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1、计算机应用电工技术,主编：王公儒,单元九 计算机应用系统接地与防雷,训练任务 通过本单元的学习，了解接地、防静电和防雷的概念，学习典型实际应用，掌握接地系统和防静电防雷的措施。,训练目标 （1）了解接地电阻的测试方法。 （2）熟悉接地系统的组成。 （3）掌握机房防静电的常用措施。 （4）了解机房防雷区域的计算和防雷系统组成。,9.1 接地,9.1.1 接地的概念 1. 什么是接地 接地通过金属导线与接地装置连接来实现，常用的有保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。接地装置将电工设备和其他生产设备上可能产生的漏电流、静电荷以及雷电电流等引入地下，从而避免人身触电和可能发生的火灾、
2、爆炸等事故。电路中使用 符号代表接地。 2. 接地装置 接地装置由接地体和接地线组成。直接与土壤接触的金属导体称为接地体。电工设备与接地体连接的金属导体称为接地线。接地体可分为自然接地体和人工接地体两类。自然接地体为建筑物中的钢筋网等，这些钢筋网之间通过焊接连接，一般小于1欧姆。人工接地体可用垂直埋置的角钢、圆钢或钢管，以及水平埋置的圆钢、扁钢等。当土壤有强烈腐蚀性时，应将接地体表面镀锡或热镀锌，并适当加大截面。,9.1 接地,3. 接地电阻 接地电阻一般指接地体上的工频交流或直流电压与通过接地体而流入地下的电流之比。接地电阻主要是电流在地下流散途径中土壤的电阻。接地体与土壤接触的电阻以及接地
3、体本身的电阻小得可以忽略。接地电阻值与土壤电导率、接地体形状、尺寸和布置方式、电流频率等因素有关。,图9-1 接地装置和流散电流分布,电网中发生接地短路时，短路电流通过接地体向大地近似作半球形流散。图9-1中画出了与电流垂直的等位线，越接近接地体的等位线其电位越高。因为球面积与半径平方成正比，所以流散电流所通过的截面随着远离接地体而迅速增大。因电阻与电流通道的截面积成反比，故同半球形面积对应的土壤电阻随着远离接地体而迅速减小。一般情况下，接地装置散泄电流时，离单个接地体20米处的电位实际上已接近零电位。,9.1 接地,4. 接地的种类 1）直流地 直流地又称为逻辑地，是计算机硬件中数字逻辑电路
4、的零电位，为数字电路提供稳定的电位参考点。 2）交流工作地 在三相四线制的供电方式中，零线的接地即为交流工作地。 3）保护接地 即用电设备的金属外壳接地。 4）屏蔽接地 防止电磁干扰和电磁泄露。 5）静电接地 为了消除机房内各种因素产生的静电电荷而设置的一种接地。 6）防雷接地 防雷接地是避雷针、避雷带、避雷器等设施有效发挥作用的保障。,5. 接地的方式 分散接地就是将通信大楼的防雷接地、电源系统接地、通讯设备的各类接地以及其它设备的接地分别接入相互分离的接地系统。 联合接地方式也称单点接地方式，即所有接地系统共用一个共同的“地”。联合接地有以下一些特点： 1）整个大楼的接地系统组成一个笼式均
5、压体，对于直击雷，楼内同一层各点位比较均匀；对于感应雷，笼式均压体和大楼的框架式结构对外来电磁场干扰也可提供1040dB的屏蔽效果； 2）一般联合接地方式接地电阻非常小，不存在各种接地体之间的耦合影响，有利于减少干扰； 3）可以节省金属材料，占地少。 由上不难看出，采用联合接地方式可以有效抑制外部高压输电线路的干扰。,9.1 接地,9.1.2 接地电阻的测试 1. 国标规定 依据GB/T2887电子计算机场地通用规范第4.4.2条接地电阻及相互关系要求： 1）计算机系统直流工作地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定； 2）交流工作接地，接地电阻不应大于4； 3）安全保护接地，接地电阻不应大于4
