本手册在第１章列出全球电磁兼容领域与接地和等电位连接相关的定义及其缩写形式，目的是为了明确概念和提供指导，因此并非所有定义都在本手册中涉及；第 2 章阐述了接地和等电位连接的相关概念，说明了接地和等电位连接的必要性及违规操作可能造成的后果；第 3 章阐述了接地系统的实现方法；第 4 章阐述了等电位连接网络的实现方法；第 5 章阐述了对接地系统和等电位连接网络的有效性进行评估和维护的方法。

第一章定义

1.1 直流回流线（ BR ） ：指在一次直流电源与其负载间承载回流电流的导体。可以使用“ BR ”或其它等效的缩写词来指明该导体在母线排或设备上的连接点，同样直流电源系统的其它部件（如母线排）也可用此方式标明。

1.2 连接（ bonding ）： 将设备、装置或者系统的外露可导电部分或外部可导电部分有意地进行连接以减小它们之间的电压。

说明：接地系统中可能经常存在异常电流，因此在浪涌条件下有必要依靠放电管提供等电位连接。

1.3 连接母线（ bonding bus ）： 连接主接地端子和通信设备接地母排的一个或一组导体。连接母线还可以连接到与接地电极或建筑钢筋相连的其他母排或端子上。

1.4 连接导体（ bonding conductor ）： 提供等电位连接的保护性导体。

1.5 等电位连接网（ BN ） [2] ： 在直流至低射频的频率范围内，能为电子系统和人员提供电磁屏蔽的一组互连的导体构件。术语“电磁屏蔽”是指用于转移、阻塞或阻碍电磁能量通过的任何构件。为了达到电磁屏蔽的目的，一般无需将 BN 接地。

1.6 电缆入口设施（ CEF ）： 电信设施的一部分，该部分作为户外网络与主配线架的接口。对称电缆、同轴电缆和光缆进入线缆通道，由走线架支撑，接至连接器（连接电缆），并路由到配线架。

1.7 公共连接网（ CBN ） [2] ： 公共连接网是电信大楼内实施连接和接地的主要手段。它是一组有意或无意互连的金属部件，用来构成大楼内的主要 BN 。这些部件包括：结构钢或加强钢筋、金属管道、交流电力导管、 PE 导体、电缆架和连接导体等。 CBN 总具有一个网状拓扑，并连接到接地网。

1.8 共直流回流（ DC-C ） [2] ： 直流回流导体与周围的 BN 进行多点连接的一种直流电源系统。 BN 的结构可能是网状的（形成 DC-C-MBN 系统）或 IBN （形成 DC-C-IBN 系统）。 DC-C 也可采用更为复杂的结构。

1.9 接触电压（ contact voltage ） [3] ： 设备外露的金属部件通常是不带电的，但如果绝缘不当或其它原因会使其成为带电体，人体接触到这些金属元件所承受的电压称为接触电压。

1.10 地（ earth ） [1][2] ： 大地的导电团，其电位在任意一点一般都认为等于零。

说明：接地电极有电流通过时，其附近的电势可能不为零。（在一些国家，使用“ ground ”来代替 “ earth ”）。

1.11 接地汇集线（ Earth Bus Conductor ） [3] ： 与接地体和地网系统相连的公共接地母线，可以敷设成条形或环形。也可称为等电位连接带（ EBB ） .

1.12 接地引入线（ Earth Conductor ）[3] ： 是指接地电极与接地汇集线之间的连接导体。对于部分地埋的连接，该定义只对与地或接地电极绝缘的部分有效。

1.13 接地线（ Earth Distribution System ） [3] ： 各种通信设备与接地汇集线之间的连接导体。

1.14 同心接地线（ Earthed Concentric Wiring ）： 布线系统内的一个或多个绝缘导体沿整个长度完全被另一个导体（如： PEN 线的金属护套）包围，该布线系统称为同心接地线。

1.15 等电位区域（ Earthed Equipotential Zone ）： 在该区域内，对设备的外露可导电部分和外来可导电部分进行等电位连接，使两者保持在同一电位。在故障情况下，两者间的电位差不会造成电击。

1.16 接地电极（ Earth Electrode ） [1][2][3] ： 一根或一组与大地紧密接触并提供与大地实施电气连接的导电部件。

1.17 接地电极电阻： 接地系统与接地电极间的电阻。

1.18 接地故障电流 [1] ： 流入大地的故障电流。

1.19 接地故障回路阻抗： 从接地故障点开始故障电流沿回路又流至该点，该回路的阻抗即为接地故障回路阻抗，用符号 Z s 表示。

接地故障回路起始于故障点，由以下内容组成：

? 电路保护设备；

? 接地端子和接地连接线；

? 金属（电流）返回路径（ TN 系统）；

? 大地（电流）返回路径（ TT 和 IT 系统）；

? 穿过变压器的接地中性点和变压器绕组的路径；

? 从变压器到故障点的相线。

1.20 接地网格 (earth grid) ： 由埋在地中的互相连接的水平接地体构成的接地电极，其形式为同一矩形区域内两组垂直交叉的网格状电极组，在交叉处将两组水平接地体连接。

1.21 接地（ earthing ） [3] ： 一种有意或无意的导电连接，使设备的外露导电部件、电路或电气设备连接到 MET 或可作为参考平面的导电体。（一些国家，用“ grounding ”代替“ earthing ”。）

1.22 接地连接线（ earthing conductor ） [1][2] ： 将装置的主接地端子或母排连接至接地电极或其它接地设施的保护性导体，从宏观上看可分为接地引入线和接地线两类。埋入地下的接地导体的非绝缘部分应视为接地电极的一部分。

1.23 接地系统（ earthing system ） [3] ： 系统、装置和设备的接地所包含的所有电气连接和器件，指由连接到主接地端子的接地电极、接地引入线、接地汇集线、接地线及设备外露可导电部分组成的装置。

1.24 接地漏电流 (earth leakage current)[1] ： 电路无故障时，流向大地或外来可导电部分的异常电流。这一电流可能具有容性特点，如使用电容器。

1.25 地网 (earthing network)[2] ： 接地电极及用于电极互连的水平接地体。

1.26 地电位（ earth potential ）： 电流经电极流入大地时，接地电极周围相对于大地的电位。

1.27 大地电阻率（ earth resistivity ）： 大地电阻率表征土壤导电性能的参数，和多孔性、渗透性、离子浓度、矿化程度等有关。电阻率（ ρ ）等于单位立方米土壤（两个）相对面间的阻抗，单位是欧米。

1.28 电气独立的接地电极（ electrically independent earth electrodes ） [1] ： 如果接地电极间相距的距离足以保证：任一接地电极中流动的电流不会影响其它接地电极的电位，这些接地电极称为电气独立的接地电极，通常用于分散接地。

1.29 电路（ electric circuit ） [1] ： 为电流提供回路的媒介布局。

1.30 等电位连接（ equipotential bonding ） [1][2] ： 将设备的外露可导电部分和外部可导电部分进行可靠的电气连接，使两者保持于同一电势，以减小异常电流在两者间产生的电位差。

以下内容要加以区别：

? 主等电位连接

? 补充等电位连接

? 与地无关的等电位连接

等电位连接并非必须与大地相连。

1.31 等电位连接导体（ equipotential bonding conductor ） [2] ： 为保证等电位连接所用的保护性导体。

1.32 外露可导电部件（ exposed conductive part ） [1] ： 易接触、正常时不带电、但在故障情况下可能成为带电体的导电部件。

1.33 外来可导电部件（ extraneous conductive part ） [1] ： 易引入电位（一般为地电位），但不构成电气装置的导电部件：

– 不构成电气装置的导电部件

– 建筑物结构的金属部件

– 供气、供水、供热等金属管道系统

– 非绝缘的楼层、墙体

1.34 故障电流（ fault current ） [1] ： 由于绝缘不当绝缘桥接而导致的短路电流。

1.35 楼层等电位接地端子板（ FEB ）： 楼层设置的接地端子板，用来提供和 CBN 的低阻抗连接，供局部等电位接地端子板等电位连接用

1.36 工作接地（ functional earthing ） [3] ： 电气设备正常运行所必须的对地连接。

1.37 地 (ground) ：参见 1.10 解释。

1.38 接地 (grounding) ：参见 1.21 解释。

1.39 非有意连接（ incidental connection ）： 指无意中进行的导电部件间的连接。非有意连接通常发生在对机架、电缆管、走线架、顶部金属结构和其它导电物体进行机械性装配和安装过程中。把机架用螺栓固定在邻近机架、顶部金属结构，或者顶部金属结构插入天花板时与建筑物结构钢筋接触，它们均可形成非有意连接。为了保证可靠的电气连接，决不可依靠非有意接地。油漆、金属表面的氧化和机械连接的松动易导致两相邻导电部件的连接失败。

