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当前住宅建筑中大量涌入较贵重的家用电器，个人电脑也逐渐在家庭中普及。由于家用电器耐冲击电压水平低于低压配电装置(见附表)，加强住宅建筑低压电源防雷措施是很现实的事情。
　　230/400V三相系统各种设备耐冲击过电压额定值设备的位置
电源处的设备
配电线路和最后分支线路的设备
用电设备
特殊需要保护的设备耐冲击过电压类别
Ⅳ类
Ⅲ类
Ⅱ类
Ⅰ类耐冲南电压额定值（KV） 6 4 2.5 1.5
　
注：Ⅰ类──需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备；
　　Ⅱ类──如家电用电器、手提工具和类似负荷；
　　Ⅲ类──如配电盘、断路器、布线系统（包括电缆、母线、分线盒、开关、插座），应用于工业的设备和一些其他设备（例如永久接至固定装置的固定安装的电动机）；
　　Ⅳ类──如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。
　　众所熟知，雷电能产生直击雷害和感应雷害。感应雷害又有静电感应与电磁感应之分。统计数字表明，雷电电压通过金属线引导到其他地方和室内造成的“高电位引入”危害，占雷害的绝大部分。设计工作者对该危害需给予足够重视。
　　高电位引入的高电压源有三种。第一种是直击雷，直击金属导线上，高压雷电以波的形式沿导线向两端传播进入室内；第二种是来自感应雷的高压脉冲，即由于雷云之间放电或雷云对地放电所形成的静电感应及电磁感应，通过场耦合到各种电线中，产生几仟伏乃至几十仟伏以上的感应高电位，也以波的形式传入户内；第三种是直击雷在建筑物和建筑物附近入地，或建筑物防雷装置采用共同接地，其接地极上泄放雷电流，都会在接地极上因电阻耦合发生数拾仟伏乃至上百仟伏的高电位，该电位通过电力系统的PE线或弱电系统的地线，也以波的形式传入室内设备外壳(此刻设备芯线呈低电位)，形成过电压危害，这类情况往往被忽视。
　　直击雷击中室外线路，击中点的电位相当高，可能达数百万数仟万伏，但是冲击波每经过一根电杆，杆上瓷瓶将对地闪络放电，降落为磁瓶的闪络电压30～40仟伏。设波阻抗为300～600欧，则终端入地电流约80A左右，若雷击点距建筑物入户处很近也会到10KA以上。至于感应雷引起的高压源，实际电压及电流决不会超过直击雷高压源的数值。共用接地装置上雷电流电阻耦合的高电位是多少呢?设接地装置上泄放20KA雷电流，接地电阻4欧，也有80仟伏之高。无论强弱电设备均无法承受(注一)。这一点在GB50057－94防雷规范条文说明第3.2.3条已有论述。降低接地电阻也无能为力，所以“电子计算机机房设计规范”GB50174－93第6、4、3条不规定共用接地电阻小于1欧姆的要求，而改为服从于交流、直流、安全、防雷共同接地中最小值要求。
　　防止雷电波入侵危害的措施通常有下列方法：
　　(1)室外线路全线埋地敷设；
　　(2)采用电缆段进线方式供电；
　　(3)进出建筑物的架空线路，进出户处加装放电间隙和避雷器等。
　　(4)建筑物防直击雷同各种电气系统共用接地装置时总进户装置处加避雷器。
　　第一种方法：防止高电位引入效果最佳，只要将电缆金属外皮、钢管等在进出建筑物处同电气设备的接地极相连就可以了。这种方式几乎不存在高电位引入的威胁。应该注意的是，建筑物防直击雷接地极同电气接地极共同泄放建筑物直击雷电流时，会出现接地极上雷电流经电阻耦合的高电位引入情况，这就需要在进户处总配电装置上装设一组避雷器，将高电位钳制在安全值即可解决。
　　第二种方法：当进出建筑物采用铠装电缆段或无铠装电缆段穿钢管，距进户处15米之外转换为架空线路时，不仅在电缆进出户处要将装电缆外皮及保护钢管与电气设备接地极联接，在转换处应装设低压配电线路适用的避雷器，还要将避雷器、电缆金属外皮、绝缘子铁脚、金具连在一起接地，冲击接地电阻不大于30欧。建筑物防直击雷接地极若同电气接地极共用，同样要在总配电装置上加装避雷器，以防止电阻耦合的高电位引入。电缆外导体对内导体有静电屏蔽作用，电缆的外导体同内导体形成电容很容易将芯线上高频性质的感应电荷泄放入地，可一定程度限制较低的感应雷电波侵入；采用电缆段进出线限制高位电引入是利用“电磁封锁”原理，将侵入的高电压限制在允许范围内。
　　图中二为负载阻抗，Rd为电缆外导体电阻。当雷电波UO到达电缆首端，避雷器P击穿，电缆内外导体等电位连通，雷电流I1，经R1入地，另一部分I2经电缆外导体流通。雷电波属高频性质，集肤效应致使I2仅在外导体流通，外导体上雷电流在内导体上的感应反电势抑制了电缆芯线的雷电流通过。若外导体电阻Rd为10毫欧级数值，I2为万安级数值，由I2•Rd可知能把高电位引入U2限制在百分比之几以内。采用电缆段进出线方法限制高电位侵入，一定要注意电缆外皮防雷目的的接地不要同电气设备接地分别接地。这时U2≈12•R2因R2大于Rd，U2将大于图一的U2。
　　第三种方法：对低压架空进出线者，应在进出线处装设避雷器并与瓷瓶铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地的装置上。当多回路进出线时，可仅在母线或总配电箱处装设一组避雷器或其他方式的过电压保护器，但瓷瓶铁脚、金具等接到接地装置上。这种架空进线引入的高电位最高，进出线处瓷瓶铁脚、金具接地仅可把高电位钳制在400KV水平，仅对保护人身安全是可靠的，必须再装避雷器进一步把高电位继续钳制在电气设备可承受的限制内。是两级曳放雷电波能量。对保护耐压较低的家电产品而言，有必要在分配电箱处设第二级避雷器，逐级泄放雷电能量，逐步降低所钳制的过电压限值。GB50057－94防雷规范条文说明第3.1.1条讲，信息系统装置附近的供电是否设过电压保护器，应由信息线路设计者，设备制造厂解决。所以，强电设计人员目前执行GB50057－94，仅解决了电源进线部分的过电压保护，已泄放掉大部分雷电波能量。但是为在末级配电箱装二级细保护功能的避雷器打下了基础。例如：用户要对电脑电源实施过电压保护，只要在电脑电源处装一组电脑专用电源避雷器就可以了。
　　正因为目前只做到住宅楼进线处粗保护，所以当选用避雷器件时，要选用冲击残压不大于1.3KV，响应时间短，通流容量当8/20US时大于30KA的产品，有利于覆盖大多数家用电器电源安全保护范围，可一定程度地减少家用电遭雷电波侵入危害而造成的损失。
　　结束语：从GB50057－94防雷规范条文说明第3.2.4条来看，着重倾向于低压电气装置不因高电位引入而损坏绝缘，当前建筑物防雷普遍推广了防直击雷接地同电气接地共同接地装置的措施，所以目前将GB50057－94防雷规范条文中3.2.4条第八款用于属于三类防雷等经的住宅中，以解决共用接地装置上雷电流电阻耦合产生的高电位引入是有必要的，以将保护范围扩大到家用电器电源保护。
配电系统的防雷与接地
　　雷电的危害，大家是有目共睹的。然而，近几年随着电网的改造，特别是城网改造和变电所自动化系统的建设，大家可能对这些设备的防雷接地保护还是认识不足，以致造成了多起雷害事故，造成自动化系统的瘫痪和一些电网设备事故，损失是比较严重的。因此，我们有必要探讨一下供、配电系统的防雷接地问题，为设计和施工人员提供一定的帮助。

