通信枢纽楼的电气安全及抗干扰问题

摘要：移动通信大楼工作的主要设备包括微波机、传输机、整流设备以及作计费、监控、数据业务用的电子计算机设备，以上的这些设备在价格上昂贵而且对电气干扰相当脆弱。如何消除和抵制电气的干扰，使设备稳定可靠的工作，进而保护设备与人身的安全，是设计者首要考虑的至关重要的问题。文中详细阐述了通信枢纽楼工作设备的特殊性和控制电气安全的重要性，根据电气干扰产生的由来及对其危害的分析，提出了相应的防范措施。

关键词：通信、枢纽楼、电气安全、抗干扰

中图分类号： TN91 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

移动通信大楼工作的主要设备包括微波机、传输机、整流设备以及作计费、监控、数据业务用的电子计算机设备，以上的这些设备在价格上昂贵而且对电气干扰相当脆弱。如何消除和抵制电气的干扰，使设备稳定可靠的工作，进而保护设备与人身的安全，是设计者首要考虑的至关重要的问题。在设计上，不但要考虑将电信用电作为重要保证负荷，提供自备电源或双电源外，也不能忽略电气干扰对设备安全及人身安全的影响。

二、电压扰动的影响及防范措施

电压扰动包括瞬态过电压，电压骤降和电压波动。

1、瞬态过电压

瞬态过电压的特征主要表现在有突升快速的高电压脉冲叠加到供电电压上。其主要原因包括两方面: 一是大气雷电产生的强大瞬变电磁场对地面电气线路产生的感应过电压；二发生大功率电感性负荷或改善功率因数的电容器投切时,回路周围产生的瞬态变化的磁场对邻近线路产生的感应过电压、瞬变过电压会直接导致电子设备损坏。另外瞬变电压还可通过电感对数据线耦合,间接使保存在计算机及通讯设备上的重要信息损坏。

2、电压骤降

电压骤降是指线路所接大功率重负载电动机起动时导致持续时间长达几秒钟的线路电压大幅度降低。在线路所接大功率重负载电动机起动时，造成线路以至所接母线电压的下降。如果电压骤降的时间持续过长，极有可能导致电子信息设备的数据丢失。

3、电压波动

电压波动是指幅度变化较小的电压骤降，但电压波动的危害也是不能忽略的，它可使一些高灵敏度的电子信息设备工作失常。

4、防范电压扰动的措施

关于瞬态过电压的影响，其主要防范措施是装设过电压保护器在电源线路和信息线路有关部位，如在大楼交流变压器高低压侧的三根相线附近分别加装对地无间隙氧化锌避雷器。另外，对出入基站的所有电力线，在其出入口处均加装电涌保护器。

对大楼内大功率电机采取软起动方式可有效消除电压骤降，这是相对较好的防范措施，另外，分开变压器供电在电信设备与其他空调水泵等负荷上也可起到一定的效果。

三、过大的谐波电流

1、谐波电流的产生及其危害

现代越来越多的非线性负荷应用是产生谐波电流的主要原因。众所周知，正常情况下的电源波形显示为正弦波，当施加正弦波电压在非线性负荷应用时，它的电流波形将会畸变，不再显示为正弦波。导致电流波形畸变的除了基波电流外，一些奇次和偶次谐波电流也会导致电流波形畸变。因谐波电流的过大而引发的问题有很多，下面将通过数学公式对此进行分析。

因为一般的正弦电流波形为奇函数，设三相电流为:

公式中Im是三相电流的峰值，ω为角频率，Φ为初相位，则中线电流为：

当n=3k时，iN.n =0

当n=3k+1时

当n=3k+2时，iN.n=0

故中线电流有：

在上式的傅立叶表达式中我们可以看到，当偶次谐波在中性线时可抵消，当谐波次数为3的整数倍且为奇数倍时，中性线在数值上将会产生流过相当于相线谐波电流三倍的分量，过多的奇次谐波电流的叠加将会在中性线上产生过大的谐波电流，导致中性线过热。当出现三相负荷严重不平衡时，或者相线电流小于中性线电流的情况时，就会导致中性线过载进而引起火灾事故。谐波电流发生源通常是移动通信大楼的电子设备，而谐波电流会引起严重的谐波电压，当谐波电压传导到电子信息设备时，会导致状态完好的电子信息设备如电脑主机和打印机电源部分工作不稳定甚至元件损坏。因为含有大量的谐波电流回路的电流实际有效值要比简单测得的值或计算所得的值要大，所以，过大的谐波电流还会使得电子信息设备的配电回路的断路器误动作，

2、谐波危害的防范措施

上述的分析我们可以看出，只要有非线性负荷存在就会伴随着谐波的存在。我们防范的措施主要是为了避免谐波电流的叠加增大和减小回路谐波电压的分量。下面是对谐波危害的防范措施的主要做法:

(1)我们可以使用接地性良好的金属导管起到屏蔽效果，如在大楼内所有电气线路穿钢管敷设，因为接地良好的金属导管对穿过它的导线起到了射频干扰的屏蔽作用。

(2)将其他设备与一些敏感设备分开，从低压配电室开始由单独配电柜引出专用回路供电信设备用电。

(3)对每个回路中的插座数量进行限制，可以使分支配电回路中的敏感设备的数量大大减少，有效减小回路中谐波电压的含量。

(4)选用D1YN11接线的三相配电变压器为三次谐波电流提供环流通路。

(5)每相尽量使用各自的中性线，当一些设备回路(如大量电子镇流荧光灯回路，电子计算机电源回路等)产生谐波时，可以选择增加两倍的中性线。

四、过大的对地泄漏电流

1、泄漏电流的产生和危害

为了避免这种高频分量的电波干扰在供电系统中传播，应该在每个SMPS的输入端上均配滤波器，即一个小电感在相线和中性线上，并为此连接一个容量较小的电容器接地，这样操作可以使得滤波器的电容在相线和保护接地线间形成一条通路，保证有电流流过，此为工频对地的泄漏电流。相对于一台设备而言，相对的电流十分微小(通常保持在3.5mA左右)，但是当有多台设备并联时，因并联产生的合成电流就有可能相当大。

Ic――对地泄漏电流(A)

Uo――相对地标称电压(220V)

f――工频频率(50Hz)

C――滤波电容器的电容量(F)

Xc――容抗(Ω)

通过上述公式我们可以看出，当滤波电容的数值大于0.217μF时，正常情况下的工频漏电电流将会大于15mA，而实际上回路合闸时的电容充电电流将会被放大几倍，如此会使得漏电断路器RCD操作失误，出现切断电源的情况，影响正常的日常工作。最危险的是一旦设备处PE线有一处中断，电流流过时极有可能造成电击事故（人体接触电压限制为50V），造成电击事故。

2、防止对地泄漏电流危害的措施

我们通常会将漏电保护器装设在配电线路末端插座回路中，它可以在保护线和相线间的偶然接触时跳闸，从而达到保护人身安全的目的，不过这只是防治其危害的一个方面。更主要的是对地泄漏电流会产生噪声，而这种噪音对信息设备和通讯设备将会造成很大程度的干扰。面对这一难题，想要将之克服我们就要将这些设备连接到干净或无噪声的“地”上去，这个接地即为“电信接地”。现如今，大多数的建筑物在装设接地系统时，主要为了在发生故障情况时能够从容的保证人身设备安全，考虑到现在必须保证能够同时承载连续的泄漏电流并要用来抑制高频噪声电流的原因，因此在接地方式和用材上都作了改变。移动通信大楼的接地方式主要分为三种：防雷接地、保护接地和工作接地，根据均压等电位的原理，经过合理设置可以使以上三种接地方式最终组成一个联合接地网。在机房接地设置中应采用网形接地布置方式，在机房活动地板下设闭合环形接地线，作为地板金属支架接地引线排，以铜导线为材料，保证截面面积大于50mm2，并从接地汇集线上引出不少于二根截面积为50～75mm2的铜质接地线与引线排的南北或东西侧连通。下面以具体的工程实例来说明移动大楼接地系统的连接方式。

对于接地系统的连接方式，笔者认为在设计安装中掌握几个基本原则,并根据安装的情况具体分析具体对待。首先,根据法拉第提出的均压屏蔽的原理,将建筑物结构钢筋设置成接地装置,以保证建筑物的整体可以形成一个等电位体；其次, 分别从接地网或接地汇集线上引入大楼内各种接地线；最后,在机房的接地方式设置中，应采用网接地形式,以保证可以形成不但相同而且稳定的零电位,进而有效减小干扰的影响。接地总汇集线采用40×5的扁铜，接地干线采用120mm2的多股铜芯绝缘电缆，接地分汇集线采用25×5的扁铜。

五、结语

综上所述，通信枢纽楼的电气安全和抗干扰问题是个复杂的问题，如何利用现有的条件，既方便施工，节省投资，又能保证安全可靠，还有待于探讨。

参考文献：

[1] 苏晓辉：《造成建筑装修电气安全危害的主要原因是什么?》，《监督与选择》，2005年04期

[2] 蓝成辉：《某通信枢纽楼供电系统设计分析》，《冶金丛刊》，2006年06期

[3] 刘肃：《汕头移动通信枢纽楼的建筑设计》，《山西建筑》，2008年18期

[4] 王楠 霍胜群：《论我国建筑装饰工程的电气安全管理研究》，《知识经济》，2011年15期