1.40 隔离连接网（ IBN ） [2] ： 只经过一个点（ SPC ）连接到公共连接网或其它隔离连接网的一种连接网。在此考虑的所有 IBN 都将经 SPC 接至大地。

1.41 隔离直流回流（ DC-I ） [2] ： 直流回流导体单点接到 BN 的一种直流电源系统。有可能采用更为复杂的结构。

1.42 带电部件 (live part) ： 正常运行情况下对零参考平面有电位差的导体或导电部件。

1.43 主接地端子（ MET ） [2] ： 将保护导体，包括等电位连接导体和工作接地导体（如果有的话）接至接地设施的端子或母线排。

1.44 网状 BN （ MBN ） [2] ： 将所有相关的设备机架、架子、机箱和直流电源回流导体（一般情况下）连接在一起，并多点连接到 CBN 的一种连接网。所以，网状 BN 扩大了 CBN 。

1.45 网状 IBN[2] ： IBN 部件（例如设备机架）互连而形成网状结构的一种 IBN 。例如，将机箱（列架）间用多点互连或将所有设备机架接至设备底下分布的金属栅格（连接栅网）就可获得这种结构。当然，这种连接栅网与邻近的 CBN 是绝缘的。如有必要，连接栅网也可含有垂直的延伸构件，从而大致形成一个法拉第笼。栅格间距按照电磁环境的频率范围来选定。

1.46 中性导体（ N ） [1][2] ： 与系统中性点相连接并能传输电能的导体。它在变电所中星形结构的变压器或接地变压器内是 n 个绕组的共同参考点。

1.47 PEN 导体 [2] ： 具有保护导体和中性导体两种功能的接地导体。

1.48 电位均衡互连 [3] ： 金属部件间的电位差可能对人员或设备构成危险时，用导体（截面积符合要求）对独立的金属部件进行互连，以减小或消除构件间的电位差。

1.49 保护线（ PE ） [1][2][3] ： 指故障情况下，为了防止电击所需的保护性导体，用于对下列部件进行电气连接：

– 外露的导电部件；

– 外来的导电部件；

– 主接地端子；

– 接地电极；

– 接地导体或接地的带电部件；

– 电源的接地参考点或人工中性点。

1.50 电阻区域（针对接地电极）： 存在显著电压梯度的大地（接地电极周围）地表区域。

1.51 环形连接母线 (ring bonding bus) ： 一种连接母线，其导体构成封闭连续的环。

1.52 分散接地系统 (separate earthing system)[3] ： 具有独立接地电极的接地系统，其接地电极在运行期间不会相互影响（从危险或运行的角度看）。

1.53 电击部件（ simultaneously accessible parts ） [1] ： 电击可分为直接电击和间接电击，直接电击保护主要是防止直接接触到带电体，此时电击部件包括：

– 另一个带电部件

– 外露的导电部件

– 外来的导电部件

– 保护导体

间接电击保护只要是防止故障状态下的电击，此时的电击部件包括：

– 外露的导电部件

– 外来的导电部件

– 保护导体

1.54 单点连接（ SPC ） [2] ： 是 IBN 与 CBN 相连接的唯一连接点。实际上， SPC 并不是一个点，必须有足够的大小，以适应导体的连接。通常， SPC 采用铜母线排的形式。如果电缆屏蔽层或同轴外导体拟连接到 SPC 时， SPC 可能是一个具有栅格的框架或一块薄金属构件。

1.55 土壤电阻率（ soil resistivity ）： 见 1.27 大地电阻率。

1.56 SPC 窗口（ SPCW ） [2] ： 是 IBN 与 CBN 之间的接口或过渡区域。它的最大典型尺寸是 2 米。 SPC 母线排（ SPCB ）或框架就安装在这个区域之内，作为连接 IBN 和 CBN 的接口。进入系统块并接至 IBN 的导体（例如，电缆的屏蔽或直流回流导体）必须通过该 SPCW 接至 SPC 母线排或框架。

1.57 星形 IBN[2] ： 一种由多个束状或巢状的 IBN 共用一个公共的 SPC 所构成的 IBN 。

1.58 补充等电位连接 (supplementary equipotential bonding)[1] ： 也称为本地连接。

1.59 配电系统 (system) ： 由单个电源和一个装置组成的电力系统。根据配电系统和电气设备不同的接地组合可分为不同的接地制式， IEC 364-4 文件对此进行了详细的描述：

– TN 系统 指电源中性点通过一点或多点直接接地，设备的外露导电部分与电源中性点直接电气连接的系统。

– TN-C 系统 　在该系统内，将中性（ N ）线和保护（ PE ）线功能综合起来，由 PEN 线来同时承担两者的功能。

– TN-S 系统 　中性点直接接地，设备的外露导电部分通过保护（ PE ）线连接到电源中性点，与系统中性点共用接地体；在该系统内，中性（ N ）线和保护（ PE ）线是相互独立的。

– TN-C-S 系统 　该系统是 TN-C 系统和 TN-S 系统的结合形式，在电能的传输过程中采用 TN-C 系统，到用电负荷附近某一点处，将 PEN 线分开成单独的中性（ N ）线和保护（ PE ）线，此时相当于采用 TN-S 系统

– TT 系统 该系统指电源中性点通过一点直接接地，装置的外露导电部件也直接接地，但两者的接地电极是电气独立的。

– IT 系统 该系统指电源中性点和地之间没有直接连接，装置的外露导电部件直接接地。

1.60 系统块 (system block)[2] ： 如果设备的机架和有关导电部件构成一个限定的 BN 内的所有设备。

1.61 系统参考电位平面（ SRPP ）： 系统信号的零参考平面。

1.62 垂直均压母线（ v ertical equaliser ）： 指垂直主干接地线，用于获得建筑物各楼层的连接网和建筑物内主接地端子间的接地参考。该导体（及互连的加强钢和建筑钢）应连续并沿着建筑物的整个高度延伸。每一楼层上，连接网与垂直均压母线相连，形成一个有效的接地参考。

参考书目：

[ 1 ] IEC 60050 International Electrotechnical Vocabulary, IEC 61024 Protection of structures against lightning, IEC 60364 Electrical installations of buildings.

[2] ITU-T Recommendation K.27 (1996), Bonding configurations and earthing inside a telecommunication building.

[3] ITU-T Handbook (first edition, 1976), Earthing of Telecommunication Installations.

