電力、電子(通信)設備及網絡大接地電阻接地分配裝置的製作方法

2023-05-05 17:01:01

專利名稱：電力、電子(通信)設備及網絡大接地電阻接地分配裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於設備及網絡的接地技術領域，特別涉及一種電 力、電子(通信)設備及網絡大接地電阻接地分配裝置。
技術背景在電力、電子(通信)設備及網絡接地系統，主要包括設備或網 絡的工作接地、保護接地、防雷接地這三類。傳統的接地方法是將這 三類接地系統在不同的接地點接入同一個接地網(接地體)，即聯合 接地系統。在實際的工程建設中常將所有接地線匯接到同一塊接地排 上。理想的情況是這三類接地應該嚴格分開，但由於電磁傳導、金屬 傳導以及接地網間隔距離等原因，這三類接地系統不可能真正的分 離，因此採用了聯合接地系統。工作接地分為直流工作接地和交流工作接地。直流工作接地在現在通信系統中，直流電源大多採用一48V作為基礎電源，即該電源採用正極接地，其正極接地就成為了所有通信系統的工作地，也就是通信網絡的零電位參考點。交流工作接地在Y/Y。、 Y。 /Y。交流電源 供電系統中，為了三相電壓平衡進行了變壓器或者發電機中性點接 地，該接地就是交流工作接地。保護接地(即機殼接地)避免交、直流電源線碰機殼對設備和人身構成威脅，通過機殼接地而形成短路電流迅速切斷電源迴路的接 地。防雷接地建築物的防雷系統(接閃器或者避雷帶)以及避雷 器件通過金屬引下線的接地實現雷擊時雷電能量快速洩放並降低線 路上浪湧電壓。,見有接地技術在做法上， 一是採用聯合接地系統，即將所有接地 線i至同一接地網，或者在實際工程中從接地網的不同點引出加裝接地排，各接地線(工作接地、保護接地、防雷接地)混接在一起。再 就是要求小的接地電阻。為了降低浪湧電流對地電位的提高以減少對 工作接地、保護接地的影響，傳統方法就是降低接地電阻，為此常採 用降阻劑和接地棒類產品來建設接地網。々卩《通信局(站)防雷與接地工程設計規範YD5098-2005》要求綜合通信樓小於1Q，移動通信 基站小於IOQ。現有接地技術存在以下問題1、 接地系統相互影響。由於所有接地系統通過金屬物連接在一 起，即使按現行相關標準規定在接地網不同的點接入，三者的相互影 響也很大，尤其是雷電浪湧電壓通過防雷接地進入聯合接地網時就會 沿保護接地線、工作接地線以金屬傳導方式(電流、電壓方式)進入 設備金屬結構和交(直)流電源系統、通信、控制系統；2、 電工理論上不科學。聯合接地地電位實際的提高值(KV級) 和通信設備及網絡EMC值(V級不是同一數量級，根據歐姆定律理論 採用降低接地電阻的方法不可能達到通信工作接地EMC的要求，這是 違背電路理論的(按此理論接地電阻應該是mQ量級而不是Q量級；3、 現行工程和測量方法的限制不可能達到真正的"標準要求" 的低電阻值；4、 壽命短、維護費用高。為了實現小的接地電阻常採用降阻劑 和接地棒等化學產品(利用原電池效應)提高土壤電離度來降低接地 電阻，其金屬結構不可避免存在電化腐蝕，從而加快了接地體的腐蝕 速度；5、 需要較大第一次投資。因此，現有的"降低接地電阻以減少各接地系統間相互影響的方 法"以及"採用降阻劑以降低接地電阻的方法"在電路理論上是不符 合現行電子技術要求的，在經濟性上是浪費的。實用新型內容針對現有技術存在的缺點，本實用新型的目的是提供一種電力、 電子(通信)設備及網絡大接地電阻接地分配裝置。採用該裝置可將工作接地、保護接地、防雷接地進行隔離，從而使聯合接地系統中的 各個接地系統相互獨立、互不影響，實現電力、電子(通信)設備及 網絡所要求的工作地、保護地電位不受雷電流的影響。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是電力、電子 (通信)設備及網絡大接地電阻接地分配裝置，包括與聯合接地網 相接、與各種防雷設備(設施)(B、 C級避雷器)相接的防雷接地排; 匯接設備機殼和金屬部件的保護接地線的保護接地排；匯接交(直) 流工作接地的工作接地排；在保護接地排、工作接地排與防雷接地排 之間串聯有對雷電流等浪湧電流幹擾源呈高阻抗的電感濾波器。 工作原理當無雷電流等浪湧電流的正常工作狀態下，電感濾波器的阻抗值 為零，呈短路狀態，以保證交流、直流工作地和機殼保護地同大地間 形成零阻抗的通道，為交流、直流提供暢通的短路保護迴路(即良好 的保護接地通道)和為電力、電子(通信)設備和網絡提供零電位的 工作參考點(即良好的工作接地通道)。