欧阳华伟，俞 涛

（中国联合网络通信有限公司武汉市分公司，湖北 武汉 430071）

0 引 言

通信大楼接地工作包括防雷接地和供电接地。它们通过各种形式的接地装置、防雷接地与供电接地，最终连接成等电位联结体。它是通信基础设施，是通信设备安全工作的组成部分，包括正确选择接地方式、接地装置和合适的安装方式。它关系到工作人员的人身安全和设备运行安全，因此从事通信机房电源工作的技术人员必须掌握通信大楼的各种接地技术。

1 通信机房接地技术

接地是指设备某一金属部分通过接地装置与大地紧密连接起来。接地装置包括接地体和接地线。接地体可为外引式接地体或环路式接地体。接地体的形状可以是管形、带型或环形等。

通信机房的接地按照作用分为工作接地和安全接地两大类。工作接地又有以下几种情形：预防雷击和过电压对人身和设备造成损失的整个通信大楼的防雷接地，通信大楼供配电系统的电气接地，通信电源及通信设备等的工作接地。安全接地则包括防静电接地、电磁屏蔽接地以及为保护人身安全预防电力设备及设施绝缘损坏的保护接地等[1]。

1.1 通信大楼的防雷接地特点

典型的防雷接地系统由接闪器、引下线及接地装置组成。接闪器又分为避雷针、避雷带和避雷网。接地装置由接地体、接地引下线、接地汇集排和接地支线组成。

某通信大楼的接地系统防雷接地系统，如图1所示。图1虚线涵盖范围为防雷保护范围。需要说明的是，引下线可采用镀锌圆钢或建筑内的钢筋混凝土主筋引入接地体。防雷接地技术规范规定，引下线圆钢直径不小于8 mm或者是4 mm×12 mm镀锌扁钢（单独敷设的扁钢）；如果利用主筋内的钢筋，直径不小于16 mm，上下焊接在一起。通信大楼的防雷接地系统将雷击产生的雷击电流通过接地体发散到大地中。此外，防雷接地系统往往与整个通信大楼的交流供电系统的中性点共用接地装置[2]。

图1 通信大楼防雷接地示意图

1.2 通信机房供电系统电气接地方式和安全保护作用

常用电气接地方式有5种，分别是TN-S方式、TN-C方式、TN-C-S方式、TT方式和IT方式。电气接地方式字母标示的含义：第1个字母T表示变压器零线中性线直接接地，字母I表示所有带电部分与地绝缘或经一点阻抗接地；第2个字母N表示系统外露导电部分与低压系统的接地点直接电气连接（在交流系统中，接地点通常就是中性点），字母T表示负载侧电气设备进行接地保护；第3个字母S表示分别引出N线和PE线，除在变压器中性点处连接外，其他地方分离，字母C表示中性线和保护线是合一的（PEN）线。

通信机房采用的标准电气接地方式是TN-S三相五线制[3]。某通信机房的交流供电接地方式，如图2所示。

从接地方式看出，变压器引入地线与通信局楼总接地网是地线重复接地的。地线重复接地即从变压器中性线引出接地线与大楼的总地网做一次重复接地，以避免机房内通信设备长距离的防雷接地而导致避雷器残压过高。重复接地这种方式不仅能预防雷击和过电压对人身和设备造成损失，还可以减轻人身触电危险[3]。对供电电网来看，雷击产生的雷击电流不会通过中性线反串回电网，零线上的谐波电流和因三相不平衡产生的电流也不会通过大地流向系统内其他设备。这样的地线重复接地系统关键在于大楼的总地网必须是变压器地网与机房主地网在地下联合成一个地网，而地线入地是重复的。一是变压器地线入地点，而中性线在这头入地；二是机房接地汇集处。

TN-S接地方式重要的一点是通信大楼防雷接地、系统内总接地、中性线接地以及设备导电外壳、金属管道、金属桥架以及光缆保护芯等做成等电位联结以防止人身遭受电击。通过等电位联结可以降低接触电压，防止TN系统相地短路等原因造成故障电压电击事故[4]。

假设当交流电源某一相因某种原因接地（如相线碰壳、相线脱落等），将产生很大的对地短路电流，地线和零线电压因此而升高，地电压将大于安全电压。此时，由于通信机房重复接地方式，机房内设备外壳、PE线、中性线等联结成等电位体。当工作人员触及外壳甚至中性线时，人的身体与地电压基本处于等电位，不会发生触电事故。由于重复接地，加快了过流保护断路器动作，切断电源有利于保护人身安全[3]。采用TN-S重复接地方式时，相线对地短路人身保护示意图如图3所示。