第二章连接和接地的基本概念

2.1 连接和接地的目的

2.1.1 概述

连接和接地的一般目的是为系统内的信号建立一个零参考平面，如系统参考电位平面（ SRPP ）。接地和连接是为信号建立低阻抗通道，降低系统对外的电磁辐射水平并提高自身的抗扰性。

在高速的数字传输系统中，对系统进行有效的接地和等电位连接越来越重要。传输速度越高，信号衰减越严重，接受到的信号电平越小，因而对干扰越敏感。在电磁兼容领域，必须遵循电磁发射限制方面的规定，避免无线频谱的非法使用；为了保证设备的性能，设备对外部干扰源（例如高压线路、电气化铁道、雷击、静电放电和无线发射机）必须具有一定的抗扰能力。

此外，接地和等电位连接还涉及到人身安全方面，以降低电击危险和相关危害。

2.1.2 接地的目的

通信局（站）和用户端的通信设备接地及建筑物地网设计，是为了实现以下目的：

• 为雷电流提供对地的泄放通道，减小冲击电压，可对建筑物、人员和设备进行有效的保护；

• 在雷击或电源故障时，将接触电压限制在危险水平以下；

• 通过减小不同子系统参考点间的电位差，来降低信号和控制电路的噪声干扰。

2.1.3 安全要求

接地系统的首要目标是确保人身及设备的安全。雷击和电源系统故障可导致系统中的过电流，甚至在设备的结构中产生危险的过电压。雷击和电源故障相对于设备来说是外部的（这是电源系统的一般性规则），大地是异常电流泄放的唯一通道。在某些国家，中性（ N ）线也可作为这些异常电流的回流通道。

雷击和电源系统故障时，异常电流的幅值介于几安培到几万安培间；从频谱方面来看，电流信号频率介于 50/60 赫兹到几兆赫兹（注意：某些国家的交流电气化铁道的牵引供电系统为 16? 赫兹交流电）。此时接地的目的是，通过对地泄放异常电流，将可能出现的危险电压（接触电压和跨步电压）保持在尽可能低的水平。一般情况下，国标仅规定人身安全允许的最大电压和保护（ PE ）线的使用；然而仅仅依靠这些保护导体并不足以满足异常情况下的安全要求。

一般来说对于低频信号（ 50 或 60 赫兹），接地系统的特性主要表现为接地电阻；但对于高频信号，接地系统的感应现象占主导地位，这时其特性主要表现为阻抗。

2.1.4 EMC 要求

接地系统的第二个目标是提供公共的参考零电位，并减少对敏感的、互连的电子及电气系统的电磁干扰。

图 2.1 中 A 部分表示接地系统的理想化目标，该目标所表示的绝对参考电压只有理论上才能得到。有时试图通过“等电位”来描述任意两点间零伏电位差的理想目标，然而“电位”概念只适用于静电和直流。实际上，电磁感应将使任意两点间的电位差大于零。如图 2.1 中Ｂ部分所示，电压表测量的电压值相当于在Ａ部分电压基础上增加一个感应电压。即使频率为 50 或 60 赫兹（低频）时，感应现象在接地系统仍普遍存在。理论上讲，只有大型、实心、导电性良好的平面才可以认为是零电势参考，同时还需保证电压表的测量线紧贴参考平面。

接地系统是干扰源（参考 IEC 61000?2?5 文件中干扰源列表及描述）和敏感电子仪器或系统间电流回流的通道，此外还作为保护设备（过滤器等）的电压参考，因此接地系统有助于减轻干扰。换言之，如果敏感仪器或系统作为天线将辐射场的电磁能转化电流，该辐射场的干扰水平也可从电流方面进行描述。

在 EMC 方面，现代电子仪器或系统对电流和电压的敏感性比人体的敏感性要高数十倍。应该在观念上承认这一差别，特别是对于依赖低电平信号的技术。

A 情况下，电压表引线位于接近于参考平面的地方，电压表显示的电压较低。Ｂ情况下，电压表引线较长，将感应电压耦合到回路中。

图 2.1 – 说明“等电位”概念不适用于高频环境

2.2 接地与等电位连接

区分接地和等电位连接具有重要性。

2.2.1 接地

接地是指将设备接到接地电极上，如埋在土壤中的垂直接地体、水平接地体或其它金属物质。接地的原因如下：

功能性

最初的模拟通信系统中有时使用大地作为回流导体，但用地作回流导体通常引入较大的电磁干扰。如前所述，对于现代数字通信系统，接收信号电平小，对干扰较敏感，所以要避免使用大地作为回流通道。

减轻干扰

对系统的干扰可以通过阻性耦合引入，例如电源系统故障或雷击带来的地电位升高。干扰还可以由电源故障电流或雷电流感性耦合到系统内两个不同设备（这两个设备在不同点接地）间的地回路。地回路将在系统的电缆内产生共模电流，进而通过电缆的不平衡性导致噪声及功能性干扰。

防雷

对设备进行防雷保护时，应优先考虑等电位连接。等电位连接可使设备避免因闪络造成损坏，也可采用保护性设备（如 SPD ）达到等电位连接的目的。对设备进行接地的原因是将雷电流尽快向大地泄流，这将减小等电位网络内的异常电流，进而可减小通信系统设备的过电压强度。

安全

考虑到电气安全，大多数国家均规定电气设备必须接地，以避免在设备和配电系统正常或故障运行或在使用应急发电机时导致的电击、火灾危险、设备损坏。

2.2.2 等电位连接

等电位连接是将设备、外露导电部件和外来的导电部件进行可靠连接，使它们实质上处于相同的电位，避免在系统的不同构件间产生较高的过电压。

等电位连接的作用如下：

? 可靠的信号参考；

? 可靠的 EMC 性能；

? 雷电防护；

? 设备和人身安全。

等电位连接应提供尽可能低的阻抗，要求连接导体应尽可能短且直。在相同横截面（即相同电阻）的条件下，应优先使用扁平带，因为扁平带的电感值比圆钢低，最理想的是使用的大型金属平面，但许多情况下，使用互连的金属带形成网状结构更切合实际。

系统间的连接电缆应靠近等电位平面，以便把电磁感应减小到最低水平。此外，连接还可以借助绝缘电缆的金属屏蔽层来实施。

2.3 连接和接地系统的需求

2.3.1 综合通信大楼

综合通信大楼的规模不同，其连接和接地系统的要求也不同。原则上有三种不同的连接结构：星形隔离连接网、网状隔离连接网、网状多点连接网，如图 2.2 所示。

图 2.2 – 连接结构

各综合通信大楼都应有主接地端子（ MET ），下列设施应连接到主接地端子上：

? 接地电极；

? 保护地；

? 总配线架；

? 电力、通信线缆的金属屏蔽层；

? 直流系统正极端子；

? 金属机械结构如机架（参见说明部分）。

说明：对于所谓的“双导体”系统，如果该系统内直流正极已连接至各机架内金属机械结构，则各机架可不安装单独的接地导体。

对于大型的综合通信大楼，等电位连接网络还应考虑以下方面：

? 与系统块机架相连的网状连接网；

? 与系统块机架相连的星形连接网；

? 各楼层上安装的环形连接母线应和均压网格、网状连接网、建筑主钢筋可靠连通；

? 竖井内加强钢筋和环形导体可靠连通，将连通点与 MET 相连；

? 竖井内与环形导体相连的独立的导体连接至主接地端子

设备间电缆的金属屏蔽层应在两端接地，进入大楼的电缆金属屏蔽层应接到主接地端子。从安全方面考虑，通信大楼的接地电阻不得超过几十欧姆，具体数值可依据各国规定。沿大楼四周距基础 1 米位置地埋敷设环形导体，环形接地体与基础均压网之间每隔 5 ～ 10 米连接一次。如果利用大楼基础中的钢筋混凝土柱作为垂直接地体，将会达到较理想的效果。

2.3.2 内部防护

内部防雷系统由等电位连接系统、共用接地系统、屏蔽系统、布线系统、浪涌保护器等组成，主要用于减小和防止雷电流在需防空间产生的电磁感应。

安装的设备类型不同，通信大楼内设备的连接和接地系统的要求也不同。

最重要的是作好等电位连接 , 对下列设施的等电位连接可采取直接连接方式，也可采取加装浪涌保护器的连接方式：

? 通信电缆（包括屏蔽层）；

? 电力电缆；

? 天馈线；

? 供暖、供气、供水等金属管道；

? 混凝土结构。

为了将等电位连接的阻抗维持在较低水平，应使用较短的连接导体，尤其是对通信电缆和电力电缆间的连接，这样才可保征用电设备的安全。该连接导体不应超过 10 米，敷设尽可能平直，所以建议电力电缆和通信电缆进入大楼时，间距应尽可能小。

