通信机房楼及通信设备接地探讨

中国移动通信集团 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院有限公司通信机房及设备接地探讨通信机房及设备接地探讨中国移动通信集团设计院有限公司彭广香摘要：国际电信联盟ITU-T在1991年开始起草发布了一个有关接地方面的重要建议书（Recommendation）K.27“通信大楼的连接布置和接地”，指导各国通信部门及运营商进行科学合理的大楼设备和管线装置的接地处理。关键词：干扰接地接地模式DC－IDC－C1．引言－不正确的接地带来的通信故障2004年浙江移动某ALCATEL设备机房，四楼BSC接收三楼部分传输设备的2M信号误码告警，经查，两端设备与2M传输电缆均完好。传输设备为工作接地与保护接地合一的接地模式；BSC设备为工作接地与保护接地隔离的接地模式，但BSC机房的JZ00电源分配架为工作接地与保护接地合一的接地模式（JZ00与BSC之间由安装设备铝导轨和架间防震连接螺栓将JZ00机壳的保护地，也即工作地传递给BSC外壳），而电力机房直流配电接地模式是按工作地与保护地只在接地总汇集线一点相连。传输设备与BSC设备的电源直流回流导体（正极0V）分别从电力室直流配电屏单独引入，由于两设备的直流回流导体的截面积、长度、电流有差异，两直流回流导体上的电位差是不同的，造成传输设备与BSC的直流工作地和外壳的电位都不一致。连接传输设备与BSC的2M同轴电缆的外导体分别和两端设备的外壳相连，而在本案例中，演变成2M同轴电缆的外导体与存在电位差的两设备工作地相连，而该电位差又通过两端设备中的2M电缆接口变压器的低阻绕组加在2M电缆的芯线上，并在芯线上产生直流电流，该电流引起BSC接口变压器磁饱和，造成误码，影响正常通信。此故障产生的直接原因是因为没有考虑不同接地模式设备的电磁兼容，不作区分和正确的隔离，直接连接为一个接地系统，造成设备的参考电位不平衡，从而产生误码。2．干扰的产生和抑制以上通信故障中，在2M电缆芯线上产生的直流电流为信号干扰的一种，在系统中还存在多种干扰。正确的接地可以解决多种信号干扰。在通信工程设计中，在各种设备之间（包括通信设备、电源设备和监控系统等等）有很多各种类型的信号线，不同设备之间有许多I/O接口相连，这些信号有开关量型（包括开入、开出、而且负载能力也有很大差别），有模拟类的（大信号：4～20mV，1～5V；小信号：0～50mV，0～10mV，大信号中有四线制的，也有两线制的），低压供电系统中还有交流信号直接通过互感器而接到监控系统的交流信号来样，这样也就造成了各种设备厂家为了保证自己系统能够在各种应用现场正常运行，提出了各种各样的接地要求。而这些接地要求差别很大，有的很苛刻，有的相对宽松一些，这就经常使设计和现场人员混乱了。不仅厂家提的接地要求不一致，而且各种教科书和设计手册中对接地的解释也不甚统一。为了让设计和施工人员对接地问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 有一个较全面的了解，在此较为详细地介绍一个系统应用中遇到的一些接地概念和方法。2.1干扰原因为了理解接地的目的，先介绍系统应用中所面临的几种干扰。干扰又叫噪声，是窜入或叠加在系统电源、信号线上的与信号无关的电信号。干扰会造成测量的误差、严重的干扰（如雷击、大的串模干扰）会造成设备损坏。常见的干扰有以下几种：（1）电阻耦合引入的干扰（传导引入）①当几种信号线在一起传输时，由于绝缘材料老化，漏电而影响到其它信号，即在其它信号中引入干扰。②在一些用电能作为执行手段的控制系统中（如电热炉、电解槽等）信号传感器漏电，接触到带电体，也会引入很大的干扰。③在一些仪表和执行机构中，现场端采用220V供电，有时设备烧坏，造成电源与信号线间短路，也会造成较大的干扰。④由于接地不合理，例如在信号线的两端接地，会因为地电位差而加入一较大的干扰，如图1所示。信号线的两端同时接地，这样，如果A、B两点的距离较远，则可能会有较大的电位差eN，这个电位差可能会在A·B两端之间的信号线上产生一个很大的环流。文章开头所提到的通信故障便是因为这个原因造成的。