐可用水1~2升,每根管型接地体约用食盐30~40Kg。这种方法用在砂质土壤和砂粒土中,降低接地电阻的效果比较好。
  三是化学长效降阻剂。长效降阻剂是以高分子合成树脂为主剂,与电解质的水溶液相混合。加入树脂的固化剂以后,注入接地电极周围,在常温下,经过一定时间,树脂与固化剂发生化学反应,生成含水的硬化树脂的凝胶。这种降阻剂具有高导电性,并且可以长期保持良好的导电性能。使用这种方法应时,要特别注意在施工中,应避免有毒性物品与皮肤直接接触。操作完后,用清水洗手。

  五、接地电阻测量

  (1)接地电阻值。接地电阻是接地体的流散电阻与接地线电阻的总和。一般接地线的电阻都很小,可以略而不计,因此可以认为接地体的流散电阻就是接地电阻。各类防雷接地装置的接地电阻,一般应根据落雷时的反击条件来确定。防雷装置和监测系统的工作接地电阻应符合其最小值要求。尽量把接地电阻做小是有效防雷的基础条件。
  对于接地电阻值,通常的防雷接地的接地电阻是10Ω,弱电设备的感应防雷都要求4Ω或1Ω的接地电阻。参照的通信系统或计算机控制系统要求,有的提出要求小于1Ω,有的要求小于2Ω,国家有关规范规定要求小子4Ω,这里也发生了矛盾。有些国内监测系统要求接地电阻小于0.5Ω。国外的监测系统的接地电阻要求各个厂家也不统一,有的要求2Ω,有的要求4Ω。分析其原因主要与监测系统本身的硬件设计和产品加工制造质量有关,硬件设计越先进,产品加工质量越高,对接地电阻的要求就不那么小。
  监测站的接地电阻值一般不宜大于1Ω。当楼内监测设备有更高要求或邻近有强磁场干扰而对接地电阻提出更高要求时,应取其中的最小值作为设计依据。
  实际上,土壤电阻率是随季节变化的,所以,监测站的接地电阻还应该考虑满足季节因数。我们所说的接地电阻,实际上是接地电阻的最大许可值,为了满足这个要求,地网的接地电阻要达到:

R=Rmax/ω

式中:Rmax──接地电阻最大值。
   ω ──是季节因数,根据地区和工程性质取值,常用值为1.45。
  所以,我们所说的接地电阻是1Ω,实际上只有达到0.65Ω才能在土壤电阻率最高的时候(常为冬季)合乎规范要求的1Ω即满足设计要求。
  (2)测量接地电阻的作用:
  一是在初步设计查勘时,需要测量建设地点的土壤电阻率,以便进行接地体和接地系统的设计,并安排接地电极的位置。
  二是在接地装置施工以后,需要测量它的接地电阻是否符合设计要求。
  三是在日常维护工作中,要定期对接地体进行检查,测量它的电阻值是否正常,作为日后维修或改进的依据。
  (3)接地电阻的测量方法
  测量接地电阻,最为普遍的是利用接地电阻测量仪器测量。在测量时要测两组辅助接地体,一组用来测量接地体与零电位的电压,称为电压接地体;另一组用来构成流过被接地体的电流回路,称为电流接地体。
  可以认为,无线电监测站的接地,应该做到凡是与电网连接的所有监测、检测设备都应当接地;凡是电力需要到达的地方,就是接地工程需要作到的地方。这一方面是随着时代的进步,无线电监测所用的强功能高价值设备的广泛使用,要求提供更加可靠的接地保护;另一方面,微电子技术的推广,电磁兼容设计也是非常重要,使得现代无线电监测、检测设备要求更低的接地电阻。实践要求有更加可靠的接地系统来保障无线电监测设备的正常运行。这些都需要我们克服环境条件的制约,因地制宜运用更好的接地材料和设计、施工方法,达到良好稳定的接地效果,保障站内设备及人身安全,保障无线电监测站安全有效运行。

 
< 上一篇   下一篇 >

相关项目

  









关于我们 - 版权声明 - 广告业务 - 联系我们