对于大型装置，如自动交换机（ PABX ），一般需要汇流排形式的主接地端子，这些大型装置应符合大楼等电位连接和接地的要求；对于小型装置，主接地端子可以是一个点，电缆屏蔽层和保护器可直接在该点接地。

接地系统如果仅仅是为了提供大地回流通路，此时还应对接地电阻有限值要求。在现代通信系统中这种情况已不多见。

如果在楼顶安装了天线，且天线外皮连接到主接地端子，建议敷设较完善的接地系统，尤其是处于多雷区的高层建筑。

2.3.3 室外防护

室外接地的原因如下：

? 防雷

? 工频交流过电压保护（ 50/60 Hz ）

? 抗噪声干扰

为了进行有效的雷电防护，等电位连接是最重要的措施，但为了有效地泄放雷电流，还应有完善的接地系统。参见 ITU-T 防雷手册 [3] 和 IEC 61024-1[4] 。

由于电磁感应和地电位升高（直接接地的高压交流系统对地短路引起）导致的过电压可能威胁到人身安全，浪涌保护器必须进行接地处理。且接地电阻不大于 50 欧。（已删除）

由于雷击或电源故障而引起的地电位升高，可能使已接地的设备产生过电压。考虑到人身安全，建议在距离接地设备 1 米处敷设环形地网，形成等电位区域；接地电极不可使用单独的垂直接地体，否则在电极周围会产生较高的接触电压和跨步电压。

为了防止附近的高压交流输电线、电气化轨道系统引起的杂音干扰，需把电缆的金属屏蔽层两端接地（包括电话交换机的主接地端子）。如果接地点选择不当，将会引入更大的杂音干扰甚至是危险的过电压。此时要求接地电阻尽量低，一般要低于几十欧姆（或遵守国家规定）。

如果屏蔽电缆作为自动交换机或大型设备的传输线路，屏蔽层应接到机房的主接地端子。

2.4 参考书目

[1] ITU-T Recommendation K.27 (1996), Bonding configurations and earthing inside a telecommunication building.

[2] ITU-T Recommendation K.31 (1993), Bonding configurations and earthing of telecommunication installations inside a subscriber's building.

[3] ITU-T Handbook (1974-1995), The Protection of Telecommunication Lines and Equipment Against Lightning Discharges.

[4] IEC 61024-1:1990, Protection of structures against lightning-Part 1:General principles.

第三章接地系统的实现

本章将介绍大地电阻率、各种接地电极的结构及其优缺点、接地电阻的估算公式，并根据电阻率和电极结构来说明如何设计接地系统。

3.1 接地系统的概念

下列因素适用于 2.1 节和 2.2 节论述的要求：（ 1 ）为异常的工频电流或高频电流提供泄放通道（ 2 ）减小系统任意两点间的电位差。同样，下列因素也将影响到接地系统的设计：

• 雷击；

• 人身安全；

• 设备的保护；

• EMC ；

• 功能接地。

具体表现在以下方面：

• 雷击、人身安全决定接地电极的设计；

• 人身安全、设备的保护决定接地电极的几何形状；

• EMC 电磁兼容方面的要求决定接地网的布局；

• 模拟系统的大地回路决定功能接地。

设计接地电极时，首先应了解大地电阻率；其次应根据装置的实际情况来决定接地电极的几何形状，单点接地电极一般只可用于小型装置，如基站或独立的仪器 / 系统。不建议（在某些国家可能禁止）通信系统中采用分散接地的方式：将电极保持一定间隔，使之电气上相互独立（图 3.1 ）。因为电极之间通过土壤或其他寄生因素（互感和寄生电容）存在联系，当发生雷击或电源系统故障时，电气独立的接地电极之间将产生危险的瞬态电压。

图 3.1 －分散接地

建议通信大楼采用联合接地方式，即

接地系统与公共连接网互连（参见图 3.2 ）。

图 3.2 －联合接地

3.2 接地网

分散接地方式是指工作接地、保护接地和防雷接地的系统分别安装设置，自成系统、互不影响。每一个“独立的”接地电极服务于单独的接地系统，这种方式不但不会提高电磁兼容的能力，而且可能对人身和设备安全造成严重危害（某些国家禁止这种接地方式）。为保证有效的 EMC 性能，不建议逻辑地和 PE 保护地使用独立电极，见图 3.3 。另外，参见 4.2.1 .1 。

图 3.3 – 不建议逻辑地和 PE 保护地使用独立电极

两个接地电极至少应有两处连通（应当内置冗余），在一个导体断开连接时，接地网的其他部分不会因此断开。实际上，当连通点有两个以上时，回路中的电流具有更好的匀称性，可将电位差减小到最低水平，并减少任意两个楼层平面间的阻抗。

3.3 电阻要求

3.3.1 概述

衡量接地电极有效性的基本方法是测量其接地电阻值。大地对电流具有散流作用，根据电磁场原理将接地电阻定义为电极和地表无限远处间的电阻。理想情况下电极和土壤的接触电阻为零，但物理上不可实现。地网系统性价比的矛盾在于用尽量少的工程费用使接地电极达到尽量小的接地电阻值。地网系统还应把设施（包括应急电力装置）的所有入地电极、地下金属管道互连起来。

进行雷电防护时，很难规定确保人身安全所需的接地电阻值。直击雷电流幅值从几百安培到 30 万安培，即使通过 1 欧姆的电阻，理论上也将产生非常危险的过电压。盲目追求 1 欧姆的接地电阻，这是不合理的。经验表明，在等电位连接的基础，如果接地电阻为 10 欧姆，对通信大楼、变压器、传输线路、通信铁塔和其它外露金属部件的雷电防护将变得非常可靠。

地下金属水管的典型的接地电阻小于 3 欧姆。与土壤接触的其它金属元件的电阻一般情况下远远低于 25 欧姆，如：建筑的基础构架、供气管道、布线金属套管、其它地埋金属构件、以及地下混凝土钢筋结构。维修管道系统时，可使用非金属材料，必须要特别注意在塑料结合处使用金属连接带，以免对接地系统造成破坏。

3.3.2 设备接地系统：目的、要求和设计因素 .

	目的	要求	设计因素
防雷	将雷电能量泄放到大地	与地网系统有多处连接，峰值能量传输能力高，冲击阻抗低，尽量降低雷电冲击电压。	防雷接地应能泄放雷电脉冲（最坏情况下）中的能量，而不会产生危险过电压，也不会对自身造成损坏。
故障保护	提供故障电流通路，以便保护设备（断路器、熔断器等）动作。	故障电流的回流路径的电阻低，将设备的电压维持在接近地电位的水平上。	电阻应足够低，以便发生故障时设备保护器件能动作。
信号参考（功能）	降低信号传输中的杂音干扰、提供静电泄放通路、建立电压参考。	建立信号电压的参考电势，提供静电泄放途径。	故障电流和防雷系统电流一般来说不得在信号参考网内流动：接地连接不得降低信号质量。
接地电极	对地保持低电阻通路	提供防雷、故障防护、和信号参考子系统到大地的连接	安装在通信大楼或通信铁塔均压网的周围

3.4 接地电阻

接地系统依赖于接地介质（土壤）的电阻率。基于阻性地质关系的新的衡量方法能更好地定位接地系统（成本和材料方面），表 3.1 给出土壤电阻率的近似值。

土壤类型	接地电阻（ W .m ）
潮湿的有机土壤	10
潮湿土壤	100
干燥土壤	1000
岩床	10000

表 3.1 – 大地电阻率

如表 3.2 所示，对于不同地质层，接地介质的电阻率值也有很大地不同。

介质	电阻率（ W .m ）
介质	最小值	中等值	最大值
表面土壤、沃土等	1		50
粘土	2		100
沙石	50		1000
表面石灰石	100		10000
石灰石	5		4000
泥板岩	5		100
沙岩	20		2000
花岗岩、玄武岩		10000
腐烂的片麻岩	50		500
板岩等	10		100
淡水湖		200
自来水	10		50
海水	0.2	1	2
草原、小山坡、肥沃的土地		30
平原、沼泽地、树木稠密地		100
草原、中等大小的山和造林区		200
多岩石的土、陡峭的山	10	500	1000
沙质、干燥、平坦、典型的沿海地区	300	500	10000
城市、工业区		1000	10000
填塞物、灰烬、煤渣、盐水、废物	6	25	70
粘土、泥板岩、坚硬黏土、肥土	3	40	200
相同 - 只是沙和砂砾含量的比例不同	10	150	1000
砂砾层、有少量肥土的沙岩、花岗岩	500	1000	10000

