机房防雷接地系统

机房防雷接地系统（共11篇）

机房防雷接地系统 篇1

随着国家智慧城市、物联网产业的蓬勃发展,数据中心建设在社会经济发展过程中起到了举足轻重的支撑作用,而机房防雷接地系统作为数据中心的基础保障系统,其重要性愈发凸显。

1 机房防雷接地系统的概念

机房接地系统包括:(1)机房交流工作接地系统,指供电系统中电力变压器低压侧三相绕组中性点的接地;(2)机房直流工作接地系统(可选),指电子信息设备信号接地、逻辑接地,又称功能性接地;(3)机房安全保护接地系统,指配电线路防电击(PE线)接地、电气和电子设备金属外壳接地、屏蔽接地、防静电接地等;(4)机房防雷接地系统,即通常所说的“机房防雷接地”或“机房防雷”都可作为“机房防雷接地系统”的简称。机房防雷接地系统分为机房外部防雷接地和机房内部防雷接地两部分,如图1所示。

2 主要标准及规范

2.1 国际标准

主要包括国际电工委员会(IEC)及国际电信联盟远程通信标准化组织(ITU-T)制订的标准。

2.1.1 IEC相关标准

(1) IEC 61024 0tection of structures against ligrtning (建筑物的防雷);

(2) IEC 61312 0tection against lightning electromagnetic impulse (雷电电磁脉冲防护);

(3) IEC 61663 0tection of telecommunication lines against lightning (通信线路防雷);

(4) IEC 61644 rge protective devices connected to telecommunications and signaling networks (接至电信及信号网络的浪涌保护器)。

2.1.2 ITU-T K系列相关标准

ITU-T K.1 1、K.27、K.31、K.35、K.36、K.39、K.40等(略)。

2.2 国内规范

国内规范主要包括国家规范、建工行业与邮电通信行业相关标准规范、通信企业标准规范等。

2.2.1 国家规范

(1) GB 50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》;

(2) GB 50174-2008《电子信息系统机房设计规范》;

(3) GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》。

2.2.2 建工行业标准及规范

JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》。

2.2.3 邮电通信行业标准及规范

(1) YD 5098《通信局(站)雷电过电压保护设计规范》;

(2) YD J26《通信局(站)接地设计暂行技术规定》(综合楼部分);

(3) YD 5003《电信专用房屋设计规范》;

(4) YD 5078《通信工程电源系统防雷技术规定》;

(5) YD 944《通信电源设备的防雷技术要求和测试方法》。

2.2.4 通信运营商企业标准及规范

(1)中国电信IDC产品规范;

(2)中国电信灾备中心机房建设规范。

3 规范中关于机房防雷接地强制性和重点的条文

3.1《电子信息系统机房设计规范》(GB 50174-2008)

参见8.4.1,设计除应符合本规范外,尚应符合现行国家标准GB50057《建筑物防雷设计规范》和GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的有关规定。

3.2《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)

参见3.0.3,在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑物:国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。

3.3《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB 50343-2012)中的强制性条文

(1) 5.1.2需要保护的电子信息系统必须采取等电位联结与接地保护措施;

(2) 5.2.5防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时,接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定;

(3) 5.4.2电子信息系统设备由TN配电系统供电时,从建筑物内总配电柜(箱)开始引出的配电线路必须采用TN-S系统的接地形式;

(4) 7.3.3检验不合格的项目不得交付使用。

4 机房防雷接地系统实施的几个常见问题及建议

4.1《机房防雷接地系统设计专篇》是否有必要

机房防雷接地系统是一个完整的系统工程,机房外部防雷接地主要防直击雷,通常由建筑设计院参照《建筑物防雷设计规范》设计,并由土建设备安装单位实施;机房内部防雷接地主要防止雷电电磁脉冲对设备的危害,一般由机房公司参照《电子信息系统机房设计规范》和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》进行设计和实施。机房外部防雷接地设计实施往往在先,机房内部防雷接地设计实施在后。

根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中的强制性条文要求“7.3.3检验不合格的项目不得交付使用”,即机房防雷接地每一个技术环节都必须满足技术规范要求。故甲方/建设方应对机房防雷接地有足够重视,建议由甲方/建设方委托机房设计方出具《机房防雷接地系统设计专篇》来统一机房防雷接地的技术要求和分工界面,并对机房防雷接地的各个方面进行复核及深化,以确保机房设计完全满足机房防雷接地的技术要求。

4.2 机房防雷接地与其他接地是采用联合接地还是单独接地

GB 50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》条文说明:各机房接地系统在单栋机房中应共用一组接地装置(联合接地),在钢筋混凝土结构的机房中通常是采用基础钢筋网(自然接地极)作为共用接地装置。

4.3 机房接地电阻要求4Ω还是1Ω

机房接地采用单独接地方式的参照规范中各自接地系统电阻要求。

机房接地如采用共用接地(联合接地)方式,其接地系统的接地电阻应以诸种接地装置中最小一种接地电阻值为依据。

JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》12.7.5:大、中型电子计算机接地。若与防雷接地系统共用,则接地电阻值应小于等于1Ω。

4.4 等电位连接与保护接地两者混淆

等电位连接是通过将各金属部位进行相互导电连接,使各部位等电势及均压以减少电位差及电流,从而保护人和设备。

保护接地是将设备的金属底盘或外壳接上保护接地线,将外壳故障电流泄入大地来保护人和设备。

两者作用原理不同,相互补充,不可替代。

4.5 管井内保护接地干线是否也需做等电位连接

根据GB/T 16895.17-2002 (IEC60364-5-548:1996)第548节“信息技术装置的接地配置和等电位联接”的意见,为减少干扰起见,管井内保护接地干线一般单独设置引至接地装置。

5 结束语

如何做好机房防雷接地一直是机房工程技术人员不断探索与研究的课题,机房防雷接地系统内容多且涉及面广,由于篇幅原因,本文只做抛砖引玉,希望对大家有所启发。

机房防雷接地系统 篇2

一、概述

随着经济建的高速发展，安全监控系统在煤矿安全生产中的迅速普及应用，由于这些系统和设备耐过电压能力低，雷电高电压以及雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应都会对系统和设备造成干扰和永久性损坏，其后果可能会使整个监控系统运行失灵，并造成难以估计的经济损失。