1　电力线路的防雷与接地

1.1　输电线路的防雷与接地
　　输电线路的防雷，应根据线路的电压等级、负荷性质和系统运行方式，并结合当地地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况，通过技术经济比较，采用合理的防雷方式。
　　(1)35kV线路不宜全线架设避雷线，一般在变电所的进线段架设1～2km的避雷线，同时在雷电活动强烈的地段架设避雷线，或者安装线路金属氧化物避雷器。
　　(2)110kV线路应全线架设避雷线，山区应采用双避雷线；但在年平均雷暴日数不超过15日或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不架设避雷线。
　　(3)220kV线路应全线架设避雷线，同时应采用双避雷线。
　　对于架设避雷线的线路，应注意杆塔上避雷线对边导线的保护角，一般采用20°～30°保护角，同时做好杆塔的接地。根据土壤电阻率的不同，杆塔的工频接地电阻，不宜大于表1所列数值。
　　表1　杆塔的接地电阻
　　地壤电阻率(Ω•m)100及以下100以上至500500以上至1000
　　工频接地电阻(Ω)101520
　　对于35kV线路装设的金属氧化物避雷器的技术参数，一般应满足以下条件：
　　①持续运行电压(有效值)不小于40.8kV；
　　②额定电压(有效值)不小于51kV；
　　③直流1mA参考电压不小于73kV(范围在73～74kV之间)；
　　④标准放电电流5kA等级下残压(峰值)不大于：
　　雷电冲击134kV、操作冲击114kV、陡波冲击154kV。
　　⑤2000μs方波电流(峰值)200A。
　　⑥对绝缘配置，根据线路污秽等级要求确定。

1.2　配电线路的防雷与接地
　　与输电线路一样，配电线路的防雷也可采用避雷线或者避雷器，对于不同电压等级和不同线路采取的措施也不一样。
　　(1)10kV裸导线线路。对于10kV裸导线线路，原则上可以采用避雷线进行防雷保护，但由于成本高，施工不方便，目前基本上都不采用避雷线，而是在一些雷电活动频繁的线段安装避雷器，同时按照要求做好杆塔的接地。
　　(2)10kV绝缘线线路。由于近几年城网改造，北京地区城镇线路基本上都换成了交联聚乙烯架空绝缘线，但其防雷措施与原来的裸导线线路的防雷措施并没有变化，致使发生了数十起雷击绝缘线断线事故。对于架空绝缘线目前可采取以下防雷措施：①安装避雷线，此种方法避雷效果最好，但可行性和难度大，成本高。②提高线路绝缘子耐压水平，将10kV绝缘子换为防雷绝缘子，将大大提高防雷水平。③在多雷区或者按照一定档距安装线路避雷器，减少雷击断线事故。④延长闪烁路径，导致电弧容易熄灭，局部增加绝缘强度，如在导线与绝缘子相连处加强绝缘，以及采用长闪烁路径避雷器等。⑤局部剥离绝缘导线，使之局部成为裸导线，从而电弧能在剥离部分滑动，而不是固定在某一点烧蚀，同时也可为以后施工提供一个挂地线点。
　　(3)低压配电线路。低压线路应从变压器出口处安装低压避雷器或击穿保险器，同时做好接地，接地装置的接地电阻不应大于4Ω。中性点直接接地的低压电力网中的中性线应在电源点接地。低压配电线路，在干线和分支线终端处应重复接地，每年重复接地装置的接地电阻应不大于10Ω，对于较长的线路，重复接地应不少于3处。特别是为防止雷电波沿低压配电线路侵入用户，对于接户线上的绝缘子铁角应接地，接地电阻应小于30Ω，这一点对于我们进行的一户一表改造工作尤其应引起重视。

1.3　电力电缆线路的防雷与接地
　　电力电缆由于其本身结构特点和与其他电气设施连接的要求，根据不同电压等级采取不同的防雷方法。对于35kV及以下电压等级的电力电缆，基本上应采取在电缆终端头附近安装避雷器，同时终端头金属屏蔽、铠装必须接地良好。对于110kV及以上的高压电缆，当电缆线路遭受雷电冲击电压作用时，在金属护套的不接地端或交叉互连处会出现过电压，可能会使护层绝缘发生击穿，应采取以下保护方案之一：①电缆金属护套一端互连接地，另一端接保护器。②电缆金属护套交叉互连，保护器Y0接线。③电缆金属护套交叉互连，保护器Y接线或Δ接线。④电缆金属护套一端互连接地加均压线。⑤电缆金属护套一端互连接地加回流线。