表 3.2 – 地质层的电阻率

大地电阻率的变化主要取决于三个参数：：

? 湿度；

? 温度；

? 电解溶液的性质和浓度。

参见图 3.4 。

图 3.4 – 接地电阻率变化示例图

混凝土电阻率

不同的土壤湿度，不同的季节，土壤内混凝土的电阻率也有很大的变化。例如，对于含沙土壤和干燥的天气，混凝土的电阻率可上升到 3000 W .m ；对于较湿的土壤，由于混凝土的多孔性，电阻率可为 150 ～ 200 W .m 。

可能遇到以下三种情况：

1 ）大地电阻率类似于混凝土的电阻率

接地电阻定义为同类土壤的电阻。

2 ）大地电阻率非常高，远远高出混凝土的电阻率。

接地电阻比金属构件埋入导电性差的土壤时的值小。

3 ）大地电阻率非常低

接地电阻比同类土壤的值稍高。

3.5 接地电极的类型

概述

接地电极可以分成两大类：第一类是环形接地体，每隔 5 米埋设长度至少为 3 米的垂直接地体；第二类是辐射状接地体，用于土质较坚硬或电阻率极高时，第一类比第二类常用。在大地电阻率较高或雷暴日多的地方，建议把这两类结合起来使用，即：围绕建筑物敷设环形接地体，距离均压网边缘 0.5 到 2 米，辐射状接地体延伸出 40 米。对于任意一个系统，为了降低接地电阻和闪烙的危险，可将地网与邻近区域内金属构件相互连通，包括金属管道、燃料箱、接地的金属栅栏、布线金属套管。

垂直接地体

角钢和钢管是最常用的垂直电极类型，一般在岩床深度为 3 米时使用。垂直接地体的规格一般为直径 2 厘米、长度为 1 到 1.5 米。如果需要，垂直接地体可以焊接在一起，形成更长的电极，其长度取决于材料穿透土壤的能力。铜包钢接地电极也很实用，因为钢芯硬度大，铜抗腐蚀能力强，并与铜质或敷铜的连接导体兼容。

水平接地体

岩床接近于地表时，将限制垂直接地体的使用。此时，可以有效地使用水平接地体，如扁钢、圆钢或多股铜缆，埋地的深度为 0.5 到 1 米。水平接地体，长度的增加将导致阻抗的增加。低阻抗有利于把雷击过电压减小到最低水平，如果将水平接地体敷设成辐射状，并把设备放在中间，这一方式比使用一根长导体更可取。

均压网格

由埋在地下 15 厘米的铜质或铜包钢的互相连接的水平接地体构成的接地电极，其形式为同一矩形区域内两组垂直交叉的网格状电极组，在交叉处将两组水平接地体连通。均压网格可为整个设备区域提供均压等电位。被保护的装置不同，导体间距也不同，一般为 0.5 到 1 米不等。

均压板

矩形或圆形板状电极，与土壤至少有 0.5m 2 的接触面积，铁板或钢板的厚度至少为 2 厘米，不含铁金属的厚度至少为 5 厘米。埋入深度应保持在 1.5 ～ 2 .5 米。只有在没有足够的空间安装垂直接地体或大型均压网格的情况下，才可用此系统。

建筑物的金属构架

建筑物的金属构架接地电阻一般为 10 欧姆以下。接地电阻主要取决于建筑物的面积、基角类型、大地电阻率。如果建筑物有较深的金属桩，接地电阻将非常低。为了有效地利用此电阻，需将所有金属构架连接在一起。

混凝土封闭的电极

混凝土封闭的电极具有与埋地的水平导体相似的作用。此电极的优点是，建筑物的基础部分可提供理想位置把水平接地体埋入地下 0.5 米到几米深，从而形成大型的环形接地体。

供水管道

管道系统与土壤接触面积大，其接地电阻相当低，尤其是城市给水系统，因此早期常依赖地下金属供水管道作为接地电极。为了保证供水管道作为电极的有效性，在任何可能断开连接的地方，需用金属连接跳线进行桥接（参见国家规定），此时应特别要注意潜在的管道腐蚀问题。

然而，通过管道系统向大地泄放杂散电流或故障电流，可能会对供水系统的维护人员会带来危险。例如，如果建筑物的管道因某种原因与地网系统断开连接，与地网相连的管道相对于其他部分将会产生危险的过电压，尤其建筑物的接地电阻较高时，将会危及到人身安全。为了防止此类危险的发生，可采取两种措施：一是在供水主干线进入建筑物的地方插入绝缘材料，二是将金属管道更换为全塑管道。因此，不得依赖供水管道作为设备安全的、可靠的接地电极，应将其作为辅助电极与地网相连。

无意（地埋）金属构件

地网系统附近可能有不少无意地埋的金属构件，它们应连接至接地系统，这样可减小地网的接地电阻，以减少雷击或电源故障时过电压的危险。这些金属构件包括建筑混凝土钢筋、及金属供给管道（水、暖、气）。

布线金属套管

当金属套管与地接触，且其接地电阻低于 10 欧姆时，可以作为接地电极使用，在连接处标示适当的符号，以说明此为接地系统的一部分。

3.6 主要类型接地电极的相对优点和缺点

类型	优点	缺点
环形接地体	设计简单；易安装（特别在现有设备周围安装时）；硬件即要即用；能延伸达到水源。	如果表面附近有大型岩石构成物时，环形地没有用处。
水平接地体（辐射状）	因有岩石构成物而不能使用垂直接地体时，能实现低电阻；冲击阻抗低；布局成星形时，具有良好的射频地平面。	土壤干燥过程中，电阻会波动。
均压网格（裸露导线）	具有最低的表面电势梯度；建筑物施工前安装简单；在有岩石构成物而不能使用垂直棒的地区，能实现低电阻接触；能与垂直接地体结合使用，电阻波动较小。	未使用垂直接地体时，土壤干燥过程中，电阻会波动。
垂直接地体	设计上简单；易安装（特别在现有设备周围安装时）；硬件即要即用；能延伸达到地下水位。	冲击阻抗高；地表有大型岩石构成物时，垂直接地体无用；在泄放故障电流或直击雷电流时，地表的跨步电压可能过高。
均压板	在有限地区能实现低电阻接触。	安装非常困难
无意 6 （地埋的）电极（供给管道、建筑基础）	能表现出非常低的电阻	对以后的接地改造效果较差；须与其它接地电极一起使用。

3.7 简易型独立电极的电阻值

下表列举一些简易型独立接地电极（图 3.5 到 3.13 给出示例）及其接地电阻的近似公式。板状电极及球状电极在面积上具有广泛性，而垂直电极（或导电）、星形电极及圆形电极在长度上具有广泛性。表 3.3 中所示的各电极与大地具有相同的接触面积，排序顺序为接地电阻最小的（即最有效的）电极位于列表的顶部。

类型	图号	排序条件	对地电阻
垂直棒	3.5
埋地的球体	3.6
埋地的水平圆形板	3.7
半埋地的球体（埋地的半球体）	3.8
地表上的圆形板	3.9
埋地的水平棒	3.10
埋地的水平直角	3.11
埋地的水平线圈	3.12
埋地的水平四点星形（结构）	3.13

注意 – ；球体的半径；板的半径；埋地棒或导线的总长度，单位为米；棒或导电的直径，单位为米；埋地的深度，单位为米； r = Ω .m.