为了对煤矿安全监控系统采取有效的防雷保护措施，保障监控系统正常可靠的运行，首先应明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径，尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备，在分析其损坏原因的基础上，正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等，对提高监控系统的抗雷电能力，优化系统的防雷水平起到很好的作用。

二、监视系统的组成及雷害分析

1、监控系统一般由以下三部分组成：

前端部分：主要由摄像枪、镜头、云台、防护罩、支架等组成。

传输部分：使用同轴电缆、电源线、多芯控制线组成，采取架空、地埋或沿墙等敷设方式传输视频、音频或控制信号。

终端部分：主要由画面分割器、监视器、控制设备，录像设备等组成。

2、监控系统雷害成因

直击雷：；雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏；雷电直接击在架空线缆在上造成线缆熔断。

雷电波侵入：监控系统的电源线、信号传输或进入监控室的金属管线到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，造成电位差使设备损坏。

雷电感应：当雷击避雷针时，在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势。这现象叫电磁感应。当有带电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和传输线路上都会感应出与雷云相反的电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kv，信号线路上可40－60kv。这种现象叫静电感应。电磁感应和静电感应称为感应雷，又叫二次雷。它对设备的损害没有直击雷来的猛然，但它要比直击雷发生的机率大得多。

三、监控系统防雷设计方案

（一）设计依据

1、IEC61024《建筑物防雷》

2、IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》

3、JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》

4、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

5、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

6、GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

7、GB50200-94《有线电视系统工程技术规范》

8、GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

9、GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

10、XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》

（二）防雷设计方案

1、前端设备的防雷

前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备一般不会遭受直击雷击，但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，而室外的设备则同时需考虑防止直击雷击。

前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。当摄像机独立架设时，避雷针最好距摄像机3－4米的距离。如有困难避雷针也可以架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或选用Φ12的镀锌圆钢。为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。

为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（220V或DC12V）、视频线、信号线和云台控制线。

摄像机的电源一般使用AC220V或DC12V。摄像机由直流变压器供电的，单相电源避雷器应串联或并联在直流变压器前端，如直流电源传输距离大于15米，则摄像机端还应串接低压直流避雷器。

信号线传输距离长，耐压水平低，极易感应雷电流而损坏设备，为了将雷电流从信号传输线传导入地，信号过电压保护器须快速响应，在设计信号传输线的保护时必须考虑信号的传输速率、信号电平，启动电压以及雷电通量等参数。

室外的前端设备应有良好的接地，接地电阻小于4Ω，高土壤电阻率地区可放宽至 <10Ω。

2、传输线路的防雷

监控系统主要是传输信号线和电源线。室外摄像机的电源可从终端设备处引入，也可从监视点附近的电源引入。

控制信号传输线和报警信号传输线一般选用芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。

传输部分的线路在城市郊区、乡村敷设时，可采用直埋敷设方式。当条件不充许时，可采用通信管道或架空方式，此时传输线缆与其它线路其沟的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距，可参照GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》进行敷设。如：传输线缆与220V交流电线线路共沟（隧道）的最小间距为0.5 m，与通讯电缆的最小间距为0.1 m；传输线缆与1?10KV电力线共杆架设的最小垂直间距这2.5 m，1KV以下电力线最小垂直间距为1.5 m，与广播线最小垂直间距为1.0 m，与通信线最小垂直间距为0.6 m。

传输部分的线路在建筑物内部敷设时，与其它线缆的最小间距则应参照GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》来做。

从防雷角看，直埋敷设方式防雷效果最佳，架空线最容易遭受雷击，并且破坏性大，波及范围广，为避免首尾端设备损坏，架空线传输时应在每一电杆上做接地处理，架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。

传输线埋地敷设并不能阻止雷击设备的发生，大量的事实显示，雷击造成埋地线缆故障，大约占总故障的30％左右，即使雷击比较远的地方，也仍然会有部分雷电流流入电缆。所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的电气连通。对防护电磁干扰和电磁感应非常有效，这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。如电缆全程穿金属管有困难时，可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，但埋地长度不得小于15米，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。

3、终端设备的防雷

在监控系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。

监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网。其防直击雷措施应符合GB50057－94中有关直击雷保护的规定。

进入监控室的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。架空电缆线直接引入时，在入户处应加装避雷器，并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装置上。

监控室内应设置一等电位连接母线（或金属板），该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、PE线、设备保护地、防静电地等连接到一起防止危险的电位差。各种电涌保护器（避雷器）的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。

良好的接地是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小过电压值越低。监控中心采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω。采用综合接地网时，其接地电阻不得大于1Ω。

4、SPD的选择（1）电源系统

由于有70％雷击高电位是从电源线侵入的，为保证设备安全，一般电源上应设置三级避雷保护。

A、考虑到监控机房空间所限，建议在监控室配电箱安装B+C组合式电源防雷模块.可以解决第一、二级安装距离的限制，具有第一、二级合并安装，无需退耦器；通流容量大（80KA）；输出残压低（≤2KV）；并联安装，无需考虑设备功率；配置汇流排，适用各种电源制式；模块式、标准导轨安装等优点。

C、在监控室UPS电源或监控设备前安装单相串联避雷器，串联安装，功率≤4KW，带LC滤波，超低残压输出，作为电源线路第三级保护。（2）信号系统

在视频传输线、信号控制线，入侵报警信号线进入前端设备之前或进入中心控制台前应加装相应的避雷保护器。

A、在摄像头到控制中心的监控摄像头到控制中心的视频传输电缆两端应安装视频信号SPD，以保护摄像头。

B、对室外云台，每条控制线路两端应安装云台控制线路避雷器。

四、防雷方案预算（略）

五、监控系统防雷方案示意图

六、机房电源系统简易选型方法

七、运行维护

（1）避雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。

（2）每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。

（3）接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。

（4）每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。

八、竣工验收

（1）防雷工程施工单位须按设计要求精心施工，工程建设管理部门应有专人负责监督。对于隐蔽工程应实行随工验收，重要部位应进行拍照和专用设备项记录。

（2）设计资料和施工记录应由相应的防雷主管部门妥善存档备查。

九、售后服务及质量保证

（1）由本公司销售的产品和施工的工程均由保险公司承担产品质量和工程责任保险。

（2）工程中所使用的防雷器件，从工程验收合格之日起一年内免费保修，超过保修期两年内维修只收取工本费，终身负责维修。

机房防雷接地系统 篇3

关键词：计算机；机房；防雷

中图分类号：TU856 文献标识码：A文章编号：1674-0432（2011）-10-0231-1

在计算机网络系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护计算机网络设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。