图1两点接地的干扰（2）电容电感耦合引入的干扰因为在被控现场往往有很多信号同时接入计算机类设备，而且这些信号线或者走电缆槽，或者走电缆管,但肯定是很多根信号在一起走线。这些信号之间都有分布电容存在，会通过这些分布电容将干扰加到别的信号线上，同时，在交变信号线的周围会产生个交变的磁通，而这些交变磁通会在并行的导体之间产生电动势，这也会造成线路上的干扰。（3）计算机供电线路上引入的干扰在有些工业现场大型电气设备启动频繁，大的开关装置动作也较频繁，这些电动机的启动、开关的闭合产生的火花会在其周围产生很大的交变磁场．这些交变磁场既可以通过在信号线上耦合产生干扰，也可能通过电源线产生高频干扰，这些干扰如果超过容许范围，也会影响计算机系统的工作。（4）雷击引入的干扰雷击可能在系统周围产生很大的电磁干扰，也可能通过各种接地线引入干扰。2.2干扰抑制方法以上列举了产生干扰的几种原因，这些干扰如果得不到很好的抑制和防止，轻则影响系统的测量技术精度，因而使正常的控制无法实现，重则会造成设备损坏，人们在长期的工程实践中总结出了很多干扰抑制的方法。（l）隔离①使所有的信号线很好地绝缘，使其不可能漏电，这样，防止由于接触引入的干扰；②将不同种类的信号线隔离敷设（在不同一电缆槽中敷设或用隔板隔开），可以根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分成几等。模拟量信号对高频的脉冲信号的抗干扰能力是很差的。建议用屏蔽双绞线连接，且这些信号线必须单独占用电线管或电缆槽，不可与其它信号在同一电缆管（或槽）中走线。低电平的开关信号（比如一些状态干结点信号），数据通信线路（RS232、EIA485等），对低频的脉冲信号的抗干扰能力比上种信号要强，但建议最好采用屏蔽双绞线（至少用双绞线）连接。此类信号也要单独走线，不可和动力线和大负载信号线在一起平行走线。高电平（或大电流）的开关量的输入输出、CATV、电话线，以及其它继电器输入输出信号，这类信号的抗干扰能力强于以上两种，但这些信号会干扰别的信号，因此建议用双绞线连接，也单独走电缆管或电缆槽。动力线AC220V、380V，以及大通断能力的断路器、开关信号线等，这些线的电缆选择主要不是依抗干扰能力，而是由电流负载和耐压等级决定。以上 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 ，同一类信号可能放在一条电缆管或槽中，相近种类信号如果必须在同一电缆槽中走线，则一定要用金属隔板将它们隔开。③还有一种隔离是将信号源同计算机在电气上进行隔离，这样，会大大地减小共模干扰对计算机造成的危害。如图2所示。图2表示用隔离放大器将信号的输入端子与计算机部分完全隔离（有的系统中采用隔离变压器，或继电器等方式隔离，对开关量则可以采用光电器件，或继电器进行隔离）。这样，由于C和D之间地电位不同所产生的干扰信号形不成回路，抑制了干扰的危害。图2信号电气隔离④第四种隔离是供电系统的隔离为了防止供电线路上引入共模高频干扰信号，可以在供电线路上设隔离变压器进行干扰隔离，如图3所示。图3采用滤波器和变压器抑制电源干扰为了达到好的干扰抑制效果，有两点必须注意：※变压器的屏蔽层要很好地接地；※变压器的次级线圈一定要用双绞线。（2）屏蔽屏蔽就是用金属导体，把被屏蔽的元件，组合件，电话线，信号线包围起来。这种方法对电容性耦合噪声抑制效果很好。最常见的就是用屏蔽双绞线连接模拟信号。以上说的电气屏蔽，但在很多场合下，信号除了受电噪声干扰以外，主要还受到强交变磁场的影响，那么，除了要考虑电气屏蔽以外，还要考虑磁屏蔽，即考虑用铁、镍等导磁性能好的导体进行屏蔽。（3）绞线用双绞线代替两根平行导线是抑制磁场干扰的有效办法，原理如图4所示：图4绞线抑制电磁干扰的原理图4中，每个小绞纽环中会通过交变的磁通，而这些变化磁通会在周围的导体中产生电动势，它由电磁通感应定律决定（如图中导线中的箭头所示）。从图中可以看出，相邻绞纽环中在同一导体上产生的电动势方向相反，相互抵消，这对电磁干扰起到较好的抑制作用。（4）雷击保护系统受雷击干扰有两种方式：架空电源线，信号线可能会遭受雷击，另一种是信号电缆附近受到雷击，通过分布电容和电感耦合到信号线，在信号线上产生一个很大的脉冲干扰，有时甚至会烧坏设备，影响人员安全。