6、； 4）防雷接地接地电阻不应大于10。 依据民用建筑电气设计规范第十四章接地与安全，第14.7.5.3条要求：当机房接地与防雷接地系统共用时，接地电阻要求小于1。 2. 测试工具 1）接地电阻仪； 2）辅助接地棒两根； 3）导线5m，20m，40m各一根。 接地电阻测试仪可用于测量各种电力系统，电气设备，避雷针等接地装置的电阻值。亦可测量低电阻导体的电阻值和土壤电阻率。仪表工作由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻及检流计等组成。,9.1 接地,3. 测试步骤 1）在EE两个接线柱测量接地电阻时，用镀铬铜板短接，并接在随仪表配来的5m长纯铜导线上，导线的另一端接在待测的接地体测试点上。测量屏蔽体电
7、阻时，应松开镀铬铜板，一个E接线柱接接地体，另一个E接线柱接屏蔽。 2）P柱，一端接仪表配送的20m纯铜导线，导线另一端接插针。 3）C柱，一端接仪表配送的40m纯铜导线，导线另一端接插针2。,图9-2 测试仪接线示意图,4）将两根插针分别插入待测接地体，左右距离分别为20m和40m，注意两支插针与测试仪之间的夹角最小不得小于120，更不可同方向设置。 5）缓慢转动手柄，若检流表指针从中间的0平衡点迅速向右偏转，说明原量程档位选择过大，可将档位选择到x1档位，如偏转方向如前，可将档位选择转到x0.1档位。 6）继续缓慢转动手柄，检流表指针从0平衡点向右偏移，则说明接地电阻值仍偏大，在缓慢转动手
8、柄同时，接地电阻旋钮应缓慢顺时针转动，当检流表指针归0时，逐渐加快手柄转速，使手柄转速达到120转/分，此时接地电阻指示的电阻值乘以档位的倍数，就是测量接地体的接地电阻值。指示的电阻值乘以档位的倍数，就是测量接地体的接地电阻值。图9-2为测试地阻的接线示意图。,9.1 接地,9.1.3 屏蔽配线系统的接地设计 1. 进线间 1）进线间主要用来连接、汇集楼内外的网络，进入进线间的通信线缆，应该进行两级防雷过压保护。 2）总接地端子一般安装在进线间内,一级防雷过压保护器必须联接到总接线端子上。 3）总接线端子的位置应该考虑尽量减少等电位联结导体的长度,尽量减少等电位联结导体的拐弯。 4）联结导体与
9、电源线之间的距离至少保持300mm。 5）总接线端子的位置应该尽量靠近通信设备。如果通信设备没有安装在总接线端子内，总接线端子的位置应该尽量靠近主干布线。 6）如果接入的线缆结构为屏蔽或金属铠装，必须联接到总接线端子上。 7）其它设备如多路复用器，光纤配线架金属表面必须联接到总接线端子上。,2. 总接地端子 1）总接地端子如图9-3所示，作为大楼接地系统的延伸,一般每栋建筑物都只有一个总接地端子。 2)总接地端子应采用带绝缘层的铜导线，其最小截面尺寸为6mm100mm，长度可视工程实际需要而定。 3)总接地端子应尽量采用镀锡以减小接触电阻。如不是电镀，则主接地母线在固定到导线前必须进行清理。,
10、图9-3 总接地端子,9.1 接地,3. 电信间接地 1）建筑物每层楼的电信间必须安装一个接地端子。 2）机房内所有的带金属外壳的设备包括交流设备接地端子、管道、桥架、水管、机柜必须用绝缘铜导线并行联结到电信间接地端子上。 3）电信间接地端子必须预先钻孔，其最的小尺寸应为6mm厚50mm宽，长度视工程实际需要来确定。 4）接触面应尽量采用镀锡以减少接触电阻，如不是电镀，则在将导线固定到母线之前， 须对母线进行清理。 5）对于大形建筑物，每个电信间可以安装多个电信间接地排。 6）接地端子的位置应该尽量靠近网络布线主干。 7）接地端子的位置应该尽量减少等电位联结导体的长度。,4. 电信间等电位联结
11、导体要求 1）等电位联结导体须为铜质绝缘导线，其截面应不小于16mm, 导体直径不小于4mm 之间。 2）等电位联结导体应采用绿色护套。 3）等电位联结导体应尽可能短，以减少阻抗，一般长度不超过50cm,最大长度不可超过10m。 4）等电位联结导体不能采用串联方式联结。 5）当综合布线的电缆采用穿钢管或金属线糟敷设时，钢管或金属线糟应保持连续的电气联结，并应在两端具有良好的接地。 6）等电位联结导体须贴有标签，标签应该贴在方便易读的位置。,9.1 接地,5.设备间/数据中心机房接地 通常在设备间或数据中心机房活动地板下安装信号参考网格，如图9-5所示，所有的金属表面的设备如机柜/架、金属线槽或
