摘要： 本文闡述了移動通信大樓工作設(shè)備的特殊性及其電氣安全的重要性，通過對電氣干擾產(chǎn)生的根源及其危害的分析，提出了針對這些問題采取相應(yīng)的防范措施，并以具體的工程實例加以說明。

關(guān)鍵詞： 移動通信 大樓 電氣安全 抗干擾

引言

隨著社會的發(fā)展，移動電話已經(jīng)成了我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚耐ㄐ殴ぞ撸詮闹袊苿优c電信行政脫勾后，各省移動公司便紛紛著手建立自己的通信綜合大樓。移動通信大樓的主要工作設(shè)備有傳輸機、微波機、整流設(shè)備以及作計費、監(jiān)控、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用的電子計算機設(shè)備。這些設(shè)備價格昂貴同時又對電氣干擾非常敏感，更關(guān)鍵的是這些設(shè)備若運行不穩(wěn)定，出現(xiàn)故障或是損壞，將牽涉到社會各行各業(yè)，其社會影響及經(jīng)濟損失將是巨大的。因此怎樣消除和抑制各種電氣干擾，保證設(shè)備穩(wěn)定可靠地工作，保護設(shè)備與人身的安全便成了設(shè)計安裝中至關(guān)重要的問題。設(shè)計上除了將電信用電作為重要保證負(fù)荷，提供其雙電源或柴油發(fā)電機自備電源外，更要考慮各種電氣擾動對設(shè)備安全運行的影響，電氣干擾主要有電壓擾動和過大的諧波電流及對地泄漏電流。本文將通過分析電氣干擾產(chǎn)生的根源及其對移動大樓電信設(shè)備的危害，來提出相應(yīng)的解決措施及設(shè)計注意事項。

1、電壓擾動

電壓擾動包括瞬態(tài)過電壓，電壓驟降和電壓波動

1.1瞬態(tài)過電壓

瞬態(tài)過電壓表現(xiàn)為有快速突升的高電壓脈沖疊加到供電電壓上。其起因有兩方面：一是大氣雷電的強大瞬變電磁場對地面電氣線路產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓;二是大功率電感性負(fù)荷或改善功率因數(shù)的電容器投切時回路周圍磁場的瞬間變化對鄰近線路產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓，瞬態(tài)過電壓可使電子設(shè)備損壞，并且可通過電感對數(shù)據(jù)線的耦合造成計算機及通訊設(shè)備上的數(shù)據(jù)失誤。

1.2電壓驟降

電壓驟降是指線路電壓的驟然大幅度降低，其持續(xù)時間可長達(dá)幾秒鐘。它的起因是線路所接大功率重負(fù)載電動機起動時造成線路以至所接母線電壓的下降。如果電壓驟降時間過長，可引起電子信息設(shè)備的數(shù)據(jù)丟失。

1.3電壓波動

電壓波動實質(zhì)是小幅值的電壓驟降，它也可使高靈敏度的電子信息設(shè)備工作失常。

1.4電壓擾動的防范措施

對瞬態(tài)過電壓的主要防范措施是在電源線路和信息線路有關(guān)部位裝設(shè)過電壓保護器，即大樓交流變壓器高低壓側(cè)的三根相線分別對地加裝無間隙氧化鋅避雷器，另外，出入基站的所有電力線均在出入口加裝電涌保護器。消除電壓驟降的措施是對大樓內(nèi)大功率電機采取軟起動方式，另外電信設(shè)備與其它空調(diào)水泵等負(fù)荷分開變壓器供電。

2、過大的諧波電流

2.1諧波電流的產(chǎn)生及其危害

諧波電流起源于現(xiàn)代日益增長的非線性負(fù)荷的應(yīng)用。眾所周知，理想的電源波形為正弦波，當(dāng)對非線性負(fù)荷施加正弦波電壓時，其電流波形將畸變而不再為正弦波，如圖1所示。此波形畸變的電流除基波電流外，還包含若干奇次和偶次諧波電流。過大的諧波電流引發(fā)的問題很多，我們不妨用數(shù)學(xué)公式推算一下，一般地正弦電流波形為奇函數(shù)，設(shè)三相電流為

式中IM為相電流峰值，ω為角頻率，Φ為初相位，則中線電流為

當(dāng)n=3k時，iN,n=0

當(dāng)n=3k+1時

當(dāng)n=3k+2時，iN,n=0

故中線電流有

從以上傅立葉表達(dá)式可以看出，偶次諧波在中性線上可被抵消，當(dāng)諧波次數(shù)為3了的奇數(shù)倍時，中性線將流過相當(dāng)于相線諧波電流三倍的分量，大量的奇次諧波疊加將在中性線上產(chǎn)生過大的諧波電流，從而使中性線過熱，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時，甚至出現(xiàn)中性線電流大于相線電流情況，這就容易出現(xiàn)因中性線過載而引發(fā)火災(zāi)事故。移動通信大樓的電子設(shè)備本身是諧波電流發(fā)生源，其諧波電流引起的嚴(yán)重諧波電壓傳導(dǎo)到其它狀態(tài)完好的電子信息設(shè)備，使其工作不穩(wěn)定甚至元件損壞，特別是電腦主機和打印機電源部分。另外，過大的諧波電流還使得電子信息設(shè)備的配電回路的斷路器誤動作，因為含有大量的諧波電流回路的電流實際有效值要比計算所得或簡單測得的值要大。