针对不同的干扰原因，可以采用下面两种措施防雷击：①对于耦合干扰，可用金属电缆管或槽铺设信号线，电缆管或金属槽有很好的接地。②对于架空信号线，则必须在计算机输入端子处采取防雷措施，如装避雷器，加压敏电阻、较强的滤波电路等来抑制其干扰。3．通信设备接地模式及接地分区3.1名词及定义1移动通信大楼（通信大楼）安装有移动通信综合业务设备（如交换、传输、无线、数据、计费等）或部分业务设备的建筑物。2直流配电接地模式直流电源系统的工作接地（即直流回流导体）与机房接地系统之间的连接方式。直流配电接地模式分为隔离直流回路（DC－I）和共直流回路（DC－C）。3隔离直流回路（DC－I）IsolatedDCreturn直流回流导体除在电源柜输出侧和机房内的接地系统单点短接外，从电源柜输出直至用电设备端，沿途（包括用电设备本身）和机房内的接地系统保持绝缘隔离。4共直流回路（DC－C）CommomDCreturn直流回流导体除在电源柜输出侧和机房内的接地系统短接外，从电源柜输出直至用电设备端的沿线与机房内的接地系统多点电气连接。5DC－I区域机房直流配电接地模式采用隔离直流回路（DC－I）的区域。6DC－C区域机房直流配电接地模式采用共直流回路（DC－C）的区域。7设备接地模式设备的工作接地与保护接地之间的连接方式。8DC－I设备在DC－I设备中，设备的工作接地与保护接地保持隔离。9DC－C设备在DC－C设备中，设备的工作接地与保护接地是短接的。10DC－I/DC－C兼容设备在DC－I/DC－C兼容设备中，通过设备内部工作接地与保护接地连接方式的选择，可作为DC－I设备或DC－C设备使用。3.2国际有关机房接地的规范和建议国际电信联盟电信 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化部门（ITU-T）在1991年制订、并于1996年修订后推出了建议K.27《电信大楼内的连接结构和接地》。该建议从模拟到综合数字通信系统的转变，加强了对机房连接和接地技术以及对电磁兼容性（EMC）的关注。在该建议中，对机房的直流配电接地模式定义了隔离直流回路（DC-I）和共直流回路（DC-C）两种模式。为适应上述二两种模式有对应的DC-I设备和DC-C设备。在使用时，其直流配电接地模式必须与设备的接地模式一致。建议K.27还对机房DC-I区域与DC-C区域互连提出了建议。ITU-T在2001年11月推出了建议G.703《数字终端设备ᅳ总则：分层数字接口的物理、电气特性》。该建议指出，在输入和输出两端，同轴电缆或对称电缆屏蔽层的外导体必须连接至接地网络。同时该条文的注解中又提到，在发端和收端接口，同轴电缆外导体与地网直接连接后，可能由于电缆每一端地电位不同，结果通过连接体在外导体上出现无用的电流，并通过收信输入回路。这可能会产生误码或甚至永久性故障。为防止这个问题，在收端接口外导体与地网两者之间可以采用直流隔离，但直流隔离的方法必须不影响该设备和所有设施仍符合电磁兼容性。3.3国内有关机房接地要求的现状1990年原邮电部批准试行YDJ26-89《通信局（站）接地设计暂行技术规定（综合楼部分）》，后该规定以YDJ26-89《通信局（站）接地设计规范》发布施行。但该规范已经作废，新的接地规范还未出台。原YDJ26-89规范规定：综合通信大楼的接地方式，应按单点接地的原理设计，即：通信设备的工作接地，保护接地（包括屏蔽接地和建筑防雷接地）共同合用一组接地体的联合接地方式。数字通信设备的机架保护接地，应从接地总汇集线或机房内的分接地汇集线上引入，并应防止通过布线引入机架的随机接地。根据原邮电部YDJ26-89标准，对数字通信设备机房的直流配电接地模式只限于ITU-T定义的DC-I模式，因而只能使用DC-I设备。但是，目前国际、国内通信设备制造厂商生产的设备，从接地模式分有DC-I设备、DC-C设备及DC-I、DC-C兼容设备三种。前文提到的，在ALCATEL机房使用的交换机和JZ00电源分配架是DC-C设备，与机房的直流配电接地模式不一致。因此，出现了如同ITU-T建议G.703所述的问题：由于设备两端地电位不一致，在连接设备两端的2M电缆上出现无用直流电流，并通过收信输入回路产生误码，影响正常通信。