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电气设备与电子设备的防雷与接地

2.1　变电所设备的防雷与接地
　　变电所设备的防雷离不开建筑物的防雷，按照最新的国家强制性标准GB50054－95，对建筑物与设备的防雷接地应采用等电位连接，而不是传统上分别做独立的接地网。所谓等电位连接，就是把建筑物本身和其内外各种导电物用导体(电气上)焊接起来，以保证等电位。由于雷电流峰值非常大，流经之处都立即升至很高的电位(相对于大地而言)，因此对于附近尚处在大地电位的电气、电子设备和人产生旁侧闪烁，容易引起设备和人身事故。所以等电位连接是防雷的关键措施这一。
　　(1)所内建筑物的防雷。
　　建筑物本身的防雷装置是建筑物内电气设备及系统防雷的第一道屏障，建筑物本身的防雷性能直接影响到内部的电气设备的防雷，因此首先必须重视建筑物本体的防雷。
　　现代建筑物防雷主要由顶部避雷带、网状接闪器、建筑物的梁、柱、楼板和四周墙体内的主钢筋作引下线，利用地下钢筋混凝土基础作为接地体。在建筑物设计和施工时就要考虑到作为网状接闪器、引下线和接地体的钢筋网络之间的电气连接，使之成为较理想的"法拉第笼"式避雷器。防雷网与建筑物钢筋混凝土相结合，已成为国内外公认的经济可靠的防雷方式，因此在设计、施工时都应预留从各层楼板、梁、柱内钢筋焊出接头，以便与室内外接地线相连。
　　(2)室外设备的防雷。
　　为了防止直击雷，室外可根据需要，安装一支或多支避雷针，计算其保护范围，以达到保护室外所有设备要求为原则。同时对于室外架构母线和变压器中性点应加装避雷器保护，室外做一接地网，所有设备的接地引下线都与该接地体焊接，以保证等电位。
　　为了防止雷击产生过电压，各种设备的绝缘水平应能满足电压对该设备的绝缘要求，我们在设备定货和出厂试验时应严格把关，按照规程要求确保设备绝缘耐压水平，以防雷害击穿。这种防雷结构有很多优点：①可避免"绕击"；②能起"法拉第笼"的屏蔽作用，可大大削弱雷电电磁脉冲的侵入；③因建筑物各层的梁、柱、楼板、墙体的钢筋和金属管线等导电体在电气上已连成一体，做到几乎处处电位相等，从而保证了设备的安全；④"笼"式避雷装置的引下线是由为数众多的钢筋组成，大大分散了雷电流，并削弱了建筑物内信息设备所受到的脉冲电磁场冲击幅值；⑤接地体是分布在地下四周的钢筋混凝土基础，可形成均匀分布的均压网，与大地接触面广，接地电阻低且又稳定。
　　(3)室内设备的防雷。
　　室内各种金属屏、柜外皮均应与底座槽钢可靠焊接或用螺栓连接，保证接触良好，同时槽钢应与电缆沟道内的电缆支架用镀锌扁钢焊接起来，形成一个整体，与室外接地网形成一个完整的大接地网。

2.2　计算机、通讯等自动化设备的防雷接地
　　大楼内计算机等电子设备的第一道保护屏障，由于通讯电台必须通过信号电缆与通讯塔上天线相连，因此对于通讯电缆外皮必须做好接地(多点重复接地)，并与大楼的接地网连接起来形成等电位，同时可以加装避雷器。
　　对于通讯电台应加串口保护器如SD25－V24／24，其它电子设备的通讯接口都应加装相应的串口保护器，其实就是各种小防雷器(OBO、PHOENIX都有相应接口的保护器)，这里就不再一一列举。对于大楼内的电子设备，最重要的就是将各个独立的接地网连接成一个共用接地系统，其它如分开、独立、专用等接地方案都是不妥的，在工程中也没有实际意义。对于所有大楼内的电气、电子设备，应该逐级采取防雷保护措施，首先做好大楼和电源的防雷接地，然后在机房和各设备端口安装相应的避雷器，才能真正防止雷电波的侵入和反击。