2.2過大諧波危害的防范措施

由以上分析我們看出有非線性負(fù)荷就有諧波存在，我們防范的措施主要是避免諧波電流的匯合增大和減小回路諧波電壓的分量。具體做法是

a. 大樓內(nèi)所有電氣線路穿鋼管敷設(shè)，因為接地良好的金屬導(dǎo)管為穿過它的導(dǎo)線起到了對射頻干擾的屏蔽作用。

b. 每相用各自的中性線，對產(chǎn)生諧波的設(shè)備回路(如大量電子鎮(zhèn)流熒光燈回路，電子計算機電源回路等)增加兩倍的中性線。

c. 選用D1YN11接線的三相配電變壓器為三次諧波電流提供環(huán)流通路。

d. 將敏感設(shè)備與其它設(shè)備分開，從低壓配電室開始由單獨配電柜引出專用回路供電信設(shè)備用電。

e. 適當(dāng)限制每個回路的插座數(shù)量，以減少分支配電回路中敏感設(shè)備的數(shù)量，有助于減小回路諧波電壓的含量。

3、過大的對地泄漏電流

3.1泄漏電流的產(chǎn)生和危害

對地泄漏電流分高頻對地泄漏電流和工頻對地泄漏電流。移動通信大樓內(nèi)裝有大量的電子信息設(shè)備，其電源裝置均為開關(guān)模式(SMPS)，從電源開關(guān)瞬變過程中產(chǎn)生幅值很大的高頻對地泄漏電流，此高頻泄漏電流產(chǎn)生高頻噪聲，使對噪聲敏感性很高的通信設(shè)備和計算機的工作受到干擾。為防止這種高頻分量的干擾在供電系統(tǒng)中傳布，每個SMPS的輸入端上均配濾波器——即在相線和中性線上各串一個小電感并連接一個小電容器接地，這樣濾波器的電容在相線和保護接地線間形成一條通路而有電流流過，此為工頻對地泄漏電流。對一臺設(shè)備而言，這種電流十分微小(通常小于3.5mA)，但是多臺設(shè)備并聯(lián)時，其合成電流就可能相當(dāng)大，

式中：IC——對地泄漏電流(A)

UO——相對地標(biāo)稱電壓(220V)

f ——工頻頻率(50HZ)

C——濾波電容器的電容量(F)

XC——容抗(Ω)

按此式計算，當(dāng)濾波電容大于0.217μF時，正常工頻漏電電流即有15mA以上，實際上回路合閘時的電容充電電流更數(shù)倍于此，因此使得漏電斷路器RCD誤動作而切斷電源，影響正常工作。最危險的是當(dāng)電流至設(shè)備處PE線任一處中斷還有可能導(dǎo)致人體接觸電壓大大超過接觸電壓限制50V，造成電擊事故。

3.2防止對地泄漏電流危害的措施

通常地我們在配電線路末端插座回路裝設(shè)漏電保護器，它可以在相線和保護線間的偶然接觸時跳閘，以保護人身安全，這只是消除其危害的一方面。更主要的是對地泄漏電流產(chǎn)生的噪聲對通訊設(shè)備和信息設(shè)備造成嚴(yán)重干擾，要克服這一點，就要將這些設(shè)備連接到干凈的或無噪聲的“地”上去，這個接地稱為“電信接地”。

常規(guī)的建筑物接地系統(tǒng)主要是在故障情況下保證人身設(shè)備安全，而現(xiàn)在必須同時能承載連續(xù)的泄漏電流并要用來抑制高頻噪聲電流，因此其接地方式和用材都有所不同。移動通信大樓的接地分工作接地 保護接地和防雷接地三種，按均壓等電位的原理，這三種接地最終組成一個聯(lián)合接地網(wǎng)。機房接地采用網(wǎng)形接地布置方式，在機房活動地板下設(shè)閉合環(huán)形接地線，作為地板金屬支架接地引線排，其材料為銅導(dǎo)線，截面積應(yīng)不小于50mm2，并從接地匯集線上引出不少于二根截面積為50~75mm2的銅質(zhì)接地線與引線排的南北或東西側(cè)連通。下面以具體的工程實例來說明移動大樓接地系統(tǒng)的連接方式。

3.3工程應(yīng)用實例

某移動通信綜合大樓總建筑面積約八千平米，共9層，其功能房有整流電源室 交換機房 傳輸機房 微波機房及監(jiān)控室 主機房數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心等。本大樓采用聯(lián)合接地形式，利用建筑物基礎(chǔ)鋼筋作接地裝置，將基礎(chǔ)底部主鋼筋通長焊接成閉合回路作為共用接地網(wǎng)，總接地電阻不大于1歐姆，基礎(chǔ)層設(shè)接地總匯集環(huán)，室外設(shè)人工接地環(huán)，接地總匯集環(huán)與基礎(chǔ)接地網(wǎng)或室外環(huán)形接地體每隔5~10米相互連接一次，所有接地裝置及連接點上進行防腐處理。其接地系統(tǒng)接線圖見圖2。

4.幾點體會

移動通信大樓的電氣安全和抗干擾問題是個復(fù)雜的問題，如何利用現(xiàn)有的條件，既方便施工，節(jié)省投資，又能保證安全可靠，還有待于探討。筆者認(rèn)為在設(shè)計安裝中掌握幾個基本原則，并因地制宜，第一，根據(jù)法拉第籠均壓屏蔽的原理，充分利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋作接地裝置，使整個建筑物成為一個等電位體;第二，大樓內(nèi)各種接地線應(yīng)從接地匯集線或接地網(wǎng)上分別引入;第三，機房內(nèi)采用網(wǎng)接地形式，建立相同且相對穩(wěn)定的零電位，從而屏去干擾。

接地總匯集線采用40X5的扁銅

接地干線采用120mm2的多股銅芯絕緣電纜

接地分匯集線采用25X5的扁銅

參考文獻(xiàn)：

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3.《優(yōu)化電氣設(shè)計實踐指南》國際銅業(yè)協(xié)會(中國)

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