接地系统是防雷的基础，所有的防雷措施都是建立在一个完善的接地系统之上。通过我们的考查，发现中心机房接地不太规范。根据《计算机信息系统防雷设计规范》要求：采用“共地”方式的地线接地电阻不应大于1Ω，对于地处少雷区时其接地电阻可放宽至4Ω。本方案的提出是建立在地阻符合规范的前提之下。

1 等电位连接

将机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接，以均衡电位。

等电位连接的要求：实行等电位连接的主体应为设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道；供电线路外露可导电部分；防雷装置；由电子设备构成的信息系统。

实行等电位连接的连接体为金属连接导体和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器(SPD)。

通过星型(S型结构或网形M型)结构把设备直接地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。小型机房选S型，在大型机房选M型结构。机房内的电力电缆(线)、通信电缆(线)宜尽量采用屏蔽电缆。架空电力线由终端杆引下后应更换为屏蔽电缆，进入大楼前应水平直埋50m以上，埋地深度应大于0.6m，屏蔽层两端接地，非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋50m以上，铁管两端接地。

接地是分流和排泄直接雷击和雷电电磁干扰能量以及各类线路瞬间过电压的最有效的手段之一。没有接地装置或接地不良的避雷设备就成了引雷入室的祸患；而避雷装置接地不好又很可能提供了雷电电磁辐射干扰对落雷点附近电气和电子设备的电感性、电容性等干扰耦合发生的机会。因此，防雷系统工程接地的目的就是把雷电流通过低电阻的接地体向大地泄放，从而保护建筑物、人员和设备的安全。

2 配电系统雷电过电压的防护

对于从低压配电系统引入的雷电过电压我们采用分区防护多级限压的原则，因此SPD保护必须是多级的，同时根据YD/T 5098-2001条文说明3.7.5条：在各类SPD能满足各级所需的标称放电电流前提下，为了保障SPD的可靠性，一般选择大量级通流容量的SPD。通流容量是指SPD不发生实质性破坏而能通过规定次数、规定波形的最大电流峰值，冲击通流容量较小的SPD在通过同样的雷电流条件下其寿命远小于冲击通流容量大的SPD，根据有关资料介绍：“MOV元件在同样的模拟雷电流8/20μs,10KA测试条件下，通流容量为135KA的MOV的寿命为1000-2000次，通流容量为40KA的MOV的寿命为50次，两者寿命相差几十倍”，由于配电室入口处的SPD 要承受沿配电线路侵入的浪涌电流的主要能量，因此其SPD在满足入口界面处标称放电电流要求的前提下，可根据情况选择较大通流容量的SPD。

对于有人或无人值守场合，可选用OBO之带有遥信触点和带有声光报警之电源SPD，所有OBO电源防雷器都具有老化显示。

山东省防雷气象局信息中心机房位于办公大楼的第三层。办公大楼是三相四线供电，由室外架空引入大楼，信息机房由大楼总配电单独供电，有三路UPS为各子网作后备电源。

根据《计算机信息系统防雷设计规范》要求，电源线防雷保安器(简称电源防雷保安器)的设置：电源(三相或单相)防雷保安器一般安装在：计算机房所在建筑物的总电源配电柜输入端；计算机所在机房低压配电柜后、稳压电源或UPS前；计算机终端电源插头前。特做出如下配置：

第一级电源防护：在信息机房或营业网络所在建筑物的总电源配电柜输入端加装第一级三相电源防雷器UN-100－DX。

第二级电源防护：在大楼的各楼层配电箱处安装第二级三相电源防雷器UN-50保护大楼内的用电终端；在计算机所在机房UPS前加装第二级单相电源防雷器V20－C/1+NPE保护UPS；

第三级电源防护：网络服務器、路由器、卫星收发机、程控交换机等重要设备电源插头前安装UK-30插板型防雷器对重要设备进行精细防护。

3 信号线的防护

信号线传输各种信号进出机房信号SPD应满足信号传输速率、工作电平、网络类型的需要，同时接口应与被保护设备兼容。信号SPD由于串接在线路中，在选用时应选用插入损耗较小的SPD。在选用SPD时，应让OBO指定供应商提供相关SPD技术参数资料。正确的安装才能达到预期的效果。SPD的安装应严格依据厂方提供的安装要求进行安装。

济南地区农业中心信息中心机房和各营业网络信号都是利用电信局的公用电话网作为信号接入方式且接入方式较多，经我司技术人员考查有如下几种不同的信号格式：

光缆：中心机房宽带信号接入。

DDN专线：网络的信号接入方式之一。

E100格式：中心机房局域网传输格式。

X.25专线：网络的信号接入方式之一。

卫星接收天线、高频电话：中心机房备用数据信号和电话会议信号。

以上几种信号多为室外引入机房,，成为引雷的重要途径，对此我们分别采取如下防雷配置：

3.1 光缆的防护

出入住宅楼的光缆应将缆内的金属构件，在终端处接地。接地线应采用大于16mm2的多股铜线直接引至设在交换机柜旁的总接地排上。

3.2 DDN专线及X.25专线防护

机房内的MODEM、路由器是沿信号线侵入的雷电感应过电压袭击的首要目标，对于有一定屏蔽措施的架空数据线，根据有关的实测资料，雷电感应过电压的幅值仍可高达1－2KV。而对于屏蔽不完整的线缆该感应电压就高达2－3KV。为了不使网络设备受损，在信号传输线上应加装相应的保护器―数据防雷器。在此选用防雷器型号为RJ45S-V24T/4-F。

3.3 中心机房局域网交换机的防护

中心机房局域网有四台24端口、三台16口3COM网络交换机，通讯机房有16口交换机。我们必须对其电源口各网口进行防护，在此我们采用UR-E100/4-FD对交换机的电源和信号进行综合防护。