3　结束语
　　配电系统的防雷与接地应从工程设计阶段就认真加以考虑，根据各地的实际情况，采取切实可行的防雷方案，选用质量可靠的电气设备和可靠性高的防雷设备，同时真正按照等电位的原则，做好符合要求的共用接地网，综合考虑防雷与接地，只有这样我们的线路和设备才能避免遭受雷击的危害。
计算机通信系统防雷
　　计算机机房网络通信系统雷电防护包括广域网雷电防护、局域网雷电防护、无线通信系统雷电防护、光缆通信雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护等。
　　广域网远距离传输数据通信，在进入机房设备（调制解调器或其它设备）前端应安装具备二级保护的防雷保护器，第一级一般为惰性气体火花间隙放电器，通过RLC解偶后，进入第二级半导体过电压保护器。需要防护线与线之间、线与大地之间的雷电入侵，保护器的损耗指标应该适应计算机设备的IEEE标准通信的有关要求。
　　数据传输线路（X.25、ISDN、DDN等）的防雷保护器必须能够抵御和吸收（8/20uS感应雷击）5KA雷电流，须具备线路与大地之间及线与线之间的雷电保护。进行PSDN等防雷设计，必须在使用前详细了解防雷器件及设备的工作要求。例如：PSDN调制解调器有带铃压和不带铃压二类，带铃压调制解调器工作电压为48v至54v，铃压为175v至180v，防雷器的保护电压应大于180v；不带铃压的调制解调器工作电压为48v至54v，防雷器的保护电压应不小于54v。如果两类防雷器混装，将对前者造成通讯信号短路，对后者造成防雷工作能力丧失。
　　局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽，同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。局域网络通常以双绞线传输数据，无屏蔽保护，布线也往往不尽规范，除了有可能遭受感应雷击的袭击外，交流线路的干扰也会对网络系统造成影响。在局域网络的两端安装避雷器，可有效地防止各种过电压对设备造成的破坏。局域网的网口应该采取雷电防护措施，服务器、网络交换机、集线器等端口应加设专用防雷器。出户的局域网线及BNC远程局域网也须安装防雷器。485数据线接口、422数据线并口、RS232数据串口、TTY传感器数据接口等，均应安装匹配的防雷器，匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。
　　无线通讯经常在建筑物上架设天线，属于地面特别突出物，是雷电释放的危险途径。馈线进入设备前应加装防雷器。防雷器的插入损耗要求较小，所以一般只能使用间隙放电器件进行有效防护。光缆一般不会传导雷电，但光缆金属护套和金属芯线可能引入雷电烧毁设备，必须在进入设备之前，使芯线和护套接地，以达到避雷的目的。
通信系统的接地技术
　　使通信系统达到ＥＭＣ不仅仅是简单的测试和保护单个部件问题。实际上，对一个具体的器件采取保护措施，会在整个系统引起问题。为了确保整个通信系统的可靠运行，必须使用ＥＭＣ准则设计接地系统。
１
接地系统的功能
　　当设备或系统的器件和单元能在其电磁环境中正常运行并不产生辐射而不危及或干扰其它器件、设备或系统，则称其达到ＥＭＣ。为了达到理想的ＥＭＣ，需要进行两种分析：在电磁环境中，一种具体器件的影响以及在整个系统中满意功能的效果。当今，制造商和设计者拥有一系列的技术、产品、标准和建议来控制源于任何器件的电磁干扰（ＥＭＩ）问题。
　　不幸的是，组成现代通信系统的已安装的大量设备会产生其它问题。一个系统即使完全由满足ＥＭＣ标准的部件组成，但仍然容易受到源于创建此通信系统的成缆线路和网络连接产生的电磁干扰。为了使配置的整个通信系统达到ＥＭＣ，就必须制定“工作图和计划”。这种干扰控制计划包括所采取的这些操作的顺序和精确时间的所有步骤的记录。很明显现代通信系统应用的各种技术通过接地网络在此即接地系统连接。设计者必须记住，电流要在通信电路内流动，而不能凭空消失。当然，分流电流必须流向地面，系统设计中低阻抗通路至关重要。考虑到它的重要功能，在提供可靠通信中，接地系统起到重要作用。
２
不同的接地系统
　　通信设备可包括几种不同的接地系统，例如交直流配电接地系统、屏蔽设备接地、射频接地、参考地、雷电地等。同样，系统也会包括不同的必须接地点，这些点包括逻辑地、框架地、电缆屏蔽地、机壳地和信号地等。另一个复杂的问题涉及到接地系统的可靠性。在历史上，电气工程师负责接地系统，然而，他习惯于几十到几百安和５０到６０赫的工作环境，但对于电缆配置中毫安／兆赫信号缺乏了解。相反，电子工程师则习惯于毫安／兆赫的工作环境，他们注意系统装置内部网络，并能避免涉及１０～１００安和５０～６０赫的问题。这样，因为无人研究毫安／兆赫范围内的电磁干扰或去配置可以减小这些干扰的系统，所以接地系统是一种“无人研究的领域”。
　　通常，接地系统的实施仅考虑两种或三种主要规则。例如，系统设计者利用的原则包括：
　　（１）接地电阻应小于５欧，
　　（２）应用星形配置（３）应当避免地环路
　　（４）地电位应相等。
　　这些限制规则不能得到满意结果是非常普遍的。在设计系统时，设计者会忽视更严重的危害，例如电击。然后通过增加一些专用产品试图克服这些不足，例如高级浪涌保护装置（ＳＰＤ），而不是在开始设计系统时就考虑这些问题。
　　多方面的功能需要产生上述接地系统的列表。特别是，系统设计者必须满足一些目标：必须提供电源系统参考电压，必须使人免受电击，进入到设备的错误能量必须在引起损坏之前就要消除，通过设置到地的低阻抗通路和避免地环路来达到减小电噪声目的，当然，电击的影响也必须被消除。任一种电路都需要接地点。对于通信系统，不存在一种技术能分析这些不同需求，并达到最佳ＥＭＣ符合设计。但是，利用一些基本ＥＭＣ导则去设计接地系统有助于达到一个完整系统设计，它可保证不同电路信号的保真度。在此，必须考虑四个基本的设计方面。
２.１
噪声控制
　　为了达到ＥＭＣ，经典亚里士多德学派逻辑不总是有效的。减小ＥＭＩ需确认噪声源（在内部还是在外部），耦合路径（电磁干扰耦合到电路的路径）和受影响的电路。如果已经弄清了这些问题，那么通过改变一个或多个元件就可减小干扰。然而，随着现代通信系统复杂性的增加，通常不可能改变受影响的元件、通信设备或噪声源，尤其当位于系统外部时。在实际情况下，设计者通常不试图全部地减小噪声，而是寻找折中的解决方法，以使耦合到电路的全部噪声不会引起干扰。在通信中，消除或减小ＥＭＩ问题涉及耦合路径和接地系统的重要功能。许多可变因素会影响噪声与电路的耦合，亦即信号的电平和带宽，外界环境的电磁干扰或电路的实际布局。鉴于这些变化没有一种标准的解决方法。在许多条件下，必须应用折中方案。为了阻止来自更严重噪声源的耦合，设计者可允许存在某些可忽略的噪声。

