通信设备的接地装置

本书为铁道部电务局电务设计事务所编《通信设备的接地装置》，由人民铁道出版社出版，据文件名出版年为1960年。本次OCR仅见前20页，包含封面、目录及正文“Ⅰ、概述”“Ⅱ、各种接地装置的计算”部分内容。据目录，全书分为七部分：Ⅰ概述；Ⅱ各种接地装置的计算；Ⅲ接地装置的测试方法；Ⅳ接地装置测试及调查用的表格；Ⅴ土壤比电阻的测试；Ⅵ接地装置的埋设和施工问题；Ⅶ接地装置测试的分析。从概述可见，本书编写背景是通信设备设计施工中接地装置的设计施工占有重要地位，但当时尚缺少一套完整的设计及施工标准，长期从事该工作的人员多凭经验习惯沿用旧方式；近年来虽有一些苏联资料，但缺乏系统研究，也未进一步与我国地理和气象情况作比较，以致在计算及接地体类型选用上发生一系列困难。随着铁路通信事业发展，对接地装置提出更高要求，因此本书旨在介绍接地装置及其测试结果，使从事该工作的人员能比较正确而有效地选用不同类型的接地装置，并分析、检查接地装置在设计、施工和运用中发生的问题。

书中首先界定接地装置是接地体和将接地体接到电气设备的导线，并说明其用途和类别。接地装置用途包括：在电报及电话通信回路中作为电流归路，此时接地装置成为工作回路的一部分，直接影响通信质量；发生事故时作为排流回路，保护人身和通信机械安全；起遮蔽作用以减小感应电压；防止架空线路遭受雷击破坏。接地装置按用途分为工作接地装置、保护接地装置、联合接地装置和测试接地装置（辅助接地装置）。工作接地装置用于将有线通信设备电路与地连接，使地作为电路的一条导线；保护接地装置用于将电力设备金属外壳等平时不带电压、但绝缘破损时可能产生电压的部分与地连接；联合接地装置将电话所中电池的一极、有线通信设备金属外壳、软线隔离网及机器屏蔽、保安器地线等接向大地，并可与工作接地合用；测试接地装置用于检查和测量通信站接地装置电阻值或作其他试验。书中还讨论接地电阻的四个组成部分：引出线电阻、地中电极电阻、电极与土壤接触电阻、土壤电阻。引出线须用良导体，一般电阻可忽略，但避雷用接地线不能使用直径小于4.0毫米的导线；并给出导线截面计算公式 \(q=\rho l/R\) 毫米²。苏联资料中工作接地装置引出线截面一般采用50毫米²，保护接地装置采用20毫米²。接地体和土壤接触电阻在无油脂等绝缘物时也很小，因此接地电阻大小主要取决于靠近接地体的土壤比电阻。

书中对土壤比电阻作了较详细说明：土壤比电阻指电流通过体积1米³土壤的一面至相对另一面时呈现的电阻，符号 \(\rho\)，单位欧·米。电流由接地体沿大地流动时，通过的表面愈小、电流密度愈大，则电阻愈大；大地土壤电阻约80%至90%集中在接地体周围，深埋时亦然。土壤比电阻与土壤种类、颗粒组织密度、含水量、化学物质、地层温度等有关。表1实测显示，地表面下深度0.25米至2.5米时，土壤比电阻可由 \(30\times10^4\) 欧·米降至 \(0.3\times10^4\) 欧·米。以红粘土为例，湿度在22%以上时比电阻最低，22%以下急增；温度在零度以上时比电阻几乎一定，零度以下水分结冰，电阻急增，-15℃时比15℃时高约4倍。季节变化也影响比电阻，测量值应乘以修正系数K，使电阻数值尽可能接近接地体工作时期的数值。土壤压力方面，保持湿度10%和温度不变，压力从20公斤/平方厘米增至200公斤/平方厘米时，土壤比电阻可减少35%。书中还讨论接地体电气特性，特别是冲击电流下接地体电阻特性：冲击大电流时靠近接地体土壤产生高电场强度，发生部分火花击穿，邻近土壤接地电阻被分路，接地电阻比正常值降低，并以冲击系数 \(a\) 表示；多极接地体计算需计入冲击系数，书中列出管型、延伸型线状或条状接地体的计算公式及表2冲击系数。对较长线状地线，还讨论波动电阻及冲击波传播问题。

第二章“各种接地装置的计算”讨论多重接地装置。当土壤比电阻较大或要求获得较小电阻的良好接地时，单一接地体不能满足要求，须安装由数个并联单极接地体组成的多重接地装置。若各并联单一接地体距离很大、电场相互影响很小且单独工作电阻均为R，则多重接地体电阻为 \(R'=R/n\)；但距离较近时存在屏蔽作用或电流密度线排斥作用，总电阻不能按并联数成比例减小，因此引入利用系数 \(\eta\)（小于1），并给出沿正多角形顶点、沿矩形边、一列式放置等不同配置的利用系数公式和表3、表1数据；还给出以钢管做接地体、用非绝缘导体（钢带）并联及用绝缘导体并联时合成电阻计算公式。书中讨论接地体埋设深度，指出深埋可减小接地电阻并得到较稳定电阻值，减少季节和地表大气影响；埋深愈深愈好，但工程费用和施工困难增加，一般埋至冻层以下并接近水层即可，一般埋深0.7～1.0米。冻结条件下推荐人造土壤地线，用盐或盐和矿渣混合物处理土壤，提高土壤电导并降低冻结温度。书中还列出各种类型接地体电阻计算公式，如管状接地体 \(R=\frac{\rho}{2\pi L}\ln\frac{4L(L+2h)}{d(L+4h)}\)，并说明接地体长度一般采用1.5到3米最经济合理，管径对电阻影响较小，中等密度土壤中管径采用2.5～4.0厘米，坚硬土壤中可用实心铁棒或4～6厘米钢管；对型铁接地体，给出不等边角铁等效半径换算公式及简化公式。本次仅见前20页，后续内容待补。