3.4 天馈线的防护

广电播控机房的防雷接地系统 篇4

关于雷电防护主要有接闪、分流、均压、屏蔽、合理布线和接地等部分组成。接闪的主要针对的是直击雷, 通过避雷针泄放到地网。分流是使用浪涌保护避雷器 (SPD) 将瞬时过电流导通入地, 进而防护播控设备被过电压损坏。均压主要是对于各种不同的地线网进行等电位处理以减少雷电流产生的电位差。屏蔽是用金属屏蔽材料将雷电产生的电磁干扰源封闭起来, 使其外部电磁场强度低于允许值的方式;或用金属屏蔽材料将播控设备的敏感电路封闭起来, 使其内部电磁场强度低于允许值的措施。防止雷电电磁脉冲辐射对要保护的各种广播电视设备的干扰。合理布线也非常重要, 因为播控机房有各种类型的传输线, 如电源线、视频线、音频线、各种采集及传输数据线特别多, 如果将电源和信号线进行并排走线会产生低频干扰, 各数据线如果胡乱走线很容易会被维护人员误操作造成广播风暴, 因此将不同的线路之间保持相对应的电气距离, 非常有必要, 这样也能减少由雷击产生的不同设备之间的电位差。接地也有一系列的标准如接地线的长度及接地方式, 接地电阻的标准等将在下面详细介绍。

当附近被雷击时, 广电播控的某一设备感应到雷电电磁脉冲, 产生极大的雷击过电压时, 这时起到分流作用的SPD起作用, 将雷击造成的暂态过电压沿线路侵入到播控设备前端的防浪涌保护器, 而SPD对地迅速泄放, 使得地电位升高, 这时等电位系统就发挥出了重要作用, 利用地线汇流排将设备各点电位进行均压。

地线汇流排一般安装在播控机房至地网前端, 播控设备的所有接地线汇集到地线汇流排上, 如果设备过多, 那就要在静电地板下制作均压环, 设备接地线和静电地板接地线就近连接至均压环上。这样做就是采用多点接地方法, 防止地电位反击造成播控设备损坏事故发生, 设备之间都均压了, 无电位差, 自然就不会产生击穿设备的电流了。

由于广播电视播控机房的特点大部分都是低频信号线, 如果有高频信号电路存在, 那就必须采用多点接地, 这样对噪声及干扰也有很强的抑制能力, 对其接地线的要求是接地线的长度小于高频信号波长λ的1/20。对于各设备之间的视频信号要求低电平隔离。对于隔离屏蔽层的要求是至少要在屏蔽层的两端进行接地, 基本上能抵消掉因雷电产生的电磁脉冲辐射及其他噪声和干扰, 如果屏蔽层只是一端接地等电位连接时, 而另一端悬浮, 那就防不了感生电压, 只能防范静电感应了。

衡量接地状况好坏的技术指标是接地电阻, 一般广电播控机房或数据机房要求最好接地电阻在1欧姆以下, 那样可有效降低因雷击造成的电位升高引起设备损坏或抑制杂波、噪声干扰。接地电阻主要由接地引线电阻、接地体电阻、接地体与大地的接触电阻、散流电阻组成。其中前两项主要由导体的材质与面积和连接方式来决定, 接地线是设备与播控机房接地母线相连接的线, 应为铜制, 其截面积不得少于4平方毫米, 广播电视播控设备应通过多点与信号参考地相连接。这可为高频干扰提供多个并联的对地通路尽快从接地点进行泄放, 减少了电感效应。并联通路越多, 对地阻抗越小。这样可以将接地引线减少到1/10波长以下。以减少高频干扰。在接地线与接地干线连接处采用电镀锡的方法以减少接触电阻。播控机房的接地干线不得小于16平方毫米, 采用铜制的绝缘铜芯导线与接地母线相连, 接地母线与40*4的镀锌扁钢的接地引入线相焊接, 并做好防腐防锈和绝缘处理。接地体及接地地网与土壤的接触电阻, 与土壤的含水率、土壤的性质、及土壤与接地体的接触面积及接触紧密程度有关。

从接地体开始至20米扩散电流所经过的土壤电阻, 是散流电阻。影响散流电阻的主要因素是土壤的含水量。降低土壤的电阻所采用的方法主要有更换土壤、采用化学降阻剂、及新型地网材料等。需注意的是必须保证所有地网结构的可靠性:地网连接部分, 必须用电焊或气焊连接, 不得用锡焊。不能焊接时采用铆接或螺栓连接。并且一定要保证有不少于10cm2的接触面间的1/4λ干扰和对过电压的抑制。

关于广播电台中控机房接地的探讨 篇5

摘要：通讯机房的接地系统非常重要，良好的接地系统是设备免遭电磁干扰、雷击干扰和其他干扰的保证。文中叙述了电源系统的接地、电气保护接地、防雷接地、弱电系统接地的基本概念及各自的接地方式，尤其是对电源系统中的N线如何接地做了详细论述。

Abstract： The ground connecting system of communication engine room is very important.A good ground connecting system is the guarantee for the equipment from electromagnetic interference，lightning interference and other interference.This paper introduces the basic concepts and their ground connecting methods of power supply system grounding，electrical protection grounding，lightning protection grounding，weak current system grounding，especially discusses the grounding of N line in power supply system in detail.关键词：共用一个接地体；重复接地；雷电反击；等电位端子箱

Key words： share a ground connector；multiple grounding；lightning counterattack；total equipotential terminal box

中图分类号：TP307 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）16-0205-02

0 引言

随着通信技术的发展，我国的广播电台相继建立了大量的中控机房，中控机房有很多电子设备，而这些设备的特点就是工作信号电压很低、抗干扰能力差，这些设备对防静电、防雷击有很高的要求。为了保证广播电台通信的畅通，对于中控机房的接地系统提出了更高的要求，所以中控机房的接地设计要求很高，同样如何正确理解设计院关于机房接地的设计方案对于中控机房的建设者和机房的管理者也具有重要要求。本文结合广电总局九五一台中控机房的接地系统，对中控机房的接地系统进行了探讨。中控机房防雷接地及安全措施的设计说明

中控机房工程为二类防雷建筑。防雷接地、安全保护接地、弱电系统接地、直流工作接地等共用一个接地装置。要求接地电阻不大于1欧姆。实测不能满足接地电阻值的要求时增设人工接地体。低压配电系统的接地为TN-S制式。防雷接地基本示意图如图1所示。