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２.２
地电位
　　对于一个电路，必须只有一个参考地。因为两个不同点不可能具有完全相同的电位，所以两个参考地就表示不同的地电位，这会导致噪声。如果考虑两个不同的电路，当分别研究时，可以有两个不同的参考地。不过，当分析包含这两个电路和组成的整个电路时，必须只有唯一的参考（物理）接地系统。
２.３
电磁场
　　在低频应用时，电路可被视为一个包括一些常用元件（如电阻、电容、电感）的等效电网络。此种条件下，简单的计算就可满足。然而，当电路尺寸比波长小时，电路的辐射特性就不能忽视。例如，一段简单的导线有可变的电阻、电容、电感特性，这是否会影响系统的功能，其依赖于导线的尺寸及承载频率。电流总是伴随着磁场，电压总是伴随着电场。在很多情况下，干扰问题是由于没有考虑这些简单的事实而引起的。
２.４
共模电流
　　当考虑一个电路的两个导体时（源／负载和线返回导体），两种电流的流向是不同的。首先，差模涉及有用信号，即电流通过一个导体从源流向负载，并通过另一个导体返回。在共模条件下，人们研究不希望有的信号，电流在两个导体上以相同的方向流动，并通过第三个导体（实际上为地）返回。在一些情况下，信号源和负载在不同的点直接到“地”上。在这种情况下，对这两个接地点来说，共模电流源的电位是不同的。在另一些情况下，承载共模电流的电路没有连接材料使此环路连接到地。但是，可通过寄生电容把此环路在电路的一端连接到地。共模电流是许多接地系统产生干扰问题的原因。因为“地”常作为返回通路或环路，所以这些现象被归类为“地环路”。在解决这类问题时，要对电流进行详尽的分析。
３
雷电防护光缆的强电和雷电防护
　　随着光纤通信技术的迅速发展，在加紧建设光纤通信的同时，光缆的防、护，应当在光缆建设和维护工作中引起重视。
　　一、强电和雷电对光缆的影响
　　光缆中的光纤是非金属材料，传输的光信号不受外界电磁场的干扰，所以在光纤部分可以不考虑强电和雷电的影响。但由于绝大多数在用光缆并不是无金属光缆，其中包含有金属材料，如金属加强芯、金属护套等。因此有金属构件的光缆（简称金属光缆）线路会受到强电和雷电的影响。
　　1. 强电对光缆的影响和防护措施
　　强电线路靠近金属光缆时，会在光缆内铜线、金属加强芯、金属防潮层、金属护套等金属构件上产生感应电动势和电流，当其达到一定强度时就会损坏光缆，危及人身安全。光缆受强电影响主要有三个方面：
　　⑴
短期影响。强电线路发生接地短路故障时，在光缆的金属构件上产生感应电动势，击穿绝缘介质，瞬间高温可能损伤光缆，甚至中断通信。
　　⑵
长期影响。不对称运行的强电线路在正常工作状态下，在光缆的金属构件上产生电动势，在超过安全电压的规定值时会危及人身安全。
　　⑶
干扰影响。不对称运行的强电线路在工作状态下，在光缆的铜线上会产生电动势，对铜线回路（如区间联络，远供回路等）产生杂音、噪声等干扰。对于无铜线的光缆线路来说，强电影响的允许值可由光缆外护层（PE层）对地绝缘强度确立。光缆PE层的厚度一般等于或大于2mm，其工频绝缘强度要求等于或大于20000V。按CCITT建议K13规定光缆金属护套上短期危险影响的纵电动势不超过其直流试验电压的60％，即为20000×60％＝12000V。光缆金属构件上长期影响的纵电动势允许值，按CCITT《关于通信线路防止电力线路有害原则》和国家标准“GB 6830-86”《电信线路遭受强电线路危险影响的允许值》中关于人身安全的规定为60V。
　　防强电措施：⑴光缆线路与强电线路之间保持一定的隔距，使光缆金属构件的短期和长期危险纵电动势分别不大于12000V和60V。⑵在接近交流电气化铁道的地段进行光缆施工和检修时，将光缆中金属构件临时接地，以保证人身安全。⑶在接近发电厂、变电站等地电位高的区域，不将光缆的金属构件接地，以免将高电位引上光缆。
⑷采用非金属加强芯光缆或非金属光缆，但直埋光缆除外（因为这种光缆对潮气渗透的抗力较低，而且在维护工作中难于确定光缆位置）。⑸增加光缆PE外层厚度，以提高光缆护套的绝缘和耐压强度。
雷电对光缆的影响和防护措施
　　金属光缆的雷电的作用下，会在其金属构件上产生感应电流、纵电动势，使金属构件熔化，外护层击穿，光纤损坏，甚至中断通信。
　　光缆受雷电影响主要有以下几个方面：
　　⑴金属构件熔化。雷电流进入金属护套，缆芯导体与金属护套将出现冲击电压，击穿金属构件间介质而发生电弧，使金属构件熔化外护层被击穿。
　　⑵针孔击穿。雷击大地产生地电位升高，使光缆塑料外护套发生针孔击穿，土壤潮气和水通过针孔侵蚀光缆金属护套，从而降低光缆使用寿命。
　　⑶形成孔洞。雷电流通过雷击针孔击穿金属护套从而形成孔洞，进而损伤光纤。
　　⑷结构变形。雷击大地造成光缆的放电而引起的压缩力会压扁光缆，引起结构变形，增大传输损耗乃至中断通信。
防雷电措施：
　　⑴在选择光缆线路路由时，应与高大的树木、独立建筑电杆、古塔等保持一定的间距。
　　⑵在光缆上方敷设防雷线。当大地电阻率小于500Ω•m时，敷设一条防雷线；当大地电阻串大于500Ω•m时，敷设两条防雷线。
　　⑶采用架空光缆吊线间隔接地，一般500－1000m接地一次。
　　⑷在强雷区采用非金属加强芯光缆，或者是超厚PE外护层的光缆。
　　二、光缆防强电和防雷电技术的发展
　　
　　目前光缆的防强电、防雷电问题已经引起了有关方面极大的重视，进行了不同程度的研究，并提出两种不同的防护措施。
　　第一种防护措施，是在光缆接头处将缆内金属构件在接头处前后断开，不作电气连接和接地处理，且在直埋光缆的上方设置屏蔽线。
　　第二种防护措施，是在光缆接头处将缆内金属构件作电气连通，并作接地处理，在直埋光缆的上方不设屏蔽线。
　　对这两种防护措施虽然有争议，但资料表明这两种防护措施都很有效。由于我国山地以及宕石
多，埋设一组合格的地线十分困难，采用第一种防护措施，光缆接头处不接地，可以减少很多接地装置，从而可大大减少工程费用和维护工作量。另外，光缆接头处缆内金属构件不连通，相当于加了分割波波器，限制了感应纵电动势在光缆中长距离的积累。
　　三、我国光缆的防强电和防雷电措施
　
　　我国光缆线路一般均为直埋光缆，大多都是在距公路较近地址埋设，部分架在明线杆路上，并都与高压输电线、交流电气铁道、地面各种建筑物形成了相互合理的关系，保持有一定间隔距离，并在线路上采取了相应的防护措施。根据国家现行的光缆防强电防雷电措施，结合线路实际情况，主要应采用以下防强电、防雷电措施：
　　⑴在光缆选型上不采用有铜线光缆。在强电和雷电严重的地区埋设较为完整的地线设施，如经济允许可适当采用非金属加强芯光缆或金属光缆。
　　⑵在新架光缆选择路由时，应尽量避免与高压输电线、交流电气铁道平行接近，与其交相时，交越角度应在30度以上。
　　⑶在现有明线杆路上架设光缆时，一般可不考虑强电和雷电的影响。为了减少雷电对架空光缆的影响，光缆吊线每隔一公里接地一次，接地体的接地电阻要符合规定要求。
　　⑷在光线接头处将缆内金属构件前后断开，不作电气连通，并不作接地处理。
　　⑸在接近高压输电线、交流电气的地段进行光缆施工或检修时，作临时保护接地，以保人身安全。
雷电电磁脉冲防护分级计算方法
　　随着通信技术、计算机技术、信息技术的飞速发展，今日已是电子化时代，日益繁忙庞杂的事物通过高速电脑、自动化设备及通信发展得到井然有序、而这些敏感电子设备的工作电压却在不断降低，其数量和规模不断扩大，因而它们受到过电压特别是雷电袭击而受到损坏的可能性就大大增加，这是由于以雷击中心1.5km—2km范围内都可能产生危险过电压，损坏线路上设备；其后果可能使整个系统的运行中断，并造成难以估计的经济损失，雷电和浪涌电压成了电子化时代的一大公害。防雷器就是在最短时间（纳秒级）内将被保护线路连入等电位系统中，使设备各端口等电位，同时释放电路上因雷击而产生的大量脉冲能量短路泄放到大地，降低设备各接口端的电位差，从而保护线路上用户的设备。对系统设备而言，电源线路和信号线路是雷电袭击产生过电压并传导的两条主要通道，因此防雷器就分电源系统避雷器和信号系统防雷器。
防雷区域的划分
　　一、LPZ0A区：本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷击电流；本区内的电磁场强度没有衰减。
　　二、LPZ0B区：本区内的各种物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内的电磁场强度没有衰减。
　　三、LPZ1区：本区内的各种物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ0B区更小；本区内的电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。
　　四、LPZn+1后续防雷区：当需要进一步减小流入的电流和电磁场强度时，应增设后续防雷区，并按照需要保护的对象所要求的环境去选择后续防雷区的要求条件。
　　注：n=1、2、......。
　　雷电电磁脉冲防护分级计算方法
　　1、建筑物年预计雷击次数N：
　　N=K•（0.024•Td1.3）•（Ae+Ae’）
　　式中：K— 校正系数，一般取1。
　　Td---年平均雷暴日
　　Ae---建筑物截收相同雷击次数的等效面积（KM2）
　　Ae’—建筑物入户设施的截收面积（电源线、信号线）