當接地網的電位因浪湧電流(外界高頻脈衝或高次高振幅諧波一 主要是雷擊浪湧電壓)，急劇上升時，電感濾波器以同步響應波形形 成浪湧電流(雷電流頻帶)的高阻抗，對浪湧電流(雷電流)形成高 阻抗，切斷了浪湧電流進入工作接地、保護接地系統的通道，從而維 持了其零電位；當接地網的電位下降後，電感濾波器以同步響應波形，恢復常態下的短路狀態。整個保護過程中，電感濾波器保證了在電力、電子(通信)設備 及網絡的工作接地端子、機殼保護接地端子保持形成平緩而微小的電 位變化值，維持在正常接地電位範圍內(也就是說，即使採用較大的 接地電阻接地時，其工作接地端子、機殼保護接地端子的電位變化相 同於原來較小的接地電阻，這是由於電感濾波器的抑制和衰減作用實 現的)，從而經濟的、有效的、安全的、可靠的防止了浪湧電壓對電 力、電子設備(通信)及網絡的侵害。所述的"聯合接地/防雷接地排",為聯合接地網和各種防雷器件、防雷線的匯接排，該排直接同聯合接地網相通，所有防雷器件(如B、 C、 D級浪湧保護器)接地線、防雷線(如光纜加強芯)接至該排， 在浪湧電流侵入時直接導入大地，但由於接閃器、避雷帶等可能導入 直接雷的部件建議通過其他接地點直接接入聯合接地網。所述的"保護接地排"，為設備和金屬部件的保護接地線的匯接 排，該排通過電感濾波器同聯合接地網相通，當電源系統發生短路故 障時由於電感濾波器對工頻交流電和直流電呈短路狀態，各保護點直 接接入大地並提供暢通的短路電路，在浪湧電流侵入機架時電感濾波 器呈高阻狀態，切斷浪湧電流的傳播，可有效保護設備或者接觸機架 的工作人員。所述的"直流工作接地排"，為直流電源工作接地線(負極性電 源系統的電源"+ "極接地，正極性電源系統的電源極接地，) 匯接排，也就是直流電源的地電位提供點。該排通過電感濾波器同聯 合接地網相通，直流電源的"+"極或者"_"極接地線接至該排，當 電源系統無浪湧電流時電感濾波器呈短路狀態，為電源提供良好的零 電位；當浪湧電流試圖侵入直流電源系統時電感濾波器呈高阻狀態， 切斷浪湧電流的傳播，有效地保護了該直流供電系統的所有設備和網 絡。本實用新型與傳統的技術解決手段相比，具有如下優點1、 工作接地、保護接地和防雷接地完全隔離，不存在相互影響； 有效防止了因為雷電流使地電位提高而造成的電力、電子(通信)設 備系統工作接地和機殼的電位提高，保證了電力、電子(通信)網絡 的正常工作和設備維護人員的安全；2、 聯合接地電阻的大小不再影響工作接地、保護接地的電位， 從而使聯合接地電阻值可以放大,例如選擇一定的濾波器參數可以在 聯合接地電阻為100歐姆的接地系統達到接地系統5歐姆的頻率效應 水平和防護水平；因此，通信局站可以不需要原來要求的小的接地電 阻值；3、 接地系統不需要較大的第一次建設投資和今後的維護投資，也不需要使用降阻劑等化學品，提高了接地系統的使用壽命；4、 較大的接地電阻值範圍要求和無源器件的使用，完全實現接 地系統的免維護；5、 符合現代技術發展方向和相關行業技術。如《中國移動通信 基站防雷系統管理規定》(2006年4月發)第4節第1條規定"當 基站的土壤電阻率大於1000Q Tn時，可不對基站的工頻接地電阻予 以限制"；第4條規定"要求不提倡使用降阻劑及高效接地棒之類的 產品降低接地電阻"。在實際的基站中往往土壤電阻率大的地方多在 高山等環境惡劣處，傳統方法就是採用降阻劑及高效接地棒之類的產 品降低接地電阻，如果在接地方法上遵守新規定就意味著該通信基站 存在著很大的故障隱患。因此，大接地電阻接地技術是新規定的補充 和最佳防護措施；6、 可以從根本上解決電力、電子(通信)設備及網絡的瞬間中 斷、退服、硬體設備損壞的問題；7、 適用面很廣泛，新建和改造等安裝極為簡便，填補了國內、 國際的防護空白。由於地質環境、建築物環境、供電質量、雷暴分布、 電力、電子設備和網絡類型使用方法、組網、安裝方法等情況非常復 雜，解決電力、電子(通信)設備及網絡接地的反擊電壓問題，尚無 一種經濟適用的方案。本實用新型填補了此項空白，可在無須對建築 物接地網進行改造的情況下，達到電力、電子(通信)設備及網絡防 護的要求，特別適於廣泛推廣應用，對於老、舊設備和網絡的改造也 極為簡便和清晰。
以下結合附圖進一步說明本實用新型的技術方案。