1.1 防雷接地

中控机房防雷保护接地由接闪器、引下线、接地网三部分组成。

①接闪器：是指独自架设机房屋顶或机房附近的避雷针，或者是在机房屋顶铺设的避雷带。其屋顶上所有金属管道和金属构件都应与避雷装置相焊接。

②引下线：是连接接闪器和接地体的导体，由机房的独立基础内的主钢筋作为防雷引下线，也称垂直接地极。垂直接地极要求至少有两根主筋通长焊接。

③接地网：利用机房建筑物基础梁内的钢筋作为机房的防雷接地网，也称为作为水平接地极。接地网实测不能满足要求时，应增加人工接地体，人工接地体与基础梁内的主钢筋进行焊接连接。

1.2 安全保护接地

安全保护接地是指所有电气设备的金属外壳、金属门窗、金属地板、电缆桥架、各种金属管、电缆金属外皮及信息系统的金属部件。所有的这些金属部件都应以最短的路径互相焊接成统一的导电系统。

1.3 弱电系统接地

弱电系统接地是指12V（或24V）信号电源浪涌保护器、有线电视信号避雷器、同轴电缆信号避雷器、单口网络避雷器、监控信号避雷器等。这些浪涌保护器或信号避雷器都应与防雷接地、安全保护接地共用一个接地装置。

1.4 直流工作接地

直流工作接地是计算机系统中数字逻辑电路的公共参考零电位，即逻辑地。逻辑电路一般工作电平低，信号幅度小，容易受到地电位差和外界磁场的干扰因此需要一个良好的直流工作接地，以消除地电位差和磁场的影响。

在通信机房内，直流工作接地一般采用网格法接地，用截面积为（2.5mm×50mm）左右的铜带，整个机房敷设网格地线（等电位接地母排），网格网眼尺寸与防静电地板尺寸一致，交叉点焊接在一起。各设备把自己的直流地就近连接在网格地线上。关于中控机房交流地（N线）的接地问题

中控机房要求低压配电系统的接地为TN-S制式，TN-S整个系统的N线、PE线是分开的，如图2所示。

在TN-S系统图中，可以清楚的看出，低压配电系统中的PE线（即安全保护线）接在电气设备的外壳上，所有电气设备的外壳都要以最短的路径与机房的接地铜网格相连，即PE线在中控机房进行了重复接地。如果电气设备中的某一相因故障搭接到电气外壳上，电流会沿PE线通过，因机房电气设备外壳与机房的接地铜网格相连，它们处于同一个等电位上，所以即使有人接触到有故障的电气设备的外壳，电流也不会流过人身体，从而保护了人身安全。

关键是在TN-S系统中，N线是否需要进行重复接地。在中控机房关于中性线的接地要求是：UPS机组输出端中性线（即UPS机组的N线）需重复接地，采用25平方的绝缘铜软线与进线电缆的N线进行重复连接。如果进线电缆的N线需要重复接地，则此接地系统与建筑物内等电位系统绝缘。

2.1 “N线重复接地”存在的安全隐患

①将无法使变电所安装总的漏电保护装置发出接地故障信号。

变电所应对所有供电系统内的接地故障做出反应发出信号，以便及时排除故障，避免事故扩大，引起电气危险。为此应在变电所出线上安装漏电保护装置。如果在中控机房配电柜处，对N线进行了重复接地，人为制造了接地故障，其接地电流将使出线上的漏电保护装置误动作，无法起到正常运行应有的防范作用。

②杂散电流造成电解腐蚀。

N线重复接地极与建筑物接地极就像电池的两个电极。大地在它们之间起电解质作用，其结果是产生杂散电流，不仅使地下金属构件、管道电解腐蚀，而且当电流大到一定程度将破坏设备或降低运行性能。

③雷电反击。

假设建筑物遭受雷击，使建筑物接地产生高电位，由于N线重复接地极与PE线接地极绝缘，而两个接地电位不同，这样会产生地电位反击。其结果有可能使建筑物内电气装置损坏，甚至威胁人身安全。

但如果N线不进行重复接地，一旦发生“断零”事故，负载部分电气设备的输入电压很容易超过250V，造成电气设备烧毁。防止“断零”事故的发生是低压配电系统中一个重要环节。

2.2 防止“断零”事故的三个措施

①在中控机房进线电缆的N线的两端处，一定要使用线鼻子紧密连接，禁止使用缠绕方法接头。N线的截面面积要不小于相线的截面积。

②重复接地，但N线的重复接地点一定要在远离防雷接地20m外，避免防雷接地与N线接地的互相影响。此时，在变电所出线处应撤销漏电保护装置。

③UPS电源的中性线要与电源进线的N线连接。

总结：防雷与接地系统是信息网络机房系统中不可或缺的基础，广播发射电台的中控机房更是信息网络系统设备众多，设备昂贵，若没有完善的防雷与接地的防护，就有可能在被雷击，被意外的电气系统故障损毁。造成严重的停劣播事故，这种局面将不是日常生活中所愿意看到的，而且这种事故还是普遍发生而不是意外发生，所以对于中控机房的防雷接地系统不能掉以轻心。

参考文献：

浅谈有线电视前端机房的防雷措施 篇6

关键词：有线电视前端机房 防雷 接地

中图分类号：TN948.6文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0042-01

1 雷电危害的特点

雷击一般分为直击雷和感应雷。直击雷是指被雷电直接击中，其危害较大，但一般可通过架设避雷针和防雷网来进行防护。感应雷是由高压放电在附件导体上的电磁感应引起的，其强度虽小，但发生的概率要高得多。感应雷电流可以通过电源线、信号传输线缆等的金属部分窜入，有线电视系统的电子设备即使在避雷针和防雷网的保护下，也有可能遭到严重损坏。

2 雷电有线电视前端机房的主要途径

2.1 通过供电线路侵入

有线电视前端机房基本是采用市电供电，市电接入配电室再通过UPS进入机房。在遭受雷击时，市电线路及供电设备上有可能产生相当高的感应电压，感应电流将顺着供电线路侵入有线电视前端机房。

2.2 通过信号传输线路侵入

有线电视前端机房有大量的信号传输线路进出机房，当遭遇强烈雷击时，信号传输线路上可能会产生高压感应电流。还有就是当埋地线缆附近的地面突出物遭到雷击时，强大的放电电压可能透过周围土壤击穿线缆外皮，继而侵入信號传输线路。信号传输线路与前端设备直接连接，雷电电流可能循信号传输线路进入而烧毁前端设备。

