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新型接地方式在通信系统中的应用

武汉电信分公司总工办任文翔

摘要：通过武汉市话交换局和移动基站的接地工程实例，介绍了市内土壤电阻率偏高，没有足够可施工面积的情况下，接地系统的处理办法，以及新型接地方式在通信系统中的应用。
关键词：电解离子接地系统，IEA，铜钢合金接地棒，接地电阻，土壤电阻率，火泥熔接。

1. 概述
近年来随着固定电话、宽带网络和移动电话的日益普及，以及无线市话（小灵通）的兴起，促使市话交换局大幅扩容，并新建了大量的宽带网机房，移动基站和无线市话（小灵通）基站。通信设备采用的都是微电子电路和大规模的集成电路，对雷电流、干扰信号和故障电流尤为敏感。这就需要有良好的接地系统及时泻放干扰信号和故障电流以保障设备的正常运行。
2. 问题的提出
１）对接地系统的要求
按信息产业部防雷接地规范的要求，通信局站采用联合接地方式，其接地电阻值要求小于 1Ω，各类通信基站采用单独接地方式，其接地电阻要求应小于 5Ω。
对于接地电阻要求较严格的市话交换局的接地系统占用的施工面积相对较大，在城市里一般可用于接地施工的面积比较小，采用常规接地方法往往难以达到要求。宽带网机房、小灵通基站和移动基站的接地阻值虽然要求比通信局站宽松，但其机房一般都是租用外单位的房间或小区的民房安装设备，通常选址都在繁华地段或居民区，室外可用面积更小，而且地表多为水泥地面，地下各种管道和电缆线错综复杂，不便于大面积开挖施工，要达到要求同样有一定困难。
2）接地的材料
传统接地方式接地的材料常采用钢材，形式上为扁钢和角钢，传统接地系统存在使用寿命短、维护费用高和接地电阻不稳定的缺点。传统接地系统须每年定期检测和维护，但随着使用年限的增加，接地材料会不断腐蚀，接地电阻仍会持续攀升。一般来说三到五年接地材料就会腐蚀的比较严重，特别是加灌了降阻剂就更容易被腐蚀（“图一”所示即为扁钢埋设三年左右的腐蚀情况），并且通过测量工频接地电阻往往不易检测出来，需要挖开检查，使用八至十年后就需要重新改造接地系统。这样不但会浪费大量的人力物力，也会影响到设备的正常运行。
3）施工人员
一般在通信系统中没有专业的接地施工人员，接地工程通常由机房设备安装人员负责施工。施工前没有对现场的土壤电阻进行测量，更没有设计施工方案，在施工时往往是根据经验，导致很多局站和基站的接地电阻达不到要求，也没有更好的补救措施。
为解决这一难题，切实按部颁要求做好接地保护工作，我局在要求高的场合如交换局站和条件困难的通信基站，采用专业的公司、专业的人员、专业的技术来做接地系统，其长期稳定的、低阻值的效果是传统接地无法比拟的。好的接地系统不但需要好的接地材料和设备，并且要有好的连接工艺。美国ATI公司的高科技接地系统－电解离子接地极和铜钢合金接地棒，以及先进的连接工艺－火泥熔接为我们提供了高品质的接地系统。

3. 新型接地系统简介
IEA电解离子接地系统非常适用于各种有较高接地要求的场合，它由先进的陶瓷复合材料、合金电极、中性离子化合物构成，以确保最高导电性和较长的使用寿命（其使用寿命至少在25年以上），提供稳定可靠的接地保护。它内部含有特制的电解离子化合物，能够通过电极顶部的呼吸孔吸收空气或土壤中的水分，使化合物潮解形成电解液渗透到周围的土壤中，有效地降低土壤电阻率，使土壤的导电性能始终保持在较高的水平，故障电流能轻易地扩散到土壤中，从而降低接地电阻。
铜钢合金接地棒是适用于一般场合相对简易的接地极，它是由铜覆盖到底碳钢芯棒上制成的。长度有 1.5m、2.4m 和 3m等几种规格，可以根据需要无限加接，其连接采用火泥熔接技术，以确保连接的可靠性。高强度的钢质内芯便于施工时直接将接地棒打入地下，使施工更加快捷；表面的敷铜可以加强接地棒的导电性和泄流能力，增强电极的防腐，从而使接地系统的接地电阻长期保持稳定，并延长接地系统的使用寿命。在土壤条件恶劣的情况下，可配合 IEA 回填料，以提高接地效果。非常适合对接地电阻要求比较高，外部环境受到限制，经费比 IEA 离子接地系统更经济的场合。

