移動通信大樓的電氣安全問題分析

【摘要】本文首先介紹了移動通信大樓主要工作電氣設備的特點，闡述了當前移動通信大樓電氣安全問題的主要問題，分析產生電氣干擾的根本原因及電氣干擾對通信設備的危害，提出了相應的解決措施，對于移動通信大樓電氣安全問題具有重要而深遠的意義，同時對其他類似特殊工作環境的領域也有借鑒意義。

【關鍵詞】通信大樓;電氣干擾;安全問題

21世紀是通信業飛速發展的時代，手機等移動通信設備無疑成了我們日常生活中不可或缺的通信工具，與此同時移動通信大樓也隨之在世界各地紛紛拔地而起。通信大樓內工作的設備主要包括微波機、傳輸機、整流設備以及作計費、監控、數據業務用的電子計算機設備。這些設備不但價格昂貴，而且對電氣干擾相當敏感。如果這些設備損壞或是出現故障導致運行不穩定，不僅僅會帶來巨大的經濟損失，而且由此導致的社會影響也十分惡劣。因此如何抑制和消除各類電氣干擾，在保護設備與人身安全的同時保證設備穩定可靠運行，便成了設計和安裝過程中至關重要的問題。

一、電氣干擾的種類

1.諧波電流

隨著人們生活的多元化步伐，用電量也隨之加大，用電負荷非線性增長是諧波電流的起源。正如我們所知，波形為正弦波的電源是最理想的。當正弦波電壓施加在非線性負荷上的時候，電流波形受到非線性負荷的影響將發生畸變，波形不再為正弦波。

圖1 諧波電流起源示意圖

波形畸變的電流包含基波電流、奇次諧波電流和偶次諧波電流。

2.對地泄漏電流

對地泄漏電流分高頻對地泄漏電流和工頻對地泄漏電流。高頻對地泄漏電流是指通信大樓內電子設備的電源開關在瞬變過程中產生幅值很大的電流;工頻對地泄漏電流是為防止高頻分量的干擾在供電系統中傳布，各個開關輸入端上的濾波器電容在相線和保護接地線間形成的有電流的通路。

3.電壓擾動

電壓擾動是最常見的電氣干擾，包括電壓驟降、電壓波動和瞬態過電壓。

（1）電壓驟降

電壓驟降是指電動機起動時由于重負載電動機的功率較大，導致線路以至所接母線的電壓持續幾秒鐘的大幅度降低的現象。

（2）電壓波動

電壓波動是電壓驟降的特殊情況，是指幅度變化較小的電壓驟降。

（3）瞬態過電壓

瞬態過電壓的主要特征是有突升快速的高電壓脈沖疊加到供電電壓上，產生這種現象主要是由于兩方面的原因，一是地面電氣線路在雷雨天由于大氣中的雷電現象產生的強大瞬變電磁場對其會產生感應過電壓;二是電容器投切時由于發生大功率電感性負荷或改善功率因數，回路周圍產生的瞬態變化的磁場對鄰近線路產生的感應過電壓。

二、各類電氣干擾的危害

1.諧波電流的危害

移動通信大樓的電子設備本身是諧波電流發生源，其諧波電流引起的嚴重諧波電壓傳導到其它狀態完好的電子信息設備，會損壞移動通信大樓的電子設備（主要是電腦主機和打印機的電源部分），使其工作不穩定，嚴重時會損壞元件;因電子設備電流中含大量諧波電流，回路的有效值要比測量值大，過大的諧波電流會誘發斷路器誤動作;中性線過載引發火災事故等。

2.對地泄漏電流的危害

高頻泄漏電流產生高頻噪聲，使對噪聲敏感性很高的通信設備和計算機的工作受到干擾;工頻對地泄漏電流通常小于3.5毫安，比較微小，但當多臺設備并聯時合成的電流就非常大，會使漏電斷路器RCD誤動作而切斷電源，不但影響正常工作嚴重時可能導致電擊事故。