老字号

　2、等效面积Ae的计算
　　当建筑物高度H<100M：
　　D= [ H•（200-H）]1/2 （M）
　　Ae=[L•W+2（L+W）•D+π•H（200-H）]•10-6 （KM2）
　　式中：L，W ，H分别为建筑物的长，宽，高（米）。
　　浅谈电力系统微波通信站的雷电防护
　　随着电力事业的发展，电力系统通信也不断得以发展壮大。我局近些年形成了以数字微波、光纤通信、扩频通信、电力线载波通信等多种通信方式和数字程控交换机组成的较为完备的通信网络，而且随着发展，通信在电力系统的作用显得也愈来愈大。另一方面，随着通信技术的日新月异，设备集成度愈来愈高，体积愈来愈小，而其抗雷的能力却越来越弱。据资料显示，电力系统通信站特别是微波通信站发生了多起雷击事件，电力生产造成了巨大的损失，所以加强电力系统通信站的雷电防护，是摆在我们面前的一项艰巨任务。
　　1．雷电入侵的主要途径
　　对于微波通信站，需要充分考虑雷电的入侵方式，只有这样我们才能有针对性地进行雷电防护，而雷电入侵的主要途径有：雷电直击微波塔上的避雷针（或者消雷器等其他受雷装置），雷电电流经铁塔、地网入大地，地电位升高，对设备反击，损坏通信设备。雷电经天馈线引入机房，经机架入地，同轴电缆上产生感应电压，侵入并损坏微波机。通信机房外接的音频电缆遭雷击，通过音频电缆过电压入侵损坏通信设备。室外交流电源线遭雷击，过电压入侵电源室，通过电源室进一步侵入通信设备。在避雷针、音频电缆、交流电源线遭雷击后，一般要经过防雷装置向地泄放电流，从而会在周围形成强大的磁场，这一磁场会感应出过电压侵入并损坏通信设备。
雷击情况是多样化的，以上几个方面只是雷击的主要形式，并未代表全部。所以需要我们依据通信站实际，认真分析雷击途径的多种可能，主动防雷。
　　2．分析雷击的一般特点
　　通过以往一些通信站雷击情况的资料分析，我们得出以下一些比较普遍的雷击特点：电源侧雷击率要高。这是因为为了可靠，一般微波站都采用10kV电源供电。但这为雷害提供了一个重要的入侵途径，若通信站接地情况稍不好，极易遭雷击。高山微波站雷击率高。这主要是因为此类通信站地处高山，海拔较高，地质条件恶劣、接地电阻高，受雷击的可能性较大。地质条件差的微波站防雷难度大，防雷最有效的办法就是降低接地电阻，接地电阻越小越好。但是地质条件恶劣的通信站，接地电阻较大，且不易解决。遭雷击的通信站，防雷措施一般都不完善。
　　3．我局的通信站防雷工作的开展情况
　　我局现有的玉溪电力大楼微波站、江川微波站、龙马山微波站、老尖山微波站等四个微波站。我局现已形成了较为完备的调度交换网络，局内通信网正是通过微波电路与上级进行联网，下级汇集信息主要也是通过微波传至局内。微波线路是我局电力通信的主干联系线路之一，责任重大，若出现故障，后果不堪设想，所以通信站防雷一直是我们的一项主要工作。我局四个微波站的简况如表1所示。
　　表1 微波站简况
微波站名作用地理简况
　　电力大楼微波站汇集信息海拔1700m，微波铁塔10m，位于城区，属多雷区
江川站汇集信息海拔1900m,微波铁塔15m，位于四周空旷的变电站内，属多雷区
龙马山站中继站
山顶海拔2450m，微波铁塔30m，处多岩地区，属多雷区
老尖山站中继站山顶海拔1800m，微波铁塔30m,处多岩地区，属多雷区
我局微波通信站地形、地质和气候等自然情况比较复杂，微波站所处地区属多雷区，雷电频繁，特别是架设在山顶的微波天线铁塔极易遭雷电袭击。针对此状况，我局专设通信站防雷负责人，并认真贯彻执行颁发的通信防雷规程、规范及技术措施，制定并实施了防止雷害的主要技术对策，并完成对各微波站的防雷接地电阻的年度测量及接地网的完善和改造的工作。