2.3 通过电子设备接地体侵入

当雷电击中避雷针时，避雷针接地体对大地放电，如果在足够近的距离内有其它电子设备的接地体，放电产生的高压地电位反击电流将通过接地体侵入电子设备，使设备“间接”遭受雷击。

3 有线电视前端机房防雷措施综述

前端机房防雷工作主要分为四大部分。

3.1 供电线路防雷

据有线电视设备雷害事故统计，约70%以上是由雷电通过供电线路侵入造成的，为此我们应根据实际情况在以下位置加装避雷器或其它防护装置：（1）在供电线路上加装避雷器，位置在供电线路进入配电室之前。在供电线路遭雷击时，可将大部分感应电流释放掉。（2）在配电室安装低压避雷器。可以进一步消释放雷击感应电流。（3）如果条件允许，还可在前端机房配电柜前加装避雷器形成三级避雷，以进一步减弱感应电流。剩余的电流能量在理论上已不能危害到设备安全了。

3.2 楼顶天线防雷

机房楼楼顶一般安装有卫星天线锅和无线接收天线，并且附近无遮挡，高度相对较突出，易招雷袭。这些天线都通过同轴电缆与前端机房设备相连，为防止在雷击时引入雷电电流，同时为了保护建筑物，必须加装避雷针。为彻底防止在雷击时从接收天线引入雷电电流，楼顶天线还需采取以下防雷措施：（1）接收天线与避雷针保持距离，至少应大于3 m。（2）所有卫星天线底座、无线接收天线杆和天线放大器等室外设备的金属外壳应连为一体并可靠接地。（3）连接楼顶卫星接收天线和前端机房卫星接收机的馈线等同轴电缆必须采用双屏蔽电缆或加装金属护套，双屏蔽电缆的外层或金属护套要做到上端与天线底座连为一体，下端连接接地母线。

3.3 进出机房线缆防雷

有线电视前端有许多信号传输线缆进出机房，当遭遇强烈雷击时，传输线缆上可能会产生高压感应电流。并由线缆的金属部分引入机房，所以信号传输线缆应做到几点：（1）线缆的各个出入口位置都应在避雷针的保护范围内。（2）在线缆进出前端机房时应按照“内高外低”的原则，以免雨水顺线缆流入机房。这样可防止雷电电流通过雨水导入机房，同时避免机房设备短路。（3）在信号传输线缆的外皮上加装避雷器，将线缆的外皮等金属部分引入的雷电电流释放掉。

3.4 设备保护接地

采用市电交流电源供电的电器设备应实施保护接地，即工作接地。有线电视前端机房的机柜、机架、电视墙、操作台和设备的金属外壳等要用专门的接地装置可靠接地，以释放掉电缆、光缆的金属部分引入的雷电和设备漏电、静电等。

4 有线电视前端机房防雷基本要求

4.1 供电线路防雷基本要求

（1）避雷器必须可靠接地，接地线必须用截面积大于4 mm2的绝缘导线，接地电阻小于4 Ω。（2）如有条件，除了供电线路的避雷接地外，还应做好配电室供电接地、机房电源接地以及配电柜，UPS等的接地工作，其中配电室接地电阻应小于5 Ω。（3）供电电源的零线最好做到重复接地。

4.2 采用避雷针防雷的基本要求

（1）避雷针安装方式常见的有两种：一是架设避雷塔，避雷针位于铁塔顶端，整个机房楼及楼顶天线都处在避雷塔保护范围内；二是在机房楼的楼顶四周边缘位置安装多个避雷针，并且所有避雷针连为一体，围绕整个机房楼及楼顶天线形成一个保护圈。（2）避雷针高度应满足对楼顶天线保护的基本要求。如安装单根避雷针时，按照避雷针保护特性，避雷针与天线高度差的数值应大于天线最大几何尺寸。（3）避雷针应采用接地引下线和接地体接入大地。引下线多采用截面积大于60 mm2的镀锌扁铁，连接处焊接固定，防止松动、锈蚀增大接地电阻。接地体可采用镀锌角铁、铜网等，埋入地下1.5 m以下，最好围绕机房楼多点布设。（4）避雷接地必须与接收天线接地严格分开，单独接地。且接地电阻应小于4 Ω。

4.3 工作接地

（1）工作接地的接地引下线应采用扁铜条以降低接地电阻，并与其它地线保持1.5 m以上距离。为避免电磁干扰还可加装屏蔽层。（2）接地母线应选用较宽的扁铜条，在防静电地板下用绝缘物体支撑悬空架设。接地母线采用星型分配结构，扩展到每一组机柜、操作台和电视墙附近。（3）各机柜、操作台、电视墙和防静电地板分别与接地母线连接，连接线必须采用同等长度的扁铜带或截面积大于2.5 mm2的铜导线，两端连接处采用铜螺栓紧固。切不可将机架、操作台等串联起来再与接地母线相连，这样会因为接地电阻的不同导致较大电位差。（4）各个机柜、操作台、电视墙等内部的金属部件应连为一体，上架安装的设备外壳应与机柜、操作台等内部的金属部件保持良好接触。（5）工作接地的地线要单独布设，工作接地电阻应小于4 Ω。接地体多采用面积大于1.5 m2的铜板、铜网，在地下1.5 m以下，并与防雷接地分开50 m以上布设。接地体附近土壤应保持湿润，必要时可使用降阻剂。

参考文献

[1]杨玥.关于有线电视系统防雷接地措施的探讨[J].广播电视信息，2007（8）.