考虑到今后无法完全避免使用DC-C设备可能性，参考ITU-I建议K.27、建议G.703等资料，对通信机房设备接地作以下探讨。3.4通信机房设备接地的一般要求电力室直流电源柜输出侧的直流回流导体应当就近与接地总汇集线或接地分汇集线单点连接。直流配电柜的接地模式需与后端用电设备的接地模式一致。一般情况下，机房的直流配电接地模式采用隔离直流回路（DC－I），相应机房为DC－I区域，机房内采用DC－I设备，或将DC－I/DC－C兼容设备连接成DC－I设备使用。当机房必须使用DC－C设备时，相应机房的直流配电接地模式也应该采用共直流回路（DC－C），该机房即为DC－.C区域。在DC－I区域，通信设备的保护接地需要从接地总汇集线或各楼层的分接地汇集线上引入。在DC－C区域内，不设接地汇集线，其保护接地系统与工作接地系统合二为一。应该在所有DC－C设备顶上或底部安装一个金属网格平台，该金属网格及所有DC－C设备的机柜必须与建筑钢筋或其它任何金属构件绝缘隔离。在DC－I区域与DC－C区域之间的设备必须连接时，界面接地连接采取单点连接。3.5不同直流配电接地模式及其区域间网元设备的连接与接地3.5.1不同接地模式区域区分原则当通信大楼内必须安装DC-C设备时，首先考虑将大楼某一楼层的整个机房平面设计为DC-C区域。当DC-C设备的数量远不足于布满楼层的整个机房时，建议将楼层的整个机房平面分成DC-I与DC-C二个不同的区域。在设计时，应当先期进行规划，考虑每个区域相对完整、独立，区域的界面应简捷，尽量将两个区域分设于机房的两侧。3.5.2DC-I区域接地方式机房的直流配电接地模式为DC-I，也即为DC-I区域时，无论是某一楼层整个机房或某一楼层局部机房，其保护地与工作地都只能在接地汇集线或地网中一处相连接。3.5.3DC-C区域接地方式机房的直流配电接地模式需要和通信设备区一致，统一为DC-C，也就是在该区域内，不设接地汇集线，其保护地与工作地应多点互连。DC-C区域内设备的直流供电必须单独从电力室配电屏引出，其直流回流导体也必须与沿途周边的金属物隔离，也不允许与任何接地汇集线相连。DC-C区域内的所有设备机架均接至一个连接栅网上，该连接栅网与周围非本区域金属构件，其中包括保护地、防雷地、工作地均应隔离。为减小DC-C区域内设备间工作地电位差，需要在设备列架的工作地，也即保护地之间，用专用直流电位差均压线互连。DC-C区域内的空调、照明等设备可按DC-C区域外的设备考虑。3.5.4DC-I区域与DC-C区域界面的连接方式DC-I区域与DC-C区域界面只允许单点连接；其连接点为两区域设备的直流回流导体在电源柜输出侧和保护地短接的公共连接处。当DC-I区域与DC-C区域在同一楼层平面时，连接DC-I区域与DC-C区域的走线架、金属槽道，应在DC-I区域与DC-C区域的界面上采取绝缘隔离措施；此外，在DC-I区域与DC-C区域之间，不允许有任何金属物搭接。3.5.5DC-I区域与DC-C区域间网元设备传输电缆的连接方式2M传输线选用对称电缆时，对称电缆两端设备的某一端处，将对称电缆的屏蔽层对地隔离，或在数字配线架（DDF）处，将对称电缆的屏蔽层断开，并对DC-C设备侧的屏蔽层对地隔离。2M传输线选用同轴电缆时，其2M信号的收端设备具有同轴电缆外导体对地隔离的功能，在实际使用时，将其设置为隔离状态。在2M传输线必须使用同轴电缆，且两端设备均无同轴电缆外导体对地隔离的功能时，因两端设备地电位不一致而导致2M信号误码，应在两设备间增设均压线，以降低电位差。4．不同接地模式在通信机房的实际应用 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 4.1接地的连接结构ITU-TK.27建议书“通信大楼的连接布置和接地”对现代建筑、也可能是电信局站的连接结构与接地系统在数学拓扑结构上做了一定描述，见图5所示。 图5通信局站内设备连接与接地的三种基本方式从上图中看出，基本的接地连接方式有两种：星状结构和网状结构。