3．1　仔细分析接地网和分流、均压的关系
　　微波站接地装置对雷击电流起泄流作用，是保证设备和人身安全的重要环节。微波站遭雷击，其主要原因就是接地电阻过大，无法给雷击电流提供一个良好的泄流条件，致使雷击瞬间微波站地电位过高，损坏设备，因此，降低接地电阻是关键。还有很重要的一点是要把整个接地网连接在一起，并与自然接地网相联，构成等位体，实现均压。

3．2　完成接地网测试和改造
　　按接地电阻小于4Ω的要求，对微波站接地电阻进行了检查测试（采用交流－电压表法），并通过增大接地面积和加灌降阻剂等施工工艺，使其符合要求。表2是我局微波站接地电阻测试值（测试设备为中试所校验设备）。
表2 微波站接地电阻测量值（单位：Ω）
　　微波站名1996年1997年1998年 1999年
　　电力大楼机房铁塔0.586
　　0.5770.788
　　0.810 0.768
　　0.7900.780
　　0.820
　　江川站机房铁塔0.590
　　0.5800.590
　　0.5800.590
　　0.5800.590
　　0.580
　　龙马山站机房铁塔1.980 2.3200.280 2.2201.980 2.0201.860 1.800
　　老尖山站机房铁塔2.210 2.1000.180 1.9200.910 1.9802.080 1.880

3．3　采取对雷电及过电压危害的其他功能防范措施
　　建成并完善均压接地网，最大限度降低站内设备的电压差。为了防止雷电危害及通信和人身安全，首先将微波站的接地系统按照均压等电位理论改造设计，将微波机房防雷接地铁塔接地，交流变器接地，电力、通信引入电缆外层接地，组成联合的大接地网。对四个微波站进行了不同程度的完善和改造，主要进行了以下的一些工作。
　　（1）天馈线防雷
　　完善微波天线防雷击的保护措施。天线铁塔设避雷针，并经25mm2 的铜线直接入地，使雷电流沿最短路径接入接地网，这样塔上的天线都在其保护范围内，免受雷电，而且使天线引下线都多点接地。
　　天线铁塔和机房之间装设支撑电缆的金属过桥或悬挂电缆的钢绞线。过桥和钢绞线在电气上与铁塔连通，在电缆进入机房外侧时，将过桥和钢绞线、电缆外护层连在一起，并通过最短路径与接地网相连，尽可能减少经天馈线进入机房的雷电压幅值。
　　塔灯电源铠装钢带屏蔽层采用多点接地，并在机房入口处对地加装氧化锌无间歇避雷器，并将零线接地。
　　（2）机房防雷
　　首先，设置了防直击雷的保护措施，如在房顶设置了避雷带；其次，机房设备防雷击的保护措施，在机房内设接地汇流排并使机房接地网和微波塔接地网互联。
　　（3）电源引入线防雷
　　在配电变压器的高低压侧都安装了避雷器，在低压架空线路和终端杆上安装了避雷器。
　　（4）交直流电源防雷
　　交流零线与机房接地母线连接，电源室电源屏的交流输入前装设防雷柜等，在交流输入端装设避雷器。直流输出电源采用屏蔽电缆，屏蔽层两端接地。直流电源正极线在电源输出端、机房配电屏输入端分别接地母线，直流电源负极端线在机房配电屏输入端加装压敏电阻。
移动基站防雷与接地技术

1　总则
　　1.0.1为防止移动通信基站遭受雷害，确保移动通信基站内设备的安全和正常工作，确
保构筑物、站内工作人员的安全,-特制定本规范。
　　1.0.2本规范适用于新建移动通讯基站的防雷与接地设计。对于改建、扩建移动通信基
站的防雷与接地设计,已建基站的防雷与接地技术改造亦可参照执行。设在综合通信楼内
移动通信基站的防类与接地设计应按YDJ26-89《通信局(站)接地设计暂行技术规定》与本规
范一并执行。
　　对于利用商品房(居民住宅、商用办公楼等)作机房的通信基站,亦应参照本规范执行, 其地网应根据现场环境条件的可能进行布没,但机房的工作接地、保护接地、建筑防雷接
地应共用同一个地网。
　　1.0.3移动通信基站的防雷与接地设计应本着综合治理、全方位系统防护的原则,统筹
设计、统筹施工,以确保工程质量,切实做到安全可靠。
　　1.0.4移动通信基站的防雷与接地工程设计中应采用有理论依据、经实践证明行之有效、
并经部级主管部门鉴定合格的产品。

2　术语
　　2.0.1环形接地装贯
　　围绕移动通信基站机房四周,按规定深度埋设于地下的封闭环形拔地体(含垂直接地体 )。
　　2.0.2接地体
　　埋入地下并直接与大地接触的导体。

老字号

2.0.3接地汇集线
　　引出机房、电力室等各种接地线的公共接地母线。
　　2.0.4接地引入线
　　接地汇集线与接地体之间的连接线。
　　2.0.5接地线
　　通信设备与接地汇集线之间的连线。
　　2.0.6接地系统
　　接地线、接地汇集线、接地引入线以及接地体的总称。