机房防雷系统的建设和思考 篇7

美国通用公司的仿真试验证明:对于无屏蔽的计算机, 当雷电电磁脉冲的磁场强度超过0.07高斯时, 计算机就会失效;当磁场强度超过2.4高斯时, 计算机会发生永久性损坏。而雷电这一大气物理现象, 每次释放的能量高达数百兆焦尔, 这就无法保证微电子设备在遭受雷击时的安全运行。

广播电视中心作为各地党和政府的重要宣传阵地, 集中了大量的精密技术设备, 节目停播造成的影响更比设备本身的价值大得多, 因此广播电视中心的防雷保护问题尤显重要。

根据国家的防雷标准及最新的《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 (GB 50343-2004) 的规范标准, 我们进行了认真细致的实地考察工作, 通过对入侵途径、雷击概率及目前防雷保护状态的综合分析, 确定了防雷保护设计的要点, 在此基础上进行了工程设计。

一设计思路和原则

机房的雷击入侵途径主要有三个方面, 即:直接雷击、供电系统引入、静电感应。系统防雷包括外部防雷和内部防雷两个方面, 针对上述雷电入侵途径, 我们需要在拦截、分流、均衡、屏蔽、接地等方面做完整的、多层次的防护。

外部防雷以避雷带、引下线、接地装置为主, 其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭, 将可能击中建筑物的雷电通过避雷带、引下线等泄放入大地。

内部防雷是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的, 包括电源防雷和信号防雷两方面 (由于资金限制, 我们暂未做信号防雷部分, 以下不再提及) 。通过在需要保护设备的前端安装相应的避雷器, 使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体, 将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流泄放入地, 确保遭雷电袭击时设备及人员的安全。

设计的原则主要有以下几点:

z安全可靠:由于广播电视中心设备和人员安全的重要性, 如果雷击对其造成损害, 则由此所造成的社会影响将非常大。依据国家标准, 结合扬州广电局的具体情况, 对本次工程进行安全化的设计, 以确保系统的安全可靠。

z技术先进:在现有条件下, 尽量采用当今国际、国内先进和成熟的技术、产品, 对建筑物和技术系统等起到最好的保护, 同时能适应今后事业和技术的发展变化。

z经济合理:根据设计要求和实际情况, 在确保安全可靠的前提下, 对产品材料进行优化组合, 力求最优性价比, 不追求产品单项指标和档次。

二广电中心雷电防护的现状

扬州广电中心大楼的直击雷防护在大楼建设时就已有考虑, 基本符合国家相关标准的要求, 接地及等电位连接也符合相关要求, 但电源系统未按照标准要求进行雷电电涌保护, 根据机房分布的现状和特点确定防雷保护重点, 对照相关国家标准, 广电中心的各机房须设置3级电源浪涌保护器 (SPD) 。

楼顶的冷却塔和地面的卫星接收天线也都不在大楼避雷针的保护范围内 (二类防雷建筑物的滚球半径为45米, 所以即使大楼更高, 它的保护范围也只有45米, 而天线和冷凝塔与大楼的距离均大于45米, 见图1和图2) 。需要重新设计直击雷保护装置。

三系统设计的主要内容

防雷设计主要采用接闪分流、屏蔽、等电位连接、接地以及浪涌保护等方法, 外部防雷装置和内部防雷装置应整体考虑。

●接闪分流:利用避雷针、避雷带和避雷网等将雷电流沿引下线安全地流入大地, 防止雷电直接击在建筑物和设备上;

●屏蔽:将信息系统中所有的金属导线, 包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽, 用以防止外来电磁波 (含雷电的电磁波和静电感应) 干扰机房内设备;

●等电位连接:将机房内所有金属物体, 包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接, 以均衡电位。本方案中着重通过安装SPD电涌保护器来实现瞬态的等电位连接;

●接地:为保证技术系统稳定可靠地工作, 保护设备和人身安全, 解决环境电磁干扰及静电危害, 需要一个良好的接地系统, 良好的接地可以有效地泄放雷电能量, 不让雷电流集中在防雷系统的某处, 是防雷成功的重要保证之一;

●浪涌保护:电子设备的电源线上安装相应的浪涌保护器, 利用其非线性效应, 将线路上过高的脉冲电压滤除, 保护设备不被过电压破坏。

四机房等电位处理

机房内一般都敷设了防静电地板, 但如果防静电地板不进行接地处理, 当室内空气干燥时很容易在防静电地板表层聚集大量电荷, 为了充分发挥防静电地板的效用, 应将设备外壳、机房内的不带电金属物件有效接地, 同时对防静电地板进行接地处理。对面积较大的机房, 为了保证机房内各接地线间的电位均衡, 必须在防静电地板下进行室内均压等电位处理, 用铜编织带编织成网格状, 敷设于防静电地板下, 并与防静电地板的支架进行有效连接。

接地体引出线的垂直部分和接地装置焊接部位应作表面除锈和防腐处理, 接地干线应与接地网相连接。自然接地体应与接地干线或接地网相连接。

敷设室内均压等电位地网后, 将室内原有地网与新做的地网进行有效电气连接, 并将机房内的机柜、机架等金属器件做有效接地。

一般情况小型机房的铜编织带采用为S型敷设, 而中、大型机房的铜编织带采用M型敷设且都必须闭合成环, 铜编织带与其他设备必须是机械式连接, 以防连接处氧化, 致使接地阻值升高。实际施工时我们选用了紫铜箔做成的网格, 由于紫铜箔表面宽, 具有表面泄放和高频效应特点, 施工容易, 机械性能和导电性能好, 能长时间保持良好的等电位效果。

五瞬态过电压的三级保护

供电系统的防护措施主要是在供电线路上安装浪涌保护器 (SPD) , 在雷击发生时将雷电流泄放入地, 并且将线路上的瞬间浪涌限制到一个安全的水平。电源馈电的浪涌保护一般可分为三个保护级 (见图3) 。本次工程我们采取三级防护的措施。

第一级SPD可将雷击产生的大电流瞬间泄放入地, 并限制瞬间浪涌, 安装时尽量靠近建筑物电气装置的电源进线处 (如机房入口处或总配电箱内) , 连接线尽可能短而直, 第一级SPD通常用雷电电流放电器。

如果后续设备承受的残压仍旧过高, 就必须安装第二级保护设备。第二级SPD可将第一级SPD泄放后线路上仍然存在的浪涌进一步限制, 使瞬间过电压限制在1.8kV以下, 通常安装在后置配电设备内 (如楼层配电柜的接线盒内) , 第二级保护器尽量靠近被保护设备。

第三级SPD安装在重要设备 (如发射机、核心机房服务器) 的前端, 采用带精细保护装置和噪声抑制电路的插座式SPD, 将线路上的瞬间过电压限制在1.2kV以下。例如, 普通带断路器插座可以用带有集成浪涌保护的插座替换。

电源系统使用的浪涌保护装置可以分为:雷电电流放电器、过电压放电器、设备保护用放电器。为了使各级防雷器达到有效的浪涌保护, 必须保证避雷器、过电压放电器和设备保护器进行去耦设置。雷电电流放电器和过电压放电器应与电源线路并联, 也就是位于外馈电线与地线之间, 这样在断路器发生故障时, 电源就不会中断运行。