其实接地方式从宏观和微观的方面说，包含了两部分内容：——从宏观方面看：指整个大楼内各种设备系统群之间的地线连接方式，比如交换系统、SDH传输系统、DDN数据系统、直流配电系统、无线通信系统等等，他们的接地与建筑共用地网（CBN）的连接方式是星状还是网格状连接方式；——从微观方面看：指一个设备系统群内的地线连接方式，比如交换机系统内诸多机框之间、机柜之间是采用星状还是网格状连接方式。对整个大楼（局站建筑）来说，图5中小方块就是一个系统（或一个机房）了；而对单独一个系统（或一个机房）来说，图5中的小方块就是一台设备或一个机框。单连接结构与接地原理来看，可以将接地方式分为图5中的3种基本模式：1内部星状隔离连接法（STAR-IBN）：内部星状连接，但与共用接地系统CBN（如建筑钢结构）只有一个点连接，如图5A所示。2内部网状隔离连接法（MESH-IBN）：内部网格状连接，但与共用接地系统CBN（如建筑钢结构）只有一个点连接，如图5B所示。3内外网状多点连接法（MESH-BN）：内部网格状连接，外部也是与共用接地系统CBN网格状连接（与建筑钢结构多点连接），如图5C所示。 4.2通信工程中的应用方案从实际应用来看，在一些大型综合性通信局站经常会碰到几种不同接地方式要组合在一起才能满足各种通信设备接地要求的情况。比如说，有的通信系统要求使用内部星状隔离连接法，而另外的通信系统则要求采用网格状多点连接法。为了适应这些情况，需要采用图6所描述的4种组合接地方式：A、星网组合连接法：星状接地系统与网状接地系统通过专门的一个接地点（总接地排）连接起来，如图6A所示。B、网星网组合连接法：外部单点网状接地系统与外部多点网状接地系统通过专门接地点（总接地排）连接起来，如图6B所示。C、星星组合连接法：不同楼层的星状接地系统分别在自己楼层接专门接地点或主干地线上，如图6C所示。D、网网组合连接法：不同楼层的网状接地系统分别在自己楼层与建筑钢结构（均压环）多点网状连接，如图6D所示。 图6四种大型通信局站的组合接地方式5．我国通信设备接地现状及存在问题由于现有相关规范的不完善以及大家对现代通信设备、特别是大规模集成电路核心的精密电子通信设备的接地需求缺乏了解（尤其是对国外引进交换机、传输等各种设备的电源工作接地、逻辑接地、信号回路接地、屏蔽接地及设备金属外壳接地的连接结构几乎不加重视），导致我国对通信设备的接地要求一律按简单模式处理。——对所有通信设备（交流/直流电源设备、交流/直流用电设备）一视同仁，说到接地就只考虑如何安装设备金属外壳保护地线；——对交流受电设备（比如开关电源和UPS设备）和直流（-48V或＋24V）受电设备（比如大型交换机）的外壳接地目的区别理解不够，没有采取针对性措施实现设备本身系统性接地要求；——对通信设备接地的多重功能缺乏了解：本来一个通信设备的接地往往具有不同的作用——防人身触电作用、防雷电作用、工作参考地作用、防静电作用、抗电磁场干扰作用、数字逻辑参考地作用、均衡系统地电位作用（对大型系统而言）等，但现在很多人只从防雷接地要求来看待整个接地系统，很容易得出片面的结论。综上所述，在现有规范出台之前，有必要对机房和设备的接地做出进一步的探讨，找到合适各种设备的接地要求，保证通信大楼内通信设备的正常运行。6．总结通信大楼内通信设备非常精密而且探讨各种管线十分密集，几乎充满整个大楼，但所有通信设备都有一个共同的要求，就是科学合理地进行接地。通信系统的接地是多方面的要求，既包括了防雷接地和保护接地的要求，也还有工作接地、人身安全接地、防静电接地、逻辑接地、抗干扰接地等一系列要求。如何满足各方面接地的需要，各国电信部门都十分关心，国际电信联盟ITU-T在1991年开始起草发布了一个有关接地方面的重要建议书（Recommendation）K.27“通信大楼的连接布置和接地”，指导各国通信部门及运营商进行科学合理的大楼设备和管线装置的接地处理。在我国由于新老设备长时间并存使用，通信行业标准中关于局站通信设备接地的标准也一直存在不够规范统一的问题。而且由于我国的程控交换设备基本上是从进口开始发展起来的，其内部接地也是根据国外标准要求生产运行的；但在安装使用时却一直没有明确的指导，导致出现了一些含糊不清、甚至与进口设备要求相矛盾的接地方法，影响了进口通信设备的运行效果。因此，科学理解、准确把握ITU-TK.27建议的精神实质，并根据我国通信局站的国情开展防雷接地技术研究与应用是一项十分紧迫的工作。-1-