图2 通信局楼电气接地方式地线重复接地TN-S系统

图3 TN-S重复接地方式人身保护图

如图3所示，某处相线对地短路，短路电流对地短路电流Id经过等效接地电阻Rd产生地电压Vd。机房内机壳与地电位均为Vd，因此人不会遭受电击。

Vd是雷击产生或是相线短路时产生的地电压；Id是接地电流或者接地短路电流；Rd是等效接地电阻。

2 四极开关在通信供电系统中的应用

在三相四线制中，当建筑供电系统因外市出现电高压接地故障时，低压侧相线接地断路器没有动作，三相不平衡等原因在中性线上产生危险电压，存在危及人员安全、损坏设备的风险。因此，为保护检修人员的安全，检修时使用隔离中性线的四极开关。四极开关相比三极开关，在中性线上增加了一对触头，四极开关分断三相电源的同时，也分断零线。它的主要作用是切断因各种原因导致的中性线高电压引入途径。

此外，《民用建筑电气设计规范》6.1.2.7款规定：严禁发电机组与电力系统并网运行，为防止误并网，防止电力系统中性线电位升高等因素，应适用四极隔离转换开关隔离发电机组[5]。

三相四线制的工作方式如TT接地方式，中性线没有与总等电位联结相通，存在中性线对地高电压风险。因此，在TT电气接地工作方式，需使用四极开关。但是，并不是所有的电气隔离需要使用四极开关，因为四极开关在切换时因触头不同步会导致在切换瞬间出现“断零”，而断零是有风险的，会引起中性点漂移，相线对零线电压升高而烧坏设备。例如，TN-S电气接地工作方式中，因中性线与总等电位联结连通，不需要使用四极开关[6]。

3 发电机组接地方式与ATS四极开关使用

通信枢纽机房一类的交流供电方式是两路市电和一路后备柴油发电机组保障。市电引入后，低压侧电气接地多采用TN-S重复接地方式，而后备柴油发电机组通过ATS柜与主备供市电倒换。图4为某机房低压供电系统图。

图4 某机房低压供电系统部分图

如图4所示，低压进线柜采用三极开关而非四极开关。正是由于交流供电接地方式采用了TN-S重复接地方式，以及等电位联结使得中性线对地电压始终处在同一电位水平，避免了地电压升高使中性线带电引发的触电事故。因此，低压进线开关无需分离中性线。而油机市电倒换柜（即ATS柜）采用了四极开关，相当于隔离了市电公共电网与柴油发电机组，符合以上关于两个不同电源系统相隔离的分析。

如图4所示，柴油发电机组中性线由于与总等电位联结，柴油发电机组地网与大楼总地网连通，油机实际电气接地方式也是TN-S方式，因此油机输出屏也没有使用四极开关。

但是，很多情况下，通信机房大楼内不适合安装大型柴油发电机组，往往使用室外集装箱式柴油发电机组。它的电气接地方式往往采用TT接地方式，即发电机组接地没有与大楼总接地联结，而柴油发电机组输出柜与柴油发电机组有相当的距离，中性线是在柴油发电机组的基础地网接地，不会与机房总接地联结。当油机N线带电，由于油机N并没有与总等电位联结，故障点电压将引入机房对工作人员产生触电风险。因此，TT接地方式在油机电源输出柜采用四极开关。图5为采用TT接地方式柴油发电机组示意图。

考虑到将不同源的柴油发电机组的发电系统与电力供电系统相隔离的规定，无论是采用TN-S电气接地方式或是采用TT电气接地方式，油机市电倒换柜（即ATS柜）均应使用四极开关。

图5 采用TT接地方式柴油发电机组示意图

4 结 论

通信枢纽局应采用标准TN-S接地工作方式，并做好各楼层供用电设备的等电位联结，而市电引入变压器低压侧的进线柜不需要使用四极开关。柴油发电机组如安装在通信大楼内，应采用TN-S接地方式，且发电机组的中性线与总等电位联结相通，输出开关只需要使用三级开关。如果如柴油发电机组安装在单独较远处或者是集装箱式机组，机组采用TT接地方式应使用四极输出开关。为了与市电网络分离，市电油机倒换柜应用四极ATS开关。