12、金属管通过就近联结到信号参考网格，因而能够保证在高频信号即10MHZ以上的信号，下所有接地的设备位于同一个电位。 1）信号参考网格须用扁平铜条，宽度至少5cm厚度至少0.4mm 2）信号参考网格水平距离应该在0.6m-3m之间 3）信号参考网格可以采用裸铜条，建议采用带绝缘层的铜条、铜带，与设备联结部位须剥除绝缘层。,图9-4 等电位联接导体,图9-5 设备间机房接地,9.1 接地,6. 设备间/数据中心机房等电位联结导体要求 1）信号参考网格到设备，设备主要有机柜、机架、水管、采暖通风、空调、活动地板金属底座等，它们之间等电位联结导体直径至少为4mm。 2）设备间或数据中心机房信号参考网格到
13、总接地端子的接地导体直径至少为7mm。 3）等电位联结导体应采用绿色绝缘护套。 7.机柜/机架接地 1）电信间每个机柜/架都必须分别采用并行方式接到电信间接地端子或信号参考网格上以确保接地是连续的，可靠的。 2）如果建筑物没有采用TN-S配电系统，机柜/架到电信间接地端子接地导体直径至少为5.8mm，最大长度不超过4m，如果长度增加，联结导体直径也需要随之增加。 3）如果建筑物采用TN-S配电系统，机柜/架到电信间接地端子接地导体直径至少为4mm，最大长度不超过4m，如果长度增加，联结导体直径也需要随之增加。,9.1 接地,8. 设备/配线架接地 1）如图9-6所示，为确保机柜或机架内的每个设
14、备/配线架接地连续可靠，每个机柜或机架内可以安装一个专用的接地排，接地排可以采用垂直或水平安装方式，每个设备的配线架采用并行联结的方式联结到接地排。 2）如果机柜、机架安装配线架的位置已经去掉绝缘漆并且表面经过防氧化处理，设备和配线架也可以直接联结到电信间接地端子。 3）如果设备或配线架表面采用绝缘涂层,接地部位绝缘漆必须去掉。 4）等电位连接导体直径至少为4mm。 5）等电位联结导体应采用绿色绝缘护套。 9.工作区接地 通信系统接地通常只需要在电信间接地，工作区信息插座不需要再联结到等电位接地网。原因是两端的网络设备已经具有保护接地,当两端的网络设备通电时，实际上相当于工作区设备接地，如图9
15、-7所示。,图9-6 配线架接地,图图9-7 工作区子接地,9.1 接地,10.接地主干 接地主干，是由总接地端子引出，延伸至每个楼层通信间的接地端子，接地主干的主要目的是实现楼层通信间接地端子的等电位联结。 1）建筑物内的水管及金属电缆屏蔽层，不能作为接地干线使用。 2）接地互联主干应为绝缘铜芯导线，最小截面应不小于16mm，导体直径界于 36mm-4mm之间。 3）当在接地干线上，其接地电位差有效值大于1V时，楼层电信间应单独用接地干线接至主接地排。 11.接地主干等电位联结导体 1）当建筑物中使用两个或多个垂直接地互联主干时，为了保证接地主干之间电位相等，接地干线之间每隔三层及顶层需用接
16、地互联主干等电位联结导体相联结。 2）接地互联主干等电位联结导体的直径须与接地干线相同，导体直径界于6mm-4mm之间。,9.2 防静电技术,1. 静电的产生 如图9-8、9-9所示，电子在原子外部分层排列，趋向于获得电子或者失去电子，使得自己的结构处于一种更稳定的状态。 如图9-10，两种物体接触时，一种趋向于失去电子，另一种趋向于获得电子，或一种有强烈获得电子或失去电子的能力，在分离后就会各自带上电荷。从物体上剥离一张塑料薄膜就是一种典型的“接触分离”起电。 两种物质互相摩擦，物质受压或受热，都可能产生静电，如图9-11所示。 图9-12中前排的物质容易失去电子，显示正电，后排的物质易得到电子，显示负电。,图9-8 原子获得电子,图9-9 原子失去电子,图9-10接触分离起电,图9-11 静电感应,图9-12 物质得失电子难易程度,9.2.1 静电的基本概念,9.2 防静电技术,2. 机房静电产生的途径 1）机房地板上的地毯容易产生静电积累。 2）工作人员穿着的毛纤类衣物，是静电产生的温床，同时穿着橡胶、绝缘类鞋，也无法释放静电。 3）设备正