表 3.3 – 简易型独立电极的电阻值

图 3.5 – 垂直棒

图 3.6 – 埋地的球体

图 3.7 – 埋地的水平圆形板

图 3.8 – 半埋地的球体

图 3.9 – 地表上的圆形板

图 3.10 – 埋地的水平棒

图 3.11 – 埋地的水平直角

图 3.12 – 埋地的水平线圈

图 3.13 – 埋地的水平四点星形（结构）

3.8 复合电极的接地电阻

理论上电极的接地电阻是在距离电极无穷远的地方取得的，实际上单个电极的接地电阻是在距电极合理的距离处取得（如：对于垂直接地体， 90% 以上是在电极长度的两倍距离处实现的）。如果有两个或多个电极，布局紧密，则任何电极的理论电阻都实现不了。由于屏蔽效应的存在，并联的 N 个电极接地电阻不可能是其中一个独立电极接地电阻的 1/N 倍。因此，当复合电极布局间距小到一定程度，屏蔽效应增加，间距的继续减小将不能显著地降低接地电阻。如果复合电极间距足够大，屏蔽影响的影响降低到最小水平，此时间距不得小于单根电极的长度，也不得大于单根电极的两倍长度。

下列方法可估算简易复合电击的接地电阻：有 N 个长度相等的接地电极组成一个正方形矩阵，间距相等，图 3.14 给出该矩阵的 K （电阻比率）值。矩阵中，电极间距为 s , 图中各曲线对应的 s 值，以电极长度（ l ）的整数倍表示。举例说明：假设一个 5 乘 5 的电极矩阵，间距为一个电极长度，则从 s=l 曲线可以看出，此时的复合电极电阻比率为 2.8 。即 25 根电极的并联电阻是其中任一电极电气独立时接地电阻的二十五分之一（ 1/N ）的 2.8 倍。

注 – 曲线上的数字是接地棒长度（ l ）和电极间距（ s ）间的比值。

图 3.14 – 电极矩阵的实际电阻与 N 个并联电极的理想电阻的比例

在电极复合时，由于屏蔽影响，其中的每个电极都降低了泄流能力，如何确定降低的程度见图 3.15 。

注 – 曲线上的数字是电极长度（ l ）和接地棒间距（ s ）间的比值。

图 3.15 – 布局成直线或环形的接地棒的有效电阻

图 3.15 主要适用于布局成直线的垂直接地体，如果像变电站的复合电极作成均压网格形式则应参考图 3.16 来估算接地电阻。许多情况下，图 3.15 和 3.16 得出的答案一致。

注 – 曲线上的数字表示接地棒分布的面积。

图 3.16 – 复合电极接地电阻比

3.9 地网的水分保持

含水量对土壤电阻率的影响较大。斑脱土是一种多孔吸水型的粘土，可以从周围土壤吸收水分，具有水合能力和水分保持能力。如果将斑脱土放置在接地电极周围，相当于增加了电极与土壤的接触面积，从而减小电极的接地电阻。缺点是斑脱土一般以干粉形式存在，吸水后能膨胀到干燥时体积的几倍，故其顶部应预留 30 厘米厚的松软土壤。根据不同的湿度，斑脱土膨胀或收缩幅度较大，当收缩时斑脱土可能脱离接地棒和周围土壤，为此可在电极周围装填特殊的混合物： 75% 的石膏、 20% 的斑脱土、和 5% 的硫酸钠。石膏（硫酸钙），吸收并保持湿气，增加混合物的活性和导电性；石膏在湿气减少时收缩甚微，因此不会脱离接地棒和周围土壤；斑脱土的膨胀性使得接地棒和地之间有良好的接触；硫酸钠可去除电流通过电极入地时所产生的气体，防止电极的极化，这一混合物可用作阳极的填充物，价格相对便宜且比化学盐耐用。

在对电极周围的土壤进行化学处理后，能有效地降低单个接地电极的接地电阻。对于多孔吸水型的土壤，化学处理非常有效，因为溶液渗入一定容积的土壤中，增加了电极与土壤地接触面积。但在硬质的土壤，由于渗透性不好，化学处理见效较慢。

图 3.17 和 3.18 说明化学处理对电极接地电阻的影响程度。经过化学处理，最初可大幅度减小电阻进而趋于稳定；还限制了电阻的季节性变化，降低了周围土壤的凝固点。

图 3.17 – 化学处理对电极接地电阻的影响

图 3.18 – 电极接地电阻的季节性变化

3.10 电极护套

计算电极的接地电阻时，总是假设电极和土壤的接触电阻为零 ( 如：地是奁实的粘土 ) ，实际情况并非如此，例如粒状土（砂砾等）的接触性非常差。因为该接触面接近于高电流密度的电极，降低这一接触电阻对于降低接地电阻有明显的效果。要改善接触性，可将导电性胶泥或导电性混凝土套在电极表面，如果套装材料能够吸收并保持水分（如：焦炭 / 碳填充物），季节或湿度的变化带来的影响也会将趋于稳定。

3.11 加盐

以电极为圆心，挖一半径为 30 厘米的圆形沟，填入土壤处理材料，然后盖上土。为了使处理材料达到最佳分布且对电极腐蚀程度小，材料不得接触电极。处理电极周围的土壤，另一个方法是使用硫酸镁和水：在电极周围的地埋一根长约 60 厘米、直径 20 厘米的瓷管，埋深 30 厘米以内，该管使用有孔的木塞，管内填充硫酸镁，然后渗水使其达到饱和状态。

上述化学处理均不能永久性地改善电极的接地电阻，化学物质逐渐被雨水或自然排水冲走。根据土壤的多孔性和降雨量，来决定化学物质的替换周期。最初需使用 20 到 40 公斤的化学物质，有效性可维持 2 或 3 年，以后每补充一次化学物质，有效性周期就会更长，即进行化学处理的频率越来越小。

土壤处理或电极增强的另一个方法是使用空心电极，里面填装上能吸收水分的材料（盐），一般电极长 2.50 米，然后将其放入螺钻所打的洞内，以确保接地电极在电解液内有通气孔，保证电解液渗到周围土壤，从而可减小接地电阻。应每年对电极进行巡检，确保有足够数量的材料（盐）且保证地网连接点的良好导通性。由于材料（盐）可能对土地造成环境影响，地方法规可能禁止使用此处理方法。

3.12 阴极保护

3.12.1 简介

把两种不同的金属浸入潮湿的土壤中，就形成了基本的电解池。电解池的两个电极间将产生电压，大小等于金属间的氧化电位差。如果电极间通过低电阻通路相连，将会产生电流回路，从而导致阳性电极的腐蚀。采用降阻剂也可加速腐蚀：如果土壤的湿度高，矿物盐的含量也高，就会形成一个具有低内阻的有效电解池，将有较大电流在电极（如：铜质电极连接到建筑物的钢质基础钢筋）间流动，并迅速腐蚀电解池中活性较大的阳极金属；与低电阻电解池相比，高电阻电解池的电流流动小，腐蚀也不严重。电化学腐蚀的发生一般应具备以下四个必要条件：必须有阴极和阳极；阴极和阳极间必须有电位差；阴极和阳极间必须有金属的电流通道；阴极和阳极必须浸入电解质中，该电解质中有流动的自由离子。

3.12.2 防腐方法

可以使用三种基本方法来减小金属的电化学腐蚀速度。第一种方法是用绝缘护层将金属和土壤绝缘，这将中断电解液中的电流通道，进而阻止阳极腐蚀。由于该方法效果不理想，限制了其在电极防腐蚀中的应用。

第二种方法是同一局（站）的接地电极避免使用不同的金属，这样可有效地降低电化学腐蚀。任何材料都有其作为电极的优点，如：密度、成本、导电性、柔韧性、硬度等。铜是一种用于接地电极的理想材料，建筑物或变电站有较大的雷电流或交流故障电流且须把电压梯度降到一定水平以保证人身安全时，一般用铜作接地电极。铜的导电性好，氧化电势使得它有较强的抗腐蚀性，但其这种优势以其他阳极金属的腐蚀为代价的。铁质电极与供水管道、下水道、钢桩等相容，但铁在没有其它金属的情况下将发生化学腐蚀。