不同保护级的防雷器之间必须留有规定路径的最小长度。动作电压为4kV的避雷器与电源系统内过电压放电器之间的间距不得小于10米。

过电压放电器与设备保护器之间应留出5米以上的间距作为传输路径。在传输路径遭受冲击电流时, 线路将在自感应的基础上建立起感应电压。该电压与防雷器的限制电压之和, 即为前级防雷器的必要动作电压, 即雷电电流放电器的动作电压。雷电电流即以这种方式由小功率防雷器转换到大功率防雷器。

六几点体会

在安装了多级SPD以后, 有时仍然会遭受雷击, 主要原因可能是SPD参数选择不当。根据相关标准的要求和实际工作经验, 我们认为选择SPD必须符合以下的原则:根据雷击风险评估确定电源系统SPD的等级数;根据供电制式选择所安装SPD的类型;SPD的残压水平与所保护设备的配合;SPD级与级之间的能量绝缘配合。

经过综合考虑, 在本次工程中我们采用了德国PHOENIX的防雷器, 通过电源系统的多级防护, 做到泄流与降压相结合, 以满足设备电源的安全标准, 在有些安装距离不够的场所, 采用了PHOENIX公司的AEC (第二、第三级合一) 防雷器。冷却塔的防护采用独立的两根等高避雷针, 避雷针引下线与楼顶避雷带相连, 地面的卫星接收天线区采用限流避雷针, 通过避雷针的限流作用, 降低落雷时产生的二次效应, 减少对卫星天线的电磁感应强度。

现代防雷技术强调全方位防护、层层设防, 把防雷看作一个系统工程。我们本着安全可靠, 技术先进, 经济合理的原则, 进行方案设计和系统施工, 努力防御或减轻雷电灾害, 尽可能提高防雷安全度, 最大限度减少因雷电带来的损失, 从扬州台几年来的实际运行情况看, 效果是令人满意的, 基本达到了我们预期的要求。

摘要：介绍了扬州广电中心大楼防雷系统设计思路和原则、雷电防护的现状、防雷系统设计的主要内容、机房等电位处理以及工程建设时采取的瞬态过电压的三级保护措施。

关键词：防雷,SPD,接地,等电位

参考文献

[1]建筑物防雷设计规范 (2000年版) GB50057-94

[2]气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范QX3-2000

[3]通信工程电源系统防雷技术规定YD5078-98

浅谈信息通信机房接地系统及实现 篇8

随着科学技术发展, 企业生产管理及经营活动对信息、通信技术越来越倚重。一般上规模的企业均建设有专用机房, 为信息、通信等各类电子设备提供可靠的电源, 防雷、保护等运行环境。此类设备对机房环境要求高的主要原因是受电子设备元器件物理特点, 以及所存储数据的重要性, 通信业务的即时性决定的。其中机房的防雷和接地系统作为设备保障的重要的一环, 应引起足够重视。避免因机房防雷和接地系统的设计和施工缺陷, 降低机房安全性。

2 机房接地方式采用分地和共地的问题

现行的国家标准《电子计算机机房设计规范》 (GB50174-93) , 第6.4.2条明确了信息通信等电子设备机房应采取下列四种接地方式:

交流工作接地, 接地电阻≤4Ω。

安全保护接地, 接地电阻不应大于4Ω。

直流工作接地 (注:即通信系统的逻辑参考地, 同时又是系统中数字电路的等电位地) , 接地体电阻按系统具体要求确定。

防雷接地, 应按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》 (GB50057-2010) 规定执行。

机房四种接地在实现方式主要有以下两种:

2.1 独立接地方式

将四种接地彼此独立, 分别独立引出至室外的各系统地极, 并且各接地系统的地极彼此独立, 相互不干扰, 因此可靠性较高。缺点是造价高、施工难度大、极易受场地环境限制, 难以做到电气上的彼此独立。

2.2 综合 (共用) 接地方式

将机房内所有接地单独构成系统, 各接地系统单独由各自的接地母线引到机房的室外, 全部接入大楼防雷保护地桩。为限制雷击时接地电位的升高, 保证设备的人身安全, 接地电阻应小于1Ω。该接法连接方式简单, 造价经济, 可靠性高, 维护检测方便。

实际机房工程中, 如机房内设备无接地特殊要求, 多采用综合 (共用) 接地方式主要由以下原因:

采用独立接地方式时, 电子设备与强电设备接地应分开, 并通过隔离和绝缘措施, 将电子设备的接地连线引到离强电接地系统大于20m远的地方单独接地。这种接地方式的缺点是, 两个独立接地体之间, 存在金属管道, 地埋线路、建筑构架钢筋等地埋导体。如强电设备区出现暂态高电压, 通过这些导体传递到低电位的电子设备区, 从而会引起设备被击穿放电, 危及设备和人身安全。

同样, 当电子设备接地与建筑物防雷接地网分开单独接地, 也存在一定危险。一旦建筑物遭受雷击时, 建筑物的电位将瞬时升高, 由于电子设备接地与建筑物的地网是分开的, 雷电流通过地埋导体传递到电子设备上, 易发生电子设备被击穿放电, 造成设备损坏。

而且, 在独立接地方式下, 电子设备接地采用较长导线引至远方单独接地。低频信号时, 能满足被保护电子设备与远处的单独接地点等电位要求。但在高频信号情况下, 引线的长度阻抗将会影响等电位效果。特别是当引线长度为信号波长1/4奇数倍关系时, 引线相当于开路, 引线已无接地作用。

同时现行的国家标准及规程也多推荐综合 (共用) 接地方式, 相关内容条文如下:

在《民用建筑电气设计规范》 (JGJ/T16-92) 中, 规定电子设备宜与防雷接地系统共用接地体。条文解释:本《规范》对电子设备的各种接地及防雷接地推荐采用共用接地体。因为两个接地系统必须在地下满足一定的距离和电气隔离要求, 才能在电气上真正分开。但实际工程中难以做到, 两个电气系统通过接地装置的相互联系, 易相互间产生干扰, 极端情况下, 甚至造成两个接地系统都不能正常工作。

在《电子计算机机房设计规范》 (GB50174-93) 中规定:交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地四种机房接地宜共用一组接地装置, 接地电阻按其中最小值确定。

在《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》 (GA267-2000) 中规定:新建计算机信息系