3.電壓擾動危害

（1）如果電壓驟降時間過長，則極有可能導致電子信息設備的數據丟失。

（2）電壓波動雖然電壓驟降的幅度變化較小，但可以使一些靈敏度高的電子信息設備工作失常，因此不可以忽視電壓波動的危害。

（3）瞬態過電壓可使電子設備損壞， 并且可通過電感對數據線的耦合造成計算機及通訊設備上的數據失誤。

三、電氣干擾的防范措施

1.針對諧波電流，采用避免諧波電流的匯合增大和減小回路諧波電壓分量的方法。一是選用D1YN11接線的三相配電變壓器為三次諧波電流提供環流通路。二是將中性線用到每一相上，對例如電子計算機電源回路、大量電子鎮流熒光燈回路等產生諧波的設備回路增加2倍的中性線。三是從低壓配電室開始由單獨配電柜引出專用回路供電信設備用電，將敏感設備與其它設備分開。四是通過限制每個回路中的插座數量，有效減小回路中諧波電壓的含量，可以大大減少分支配電回路中敏感設備的數量。五是穿鋼管敷設大樓內的電氣線路，金屬導管接地良好時能屏蔽射頻對導線的干擾作用。

2.針對對地泄漏電流，可以將漏電保護器裝設在配電線路末端插座回路，一旦相線和保護線偶然接觸，漏電保護器立即跳閘，保護人身安全;另一方面針對由于對地泄漏電流產生的噪聲嚴重干擾電子設備，可以采用“電信接地”，即把設備連接到干凈的或無噪聲的“地”上。其接地方式和用材與常規的建筑物都有所不同，常規建筑物接地系統的主要目的是在故障情況下依然能保證人身設備安全，而移動通信大樓必須同時具備承載連續的泄漏電流和用來抑制高頻噪聲電流兩大功能。移動通信大樓的接地方式分工作接地、防雷接地和保護接地三種，按照“均壓等電位”的原理，將這三種接地方式最終組成一個聯合接地網。機房接地是在機房活動地板下設閉合環形接地線，作為地板金屬支架接地引線排，即采用“網形接地”布置方式，其材料為截面積大于或等于50mm2銅導線，并從接地匯集線上引出大于或等于二根截面積為50mm2-75mm2的銅質接地線與引線排的東西或南北側連通。移動大樓接地系統的連接方式可以用下面具體的工程實例來說明。

3.針對瞬態過電壓影響，主要防范措施是采取濾波或在信息線路和電源線路有關部位裝設過電壓保護器，例如可將對地無間隙氧化鋅避雷器分別加裝在通信大樓交流變壓器高低壓側的三根相線附近;另外還可以在出入基站的所有電力線出入口處均加裝電涌保護器;采取軟起動方式起動大樓內大功率電機，可有效消除電壓驟降，這也是防范措施中相對較好的;除此以外，分開變壓器供電在電子信息設備與其他設備（例如空調水泵等）負荷上也可起到一定的效果。

四、工程應用實例

某移動通信綜合大樓共9層，總建筑面積8000 m2，功能房有整流電源室、傳輸機房、交換機房、監控室及微波機房、主機房數據業務中心等。大樓的接地系統接線圖如圖2所示，采用聯合接地形式，鋼筋同時作為建筑物的基礎和接地裝置，共用接地網是將基礎底部主鋼筋通長焊接成閉合回路，總接地電阻小于或等于1Ω，基礎層設接地總匯集環，室外設人工接地環，基礎接地網或室外環形接地體與接地總匯集環每隔5-10m相互連接一次。

圖2 接地系統接線圖

對于接地系統的連接方式，應根據安裝的情況具體分析具體對待，并在設計安裝中掌握幾個基本原則：

一是為保證建筑物整體可以形成一個等電位體，根據法拉第提出的“均壓屏蔽”原理，需將建筑物結構鋼筋設置成接地裝置;

二是分別從接地網或接地匯集線上引入大樓內各種接地線;

三是采用“網接地”形式設置機房的接地方式，以保證可以形成不但相同而且穩定的零電位，進而有效減小干擾的影響。

接地總匯集線采用40×5的扁銅，接地分匯集線采用25×5的扁銅，接地干線采用120mm2的多股銅芯絕緣電纜。

參考文獻

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