第三种方法是阴极保护法，可通过牺牲阳极或者外加电流阴极保护这两种方式实现。牺牲阳极法是在被保护的金属上连接电位更低的金属，作为牺牲阳极，靠它不断融解所产生的电流对被保护的金属进行阴极极化，达到保护目的，例如镁、铝、锰或其它高活性金属可作牺牲阳极，将其埋入地下并连接到铁桩、钢管、或铅质电缆屏蔽层。外加电流法是将被保护金属接到直流电源的负极，通以阴极电流，使金属极化到保护电位范围内，达到防蚀目的。直流电流一般经交流电整流得到，但偶尔也来源于太阳能电池、蓄电池、热电发电机或其它直流电流。由于输出电压的可调性，任何金属都可用作阳极，但石墨和高硅铁最常使用，因为它们的腐蚀慢、价格低廉，不论是裸露的还是有涂层的构件，阴极保护都有效。如果能适当地定期补充牺牲性阳极，将大大延长被保护元件的寿命。

3.12.3 牺牲性阳极

牺牲性阳极是附加到金属物体来抑制物体腐蚀的阳极，该阳极被电解腐蚀，从而避免了接地电极的腐蚀，牺牲性阳极只在有限的地区内提供保护。外加电流阴极保护系统使用耐久性阳极，如石墨、高硅铸铁，小范围内也可使用铂涂层的铌或钛。可以通过把金属（的电压）偏置到相对于周围土壤约 -0.7 到 -1.2 伏，对电缆或管道线路提供保护。直流电流一般经交流电整流得到，但偶尔也来源于太阳能电池、蓄电池、热电发电机或其它直流电流。金属必须涂上绝缘层（如：氯丁），以免与周围土壤直接接触。因此，该方法不适合用于与土壤有接触的基础钢筋、检修孔及其它结构元件；特别适合用于对泄露电流进行补给，如因安装粗心、雷击击穿等造成绝缘断裂而进入土壤的泄露电流。

图 3.19 中的示例说明牺牲阳极法抗电化学腐蚀的原理。

图 3.19 – 使用牺牲性阳极的阴极保护示例

第四章等电位连接网的实现

4.1 概述

本章将结合 ITU-T 标准 K.27 和 K.35 相关内容，说明在综合通信大楼内如何实现等电位连接。基于可操作性，综合通信大楼的等电位连接网可以分为以下两类：

（ 1 ）设备连接网（ EBN ）：可以是隔离连接网（ IBN ），也可以是网状连接网 (Mesh-BN) ，与电信设备装置及其直流导体相关；

（ 2 ）建筑物结构形成的公共连接网（ CBN ）。

通信大楼内，设备连接网 EBN （不论是 IBN 还是网状 BN ）与 CBN 至少有一处的连接。虽然研究电磁干扰时无需区分是 CBN 还是 EBN ，但还是建议将二者分开，其原因如下，

（ 1 ）划清责任界线：设备供应商通常负责 EBN （尤其对于大型系统），而运营商则负责 CBN ；

（ 2 ）强调两种连接网不同的结构和目的。

为了确保连接网的功能，连接网必须具有一定的机械、电气和热力特性，其中的部分特性可利用适当的连接导体、连接器及母线排来实现（ 4.2 部分说明对连接导体进行操作和连接的实际方面）。

等电位连接的实现主要包括以下几方面：

（ 1 ）合理的 CBN 必须满足以下要求：

? 建筑物金属结构或构件可提供足够的屏蔽效能；

? 根据 4.3.9 部分所述，进入大楼的导体在入口设施处应进行适当连接；

? 具有垂直连接导体和环形连接母线；

? 合理使用连接部件，以保证系统间金属构件及电源线的电气连续性。

（ 2 ）合理的 EBN 。

（ 3 ） PE 网络，为金属机架提供保护导体。

4.2 连接导体

连接导体通过减小金属构件间的电压来提供屏蔽功能。为保证瞬态屏蔽功能，连接导体的自感应尽量小，长度应尽量短。下面两个因素对连接导体的电感也有一定影响：连接导体的直径、构成“回路”的邻近导体的位置。工程上可以认为连接导休的自感与其长度成比例关系，取值范围为 0.51 ～ 1.5 μ H/m 。

4.2.1 导体材料

由于铜能够抗腐蚀并避免低温流动，因此铜是连接导体和接地导体的首选材料，尤其是作为设备间连接的唯一导体；在某些实际应用中，如系统块内的信号参考平面，也可使用铝。连接导体可以是有绝缘层的或无绝缘层的、实心的或多股绞合而成的、镀锡的或非镀锡的。

4.2.1 .1 导体截面积

导体截面积的大小应根据其可能通过的最大电流负荷确定，为了保证其机械强度，截面积最小为 16mm 2 。如果对导体进行机械损伤性保护时，其尺寸可以比这小；如果导体须承载故障电流时，要增加导体的截面积。特定的连接导体（如外围垂直连接导体和环形接地母线）截面积较大。

4.2.2 曲率半径

曲率半径是布线时必须考虑的一个重要问题。虽然直角弯曲不会增加导体的自感，但是增加了与邻近导体在雷击时发生闪络的可能性。图 4-1 举例说明：与 CBN 部件（如走线架）平行的导体有直角弯曲，该导体可能是连接导体，也可能是电力电缆的屏蔽层或其他金属管道（同轴电缆的外导体）。如果雷电流从导体或 CBN 瞬间流过，将会在弯曲处反射，表现为增加了构件的特性阻抗，增大了弯曲处的电压，使其成为最可能发生闪络的地方。为减小发生闪络的可能性，可将导体和 CBN 进行连接（如图中所示）。如果电缆没有金属屏蔽层，须沿 AB 方向敷设金属导体，见下图。

图 4- 1 – 易导致闪络的直角弯曲及防护措施

4.2.3 连接工艺

由于铜和铝具有不同的金属特性，因此对不同的连接设备应采取不同的措施。应避免不同金属特性的构件在接地端子或连接器处（如：铜和铝、铜和铜包铝）发生物理接触，除非该构件有特殊目的或适用于特殊条件。连接时可适当使用焊剂、抑制剂和化合物等材料，且要求材料本身不会对导体、装置或设备产生不良影响。

为保证未电镀的连接器、绞合导线和母线排的美观，裸露金属表面在进行连接时应涂以适当的抗氧化剂。镀锡、镀焊、镀银的连接器及其它电镀连接器表面应保持其清洁，无污染物。所有用于固定的金属构件应保证其电气连续性，以提供永久的低阻抗路径。

同一套螺钉组件不得用来固定多个连接器。连接设备或接地设备上有非导电涂层（如：涂料、油漆、瓷釉）时，应去除去该涂层，以保证良好的电气连通性。

低温流动：（ 1 ）固体在常温下以黏状流动；（ 2 ）固体在持久压力下变形。这是由于导体变形，导致连接松动。

4.2.4 连接器

连接扁平表面（如：母线排、机框、机架、或机柜）时，为防止连接松脱，应首选双孔压接型连接器。固定连接器的力矩和组合螺钉要求，以供应商的说明为准。螺母、螺栓、垫片材料应为优质青铜、不锈钢合金等。

应避免使用仅依赖焊料的连接设备或配件。钎焊片、插入型连接器、快速连接器或磨擦型连接器不得用于连接或接地导体的端接。

进行三叉连接时，有两种压接型连接器可以使用，如图 4-2 所示。一种为平行连接器（如 a ），另一种为 “T” 形连接器（如 b ），可根据实际的导体路由选择其中任何一种。工程人员常认为应避免 “T” 字形的直角连接，其实是没有道理的。