3 移动通信基站的防雷与接地

3.1　供电系统的防雷与接地
　　3.1.1移动通信基站的交流供电系统应采用三相五线制供电方式。
　　3.1.2移动通信基站宜设置专用电力变压器，电力线宜采用具有金属护套或绝缘护套电
缆穿钢管埋地引人移动通信基站，电力电缆金属护套或钢管两端应就近可靠接地。
　　3.1.3当电力变压器设在站外时,对于地处年雷暴日大于20天、大地电阻率大于100 Ω•m的暴露地区的架空高压电力线路，宜在其上方架设避雷线，其长度不宜小于 500m。电力线应在避雷线的25°角保护范围内，避雷线(除终端杆处)应每杆作一次接地。
　　为确保安全,宜在避雷线终端杆的前一杆上,曾装一组氧化锌避雷器。
　　若己建站的架空高压电力线路防雷改造采用避雷线有困难时，可在架空高压电力线路终
端杆、终端杆前第一、第三或第二、第四杆上各增设一组氧化锌避雷器，同时在第三杆或第
四杆上增设一组高压保险丝。
　　避雷线与避雷器的接地体宜设计成辐射形成环形。
　　3.1.4当电力变压器设在站内时,其高压电力线应采用电力电缆从地下进站，电缆长度不
宜小于200m,电力电缆与架空电力线连接处三根相线应加装氧化锌避雷器,电缆两端金属外
护层应就近接地。
　　3.1.5移动通信基站交流电力变压器高压侧的三根相线,应分别就近对地加装氧化锌避
雷器，电力变压器低压侧三根相线应分别对地加装无间隙氧化锌避雷器，变压器的机壳、
低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近接地。出入基站
的所有电力线均应在出口处加装避雷器。
　　3.1.6进入移动通信基站的低压低压电力电缆宜于从地下引入机房，其长度不宜小于 50m（当变压器高压侧已采用电力电缆时，低压侧电力电缆长度不限）。电力电缆在进入机
房交流屏处应加装避雷器，从屏内引出的零线不作重复接地。
　　3,1.7移动通信摇站供电设备的ll二,品,小俯山的金j禹部分、监币揣的偿地端v均应
作保护快地,产线作t卖主午,保护“
　　3.1.8移动通信基站直流工作地，应从室内接地汇集线上就近引接，接地线截面积应满
足最大负荷的要求，一般为35-95mm2 ，材料为多股铜线。
　　3.1.9移动通信基站电源设备应满足相关标准、规范中关于耐雷电冲击指标的规定，
交流屏、整流器（或高频开关电源）应设有分级防护装置。
　　3.1.10电源避雷器和天馈线避雷器的耐雷电冲击指标等参数应符合相关标准、规范
的规定。

3.2　铁塔的防雷与接地
　　3.2.1移动通信基站铁塔应有完善的防直击雷及二次感应雷的防雷装置。
　　3.2.2移动通信基站铁塔宜采用太阳能塔灯。对于使用交流电馈电的航空标志灯，其电
源线应采用具有金属外护层的电缆，电缆的金属外护层应在塔顶及进机房入口处的外侧就
近接地。塔灯控制线及电源线的每根相线均应在机房入口处分别对地加装避雷器，零线应
直接接地。

3.3天馈线系统的防雷与接地
　　3.3.1移动通信基站天线应在接闪器的保护范围内，接闪器应设置专用雷电引流下线，材
料宜采用40mmχ40mm镀锌扁钢。
　　3.3.2基站同轴电缆馈线的金属外护层，应在上部、下部和经走线架进机房入口处就近接
地，在机房入口处的接地应就近与地网引出的接地线妥善连通。当铁塔高度大于或等于 60m时，同轴电缆馈线的金属外护层还应在铁塔中部增加一处接地。
　　3.3.3同轴电缆馈线进入机房后与通信设备连接处应安装馈线避雷器，以防来自天馈线
引入的感应雷。馈线避雷器接地端子应就近引接到室外馈线入口处接地线上，选择馈线避雷
器时应考虑阻抗、衰耗、工作频段等指标与通信设备相适应。

3.4　信号线路的防雷与接地
　　3.4.1信号电缆应由地下进出移动通信基站，电缆内芯线在进站处应加装相应的信号避
雷器，避雷器和电缆内的空线对均应作保护接地。站区内严禁布放架空缆线。
　　3.4.2对于地处年雷暴日大于20天、大地电阻率大于100Ω•m地区的新建信号
电缆，宜采取在电缆上方布放排流线或采用有金属外护套的电缆，亦可采用光缆，以防
雷击。

3.5　其他设施的防雷与接地
　　3.5.1移动通信基站的建筑物应有完善的防直击雷及抑制二次感应雷的防雷装置（避雷
网、避雷带和接闪器等）。
　　3.5.2机房顶部的各种金属设施，均应分别与屋顶避雷带就近连通。机房屋顶的彩灯应
安装在避雷带下方。
　　3.5.3机房内走线架、吊挂铁架、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗等均应作保护
接地。保护接地引线一般宜采用截面积不小于35mm2的多股铜导线。
　
4　移动通信基站的联合接地系统

4.1地网的组成
　　4.1.1移动通信基站应按均压、等电位的原理，将工作地、保护地和防雷地组成一个联
合接地网。站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入。
　　4.1.2移动通信基站地网由机房地网、铁塔地网和变压器地网组成，地网的组成如图 4.1.2所示。基站地网应充分利用机房建筑物的基础（含地桩）、铁塔基础内的主钢筋和
地下其他金属设施作为接地体的一部分。当铁塔设在机房房顶，电力变压器设在机房楼内
时，其他网可合用机房地网。
　　4.1.3机房地网组成：机房地网应沿机房建筑物散水点外设环形接地装置，同时还应利
用机房建筑物基础横竖梁内两根以上主钢筋共同组成机房地网。当机房建筑物基础有地桩
时，应将地桩内两根以上主钢筋与机房地网焊接连通。
当机房设有防静电地板时，应在地板下围绕机房敷设闭合的环形接地线，截面积应不
小于50mm2，并从接地汇集线上引出不少于二根截面积为50-75mm 2的铜质接地线与引线排的南、北或东、西侧连通。