【题目编号】MC1-1362
【题目】下列哪种导电材料最适宜连接天线、塔架和入室馈线等处的各个接地部件?
【答案】A
[A]镀银软铜丝编织扁带
[B]圆形铜包钢单股导线
[C]以太网双绞线
[D]50-3 同轴电缆
考点速览
这道题考的是接地系统里用什么线的问题。四个选项给出四种常见导线:镀银软铜丝编织扁带、圆形铜包钢单股导线、以太网双绞线、细同轴电缆。要求是连接天线、塔架和入室馈线等处的各个接地部件。答案落在镀银软铜丝编织扁带上,判断依据集中在四个字:面大、柔软。
接地导体要同时满足四个条件
第一个条件是载流能力。雷电流与故障电流都要从这条导体上通过,截面不足会熔断。接地导体通常按允许温升与机械强度共同确定最小截面,工程上有明确的最低截面规定。
第二个条件是高频阻抗要低。雷电流的频谱很宽,主要能量集中在几十千赫到几百千赫的频段。在这个频段上趋肤效应(skin effect)已经很明显——电流集中在导体表面流动,导体的有效导电截面缩小,交流电阻上升。同样的截面积,表面积大的导体有效导电截面更大。
第三个条件是柔软易弯。接地连接要贴合塔架、机箱、馈线入室处的金属构件走线,拐弯多、半径小。硬质导体弯不动,强行弯折会在内部产生应力,久而久之出现裂纹,而裂纹在高频下既是电阻也是天线,会发热、会辐射。
第四个条件是耐腐蚀与接触可靠。接头处常常潮湿甚至埋地,铜表面氧化会抬高接触电阻;两种不同金属直接接触还会产生电化学腐蚀。镀层的作用就是隔断这种劣化。
为什么扁带比圆线更合适
同样截面积的扁带与圆线,扁带的周长更大。用同样多的金属,扁带贴着被连接件的那一面是一个平面,接触面积远大于圆线的线接触;在趋肤效应主导的高频电流下,电流走的是表面,扁带的表面周长优势直接转化为更低的交流阻抗。
编织结构又补上了柔软性这一条。镀银软铜丝编织扁带由许多细铜丝编成,弯折时每根细丝分担的应变量很小,反复弯折不易断裂;安装时可以贴着塔架折弯、绕过螺栓、塞进狭窄的入室口,施工贴合度是单股硬导线做不到的。镀银层则保证长期使用后接触面依然导电良好,银的氧化物本身仍具导电性,这一点比裸铜氧化后形成绝缘性氧化层要可靠得多。
同轴电缆的外屏蔽层在概念上也是表面导体,但把它拆出来做接地连接不现实;编织扁带其实是把大表面、柔软、导电良好这三件事同时做在了同一根产品上。
逐项辨析
选项 A 是镀银软铜丝编织扁带。截面充足、表面积大、柔软易弯、镀银保证接触可靠,正好匹配天线、塔架、入室馈线这些需要大表面、低阻抗、可贴合连接的部位,四个条件全部满足,正确。
选项 B 是圆形铜包钢单股导线。铜包钢的机械强度很好,抗拉、抗风,常被用作接地极或垂直打入地下的接地棒。可用作接地连接线时就暴露了短板:单股硬线弯曲半径大、不易贴合,表面是圆形、接触是线接触,钢芯的导电率也低于纯铜,高频下交流阻抗偏高。它的长处在于机械强度与埋地耐久,不在于柔性连接。不是最适宜的选择,错误。
选项 C 是以太网双绞线。它按数据信号的传输要求设计,导体只有零点五毫米左右,单根截面积不足一平方毫米,机械强度与载流能力都远不能承受雷电流。双绞结构是为抑制差分信号干扰、降低辐射而设计的,与接地导体的要求毫不相干。用它做接地连接,雷击时会直接烧断,错误。
选项 D 是五十欧姆细同轴电缆。同轴电缆是射频信号的传输线,其特征阻抗与结构为信号传输服务;中心导体的截面积通常不足一平方毫米,用作接地连接既载不了雷电流,也会因为介质与屏蔽结构而阻抗失配。馈线本身要防雷,反而要另配接地件与避雷器,让它去充当接地导体是本末倒置,错误。
易混淆点:接地极与接地连接线
两者常被混为一谈。接地极(接地棒、接地体)是打入土壤、与大地建立电气连接的部分,要求耐腐蚀、机械强度高,铜包钢、镀锌钢、不锈钢是常见选材。接地连接线(引下线、接地母线、跳线)是在设备与接地极之间建立低阻抗通道的部分,要求表面积大、柔软、便于贴合施工,编织扁带是典型选材。
选材时先问自己这根导体要干什么:往地里打,优先机械强度与耐腐蚀;把设备连起来,优先表面积与柔软度。判断清楚了,这道题的四个选项自然分得开。
应试要点
三个词记住:面大、柔软、镀银。趋肤效应决定了接地导体要看表面积,施工贴合决定了它要软,长期可靠决定了接头要防腐。双绞线与细同轴电缆是信号线,任何时候都不能当接地导体用。