通信接地系统的标准化设计问题研究

摘　要：通信工程接地系统是一项至关重要的技术，目前的通信工程接地系统所存在的主要问题之一是缺乏标准化设计。本文针对此问题，论述通过建立一个广泛的通信接地系统信息平台，完善设计过程，实现EMC(Electro Magnetic Compatibility)领域中的防护和抗干扰问题。其特点就是将通信工程的接地工程与其相关的各种客观条件相融合，通过科学设计、合理施工，从而解决通信接地工程的设计问题，大力助成规模化设计，同时也为干线工程和楼内通信接地提供应用方案。

关键词：通信接地系统；通信工程；抗干扰问题；标准化设计；措施
　　要使通信系统达到EMC要求的问题，不仅只是简单的测试及保护单个部件的问题。实际上，若是对一个具体的器件采取保护措施，那么会在整个系统引起问题。因而为了确保整个通信系统的正常可靠运行，就必须遵照EMC准则设计接地系统。
1. 接地系统的功能
　　当该设备或系统的器件和单元可以在其电磁环境中正常可靠运行，且不产生辐射，不危及或干扰其它器件、设备或系统时，则可称为达到EMC。为了达到标准的EMC，需进行两种分析：在电磁环境中，一种具体器件的影响以及它在整个系统中达到满意功能及所显现的效果。现如今，源于任何器件的电磁干扰（EMI）问题都可以被制造商和设计者所拥有的一系列技术、产品、标准和建议来控制。
　　然而不妥的是，组成现代通信系统的大量已安装设备都会产生一些其它问题。即便一个系统完全由达到EMC标准的部件组成，其仍然容易受源于创建该通信系统的成缆线路和网络连接产生的电磁所干扰。所以为了完成整个通信系统的EMC配置，必须制定“工作图和相应计划”。这项干扰控制计划包括所采取的操作顺序和精确的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都通过接地网络即接地系统连接，系统设计中的低阻抗通路设置至关重要。在提供可靠通信中，它的这一重要功能，在接地系统中起着重要作用。
2. 不同的接地系统
　　通信设备包括几种不同的接地系统，例如交直流配电接地系统、屏蔽设备接地系统、雷电接地系统、射频接地系统等。同样，各系统也会包括不同的必须接地点，这些点包括框架地、逻辑地、电缆屏蔽地、信号地、机壳地等。另一个复杂的问题所讲到的是接地系统的可靠性。在以往工作历程上，接地系统因工作性质和技术师工作倾向而成了一种“无人研究的领域”。
　　利用基本EMC导则去设计接地系统则有助于达到一个完整的系统设计，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：
　　（1）噪声控制
　　为了达到EMC，减小EMI需要确认噪声源（在内部还是在外部）、耦合路径（电磁干扰耦合到电路的路径）和所受影响的电路。
　　（2）地电位
　　对于一个电路，必须只有一个参考地，因为两个不同点是不可能具有完全相同的电位的。如果考虑两个不同的电路，分别研究时，可以有两个不同的参考地。若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。
　　（3）电磁场
　　在低频情况下，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。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。
　　（4）共模电流
　　一个电路的两个导体（源／负载和线返回导体），这两种电流的流向是不同的。首先，差模涉及有用信号，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。因此解决问题时要对电流进行详尽而全面的分析。
3. 雷电防护光缆的强电和雷电防护
　　在光纤通信技术的迅速发展过程中，在光纤通信加紧建设的同时，光缆的防护要引起特别重视。
3.1强电和雷电对光缆的影响
　　光缆中的光纤是非金属材料，所传输的光信号可以不受外界电磁场的干扰，但由于绝大多数在用光缆不是无金属光缆，因此有金属光缆线路会受到强电和雷电影响。
　　3.1.1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短期影响、长期影响、干扰影响三个方面。
　　防强电措施：（1）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；（2）在接近于交流电气化铁道的地段进行光缆施工或检修时，为保证人身安全将光缆中金属构件临时接地。（3）在变电站等高电位的区域，不可将光缆的金属构件接地，以免将高电位引上光缆。（4）采用非金属加强芯光缆或非金属光缆，直埋光缆除外。（5）为提高光缆护套的绝缘和耐压强度，需增加光缆PE外层厚度。
　　3.1.2雷电对光缆的影响和防护措施
　　金属光缆的雷电的作用，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。主要体现在这几个方面：金属构件熔化、针孔击穿、结构变形。
　　防雷电措施：
　　（1）在选择光缆线路路由时，应与高大的树木、独立建筑电杆、等保持间距。
　　（2）在光缆上方敷设防雷线。
　　（3）采用架空光缆吊线间隔接地（一般500－1000m接地一次）。
　　（4）在强雷区采用非金属加强芯光缆或者超厚PE外护层的光缆。
3.2光缆防强电和防雷电技术的发展
　　通过对光缆的防强电、防雷电问题的研究，提出两种不同的防护措施：
　　第一种是在光缆接头处将缆内金属构件的接头处前后断开，并且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。
　　第二种是在光缆接头处将缆内金属构件作电气连通作接地处理，直埋光缆上方不设屏蔽线。
　　目前虽然对这两种防护措施有所争议，但资料表明这两种措施是很有效的。特别是相对于我国的地质。
3.3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，部分架在明线杆路上，并都合理且采用了防护措施，根据国家现行措施，结合线路实际情况，主要有：
　　（1）在光缆选型上不采用有铜线光缆。
　　（2）在为新架光缆选择路由上，避免与高压输电线、交流电气铁道平行接近，若交越，角度应在30度以上。
　　（3）在现有明线杆路上架设光缆时，一般情况下可不考虑强电、雷电 影响。
　　（4）在光线接头处将缆内金属构件前后断开，切断电气连通，且不作接地处理。
　　（5）在接近高压输电线或交流电气的地段实施光缆施工、检修时，作好临时保护接地。
3.4雷电电磁脉冲防护分级计算方法
　　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，因此防雷器分为电源系统避雷器和信号系统防雷器。
　　防雷区域的划分
　　（1）LPZ0A区：该区内的各物体都有可能遭到直接雷击或全部雷击电流被导走；本区内的电磁场强度没有衰减。
　　（2）LPZ1区：该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。
　　（3）LPZ0B区：该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。
　　（4）LPZn+1属后续防雷区：当需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。　　
参考文献：
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[4]唐明松，黄荟；浅谈防雷接地系统的制作[R]；滇黔桂三省区五州市气象学会交流会；2006. 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jsjlw/jisuanjiyingyong/242814.html