图 4- 2 – 连接导体间三叉连接示例

4.2.5 标签

连接导体应在其两端进行标示，说明其连接路由。标示时，应使用钢印标签或其它永久性标示方法。在连接网中起重要作用的母线排应该标示为 MET 、 SPCB 等。

4.2.6 套管

如将铁磁材料套在连接导体表面，导体的自感会增加，增加的程度和套管的长度有关，如：地板内电缆孔处钢架的影响可以忽略；将连接导体穿入钢管几英尺，就会显著增加导体的自感。因此建议不得使用钢套管，而应使用塑料套管。如果连接导体已经安装在钢套管内，自感影响可以通过“端连接”得以减轻，即在套管两端把导体与套管连接起来，且跳线长度不应超过 15 厘米。图 4-3 举例说明 “端连接”方法。

非铁磁材料套管（如：铝）虽不会增加导体的电感，但绝缘导体在铝管内穿入的一定长度时，将会产生同轴结构。如果脉冲的上升时间与同轴结构的时延在同一量级上，同轴结构的末端处的导体和套管间产生过电压。该问题比铁磁材料套管问题更常见。通过图 4-3 所示的端连接方法可解决这一问题，同时可降低连接导体电感、增加电容。综上所述，套管的首选方法是使用塑料套管。

图 4- 3 – 对穿入金属导管的连接导体进行“端连接”示例

4.2.7 列柜的连接

用连接导体将机柜相互连通，连接方式有两种，即链型连接和分支连接，如图 4-4 所示。一般来说，分支连接优于链型连接，其原因如下：

? 链型连接时断开任一导体将导致其后面所有机柜接地失效；

? 对机柜的重新排列可能导致链的断开；

? 如果机柜间具有电气连通性，分支接线方法可提供网状拓扑；

? 分支连接时相邻机架间的电位差较小。

链状连接可以用作网状连接网的一部分，增加分支连接的性能并提高框间连通性。

图 4- 4 – 框形连接导体分支和菊花链布局说明

4.3 公共连接网的实施原则

4.3.1 概述

对于包含建筑结构刚或加强钢筋、金属管道、交流电力套管、交流保护（ PE ）线、电缆架和连接导体的建筑物，其内部导体构成的金属网提供的功能类似于封闭的屏蔽层，该网即为公共连接网（ CBN ）。公共连接网的作用是有效地提供雷电、电源故障或其它瞬态过电流过电压的一级防护。

ITU-T 标准 K.27 的第 4 部分和附件 A 说明实施公共连接网的一般原则和理论。通常可通过以下方式增加公共连接网的屏蔽作用：使用连接导体把现有金属构件互连起来，或在被保护设备的周围安装均压栅网或金属薄板。

公共连接网的密度应根据设施的电磁环境来确定。 LEMP 危险性越大，所要求的公共连接网密度越大（典型情况是高层或独立构筑物或设置无线铁塔的构筑物）。 LEMP 危险可使用 ITU-T 标准 K.39 来评估。另外，在外部金属导体进入建筑物的地方，须增加公共连接网的局部密度，目的是避免将能量经外部线路耦合进入大楼内部。

4.3.1 .1 联合接地和分散接地

早期的某些通信大楼采用分散接地方式，即各系统均有电气独立的地网。正如 ITU-T 标准 K.27 举例说明的一样，现代的通信大楼的连接强调使用公共连接网作为电信设施的主屏蔽结构。试图把地（特别是交流电源地和通信逻辑地）分开是毫无意义的，因为地网之间通常都存在无意接触，而且能量耦合到设备的可能性由于公共连接网密度的减小而增加。（参见本手册 3.1 和 3.2 部分）

隔离连接网（ IBN ）一般用于系统层，但 IBN 良好的 EMC 性能须建立在恰当的 CBN 基础上。

4.3.2 构筑物固有的屏蔽

构筑物的外墙、顶层及底层（称为构筑物的“外壳”）内的钢筋及与其紧密相邻的其他导体的密度应足以对内部设备进行屏蔽，避免外部的电磁干扰。上述导体可以分为两类，其中与构筑物相关的导体包括：

1 ）钢框架、钢筋、钢板、工字钢、屋顶桁架等；

2 ）构筑物底层连续的金属构件，即：地下室混凝土内的连续钢筋；

3 ）金属广告牌；

4 ） LPS.

与设备相关的导体包括：

? 外围连接母线；

? 垂直连接导体；

? 电缆支架、槽架、托架；

? 其它连接导体。

4.3.3 首选结构

通信大楼外围的网状导体在某种程度上类似于法拉第笼。经验和理论表明，首选的结构包括：

? 具有钢框架的建筑物（包括单层建筑物，其框架由固定到钢质屋顶桁架的薄钢立柱和顶梁组成）；

? 电子设备封闭层，外部有钢板结构且该结构外露可导电部件（无油漆）相互连接

? 具有电气连通性的钢筋混凝土结构。

以上列举的结构可为以下方面提供足够的 CBN:

? 发射体，如：雷电、电源故障、瞬态干扰；

? 感受体：通信设备。

特定的发射体和特定的感受体之间的耦合可用转移函数来表征， BN 的目的就是将该转移函数的数值降到可以接受的水平，因此重要的是要把这些结构的金属部件接到接地网并融入到 CBN 。

4.3.4 电子设备屏蔽体

电子设备封闭层（ EEE ）可防止无用电磁能量（特别是高频）发射或接受，通常为金属板状结构，结构类型一般有两种：

（ 1 ）屏蔽壳体为外露的、油漆过的（波纹形）薄板式盒状结构。这一类型和集装箱类似，很容易进行电气连接。

（ 2 ）屏蔽壳体为玻璃纤维结构，中间有一层金属板。此时金属薄板不容易连接，因此须预留连接点，以便进行电气连通。

4.3.5 钢筋混凝土结构

在钢筋混凝土结构的施工期间，钢筋条应由钢质扎线或线夹固定。通常扎线或线夹可提供低电阻（ <1 欧）连接，混凝土能抑制腐蚀并保护该连接。这些连接可提供多条平行路径，该低电阻结构既利于电磁屏蔽，又利于雷电防护。施工期间，将铜质连接导体连接到数条钢筋条，并从混凝土表面引出，预留出接地端子。如果构筑物顶层接地端子，应将顶层环形连接母线、无线铁塔钢架、室外汇流排、走线架与之连接。

连接导体与接地端子连通前，可通过端子来检验钢筋的总体电气连通性。在某些钢筋混凝土结构中，钢筋条在交叉点焊接在一起，并在柱、梁、墙的接合处用跳线可靠连通。这种类型的建筑（可用于小型预制混凝土建筑物）一般可提供高密度的公共连接网，适用于雷击频度大的设施。

4.3.6 屏蔽改造

如果构筑物不能提供足够的屏蔽作用，雷击室容易造成设备故障或损坏。直击雷的概率及其严重程度可以进行评估（参见 ITU-T 建议 K.39 ）；对于直击雷的防护（通常针对高层或有天线的局站），可以采取下述方法：

（ 1 ）完善防雷系统（遵守 IEC 61024-1 ： 1990 , 《构筑物的雷电保护第 1 部分：总则》或适用的当地雷电防护法规）；

（ 2 ）完善外围环形接地汇集线连接系统（如下所述）。这一系统通常用于高层或有天线的站点。

4.3.6 .1 外围环形接地汇集线连接系统

外围环形接地汇集线连接系统近似于一个法拉第笼，常用于有天线设施的中小型局站或具有高 LEMP 危险的站点，还适用于自身屏蔽效果差的的构筑物（例如：木制建筑物）。外围环形接地汇集线连接系统由以下部分组成：

（ 1 ）设施的每一层应沿建筑物的内周长安装一环形导体，即环形接地汇集线，环形接地汇集线连接系统的各导体应连接到柱内钢筋的预留接地端子及沿墙敷设的走线架。环形接地汇集线的高度应能够进行目测和设备组件的连接。安装外围母线时，没有必要以单根连续导体的形式存在，它可以由几部分组成，并通过铝热焊、压接连接或使用母线排连接到一起。

（ 2 ）垂直连接导体应与每一层�

前言

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