4. 工程实例
1）通信局站的接地施工
在 1996 年，武汉电信局的市话交换局积玉桥分局接地工程中，就碰到了可施工面积非常狭小的难题，因该站的接地电阻要求在 1Ω 以下，土壤电阻率实测为 50*，接地系统只能安装在电信大楼背面和院墙之间 25m×2m的地方。按施工规范，接地系统必须离建筑物有至少 1m 的距离，在这种条件下，只能安装 25m 长的长条形水平接地体，外加 5~6 根垂直接地体。若用常规的镀锌扁钢和角钢进行施工，其接地电阻在 2Ω 左右，远不能满足要求。
经我局相关技术部门反复研究论证，最终决定采用 IEA离子接地极解决降阻困难的问题。按IEA的生产厂家美国ATI公司的中国子公司－武汉岱嘉电气技术有限公司的设计，在长 25m 的狭长过道里埋设 5套 IEA 离子接地极，间隔不小于 6m ，在过道中央开挖一条深 0.6m 的槽沟，在槽沟内敷设 95* 的裸铜缆，并采用火泥熔接将 5 套 IEA离子接地极连接起来。最后用铜缆将接地系统单点引入到机房汇流排上。全部施工时间仅为三天，工程结束后测量接地电阻值为 0.78Ω，完全满足要求。
为确定接地系统运行的稳定性，在工程竣工一个月后从三个方向复测接地电阻值分别为：0.59Ω、0.68Ω 和 0.79Ω，均小于要求值。在竣工两个月后电信局和厂家再次到现场从三个方向复测接地电阻，分别为：0.41Ω、0.46Ω 和 0.74Ω，全部满足要求值，相比两个月之前的数据还有下降的趋势。总工办和建设处等部门对该产品的性能和施工结果相当满意。

2）基站的接地施工
外租基站的接地一般都会碰到施工面积太小，且地面为水泥路面不便于施工的情况。这就要求接地系统要在非常有限的范围里达到要求值。
在 2002年的宽带网机房建设中，再生物质公司的机房接地问题尤为困难。该基站租用再生物质公司的办公室作为机房，机房选在四楼，大楼周边三面均为民房，正面为沿江大道，只有楼下长度 10m 左右的过道可供施工，且路面全部为水泥层。实地勘测土壤电阻率为50*，据了解，因周边建筑物非常密集，办公大楼周围地下均为回填土和建筑垃圾，导致土壤电阻率偏高，同时给施工带来不便。用常规接地方式肯定达不到要求，于是采用两套 IEA 离子接地极，间隔十米埋设，全部采用连接 50* 的铜缆连接。施工时间仅用一天就全部完成。当时测量接地电阻为 2.1Ω，一年后复测电阻值为 1.8Ω，均在要求值以下，阻值还有所降低。
在武汉地区类似再生物质公司这样接地非常困难的情况非常普遍，我们均采用IEA 离子接地系统，对接地效果非常满意。

目前，IEA 离子接地极和铜钢合金接地棒已在我局有了广泛的使用，解决了在电信机房接地施工中接地面积小，降阻困难，现场施工难度大，接地系统使用寿命短的难题。通过以上的应用实例可以证明，新型离子接地系统不但施工方便，开挖面积小，周期短，降阻效果好，而且使用寿命长，完全免维护。它完全可以代替传统接地方式，极具推广和应用价值。

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