圖1是本實用新型的組成示意圖。圖2是本實用新型中電感濾波器的電路圖。圖3、圖4、圖5是本實用新型的應用情況示意圖。
具體實施方式
見圖1，電力、電子(通信)設備及網絡大接地電阻接地分配裝置，包括與聯合接地網l、防雷設備(設施)接地線相接的防雷接地排2、匯接設備機殼和金屬部件的保護接地線的保護接地排4、匯接 交流或者直流工作接地的工作接地排3 (交流和直流工作接地應該分 設兩個獨立的接地排，其結構完全一樣，為簡便起見，本圖僅畫一個 表示)，在保護接地排4、工作接地排3與防雷接地排2 (聯合接地網 1)之間串聯有電感濾波器5。電感濾波器的電路圖如圖2所示，由電感線圈L、線圈電阻R和 電容C (分布電容或者為調整中心頻率、帶寬而增加的電容)組成。圖3所示，為本實用新型應用於電力、電子設備的情況。防雷接 地排2與聯合接地網1相接；所有防雷設備(設施)或者器件(如A、 B、 C級浪湧保護器)的防雷接地線接至防雷接地排2;所有設備(如 設備l、設備2、 AC/DC設備)的機殼保護接地線接至保護接地排4; 負極性(-48V)直流電源系統的電源正極接至直流工作接地排3 (正 極性直流電源系統的電源負極接地)；在保護接地排4、工作接地排3 與防雷接地排2 (聯合接地網l)之間串聯有電感濾波器5。圖4所示，為本實用新型應用於綜合通信系統的情況。綜合通信 網絡由開關電源、無線通信設備、光纖通信設備、交換設備等系統組 成，所有防雷接地(電源B、 C級防雷器，光纜金屬加強芯、天饋線 防雷器、有線用戶線保安器、屏蔽線等設備和器件的接地線)接至防 雷接地排2;開關電源的直流正極(-48V直流供電系統)接至直流工 作接地排3;所有設備的機殼保護接地線接至保護接地排4;在保護 接地排4、工作接地排3與防雷接地排2 (聯合接地網1)之間串聯 有電感濾波器5。圖5所示，為本實用新型應用於移動基站的情況。所有防雷接 地(電源B、 C級防雷器，光纜金屬加強芯、天饋線防雷器等防雷設 備和器件的防雷接地線)接至防雷接地排2;開關電源的直流正極 (-48V直流供電系統)接至直流工作接地排3;所有設備的機殼保護 接地線接至保護接地排4;在保護接地排4、工作接地排3與防雷接 地排2 (聯合接地網l)之間串聯有電感濾波器5。上述各應用情況中，如有交流中性線接地，應串接高頻抑制器到聯合接地排作為交流工作接地。 電感濾波器的主要參數 中心截止頻率10KHZ ;頻帶4 KHZ—100 KHZ;最小諧振阻抗值4KQ (該阻抗在串聯分壓時，電源和信號埠 電壓近似為零)；耐壓值6KV (滿足大於電源埠B級防雷器輸入電壓4KV); 工作頻段0-2.0GHZ;最大短路工作電流50A/100A/150A/200A……(根據交(直)流 的供電容量選擇一即電感線圈的截面積的選擇)。截止頻率的選擇依據諧振中心頻率為IOKHZ，其頻譜特性如下述1. 雷電流主要分布在低頻部分，且隨著頻率的升高而遞減。在 波尾相同時，波前越陡高次諧波越豐富。在波前相同的情況下，波尾越長低頻部越豐富；2. 雷電的能量主要集中在低頻部分，約90%以上的雷電能量分 由布在頻率為10kHz以下。這說明了在信息系統中，只要防止10kHz 以下頻率的雷電波竄入，就能把雷電波能量消減90%以上。
權利要求1、一種電力、電子設備及網絡大接地電阻接地分配裝置，其特徵是包括與聯合接地網相接、與各種防雷設備相接的防雷接地排；匯接設備機殼和金屬部件的保護接地線的保護接地排；匯接交(直)流工作接地的工作接地排；在保護接地排、工作接地排與防雷接地排之間串聯有對雷電流等浪湧電流幹擾源呈高阻抗的電感濾波器。
專利摘要本實用新型公開了一種電力、電子設備及網絡大接地電阻接地分配裝置，其特徵是包括與聯合接地網相接、與各種防雷設備相接的防雷接地排；匯接設備機殼和金屬部件的保護接地線的保護接地排；匯接交(直)流工作接地的工作接地排；在保護接地排、工作接地排與防雷接地排之間串聯有對雷電流等浪湧電流幹擾源呈高阻抗的電感濾波器。採用該裝置可將工作接地、保護接地、防雷接地進行隔離，從而使聯合接地系統中的各個接地系統相互獨立、互不影響，實現電力、電子(通信)設備及網絡所要求的工作地、保護地電位不受雷電流的影響。
文檔編號H02J3/00GK201174587SQ200720063970
公開日2008年12月31日 申請日期2007年7月27日 優先權日2007年7月27日
發明者張庭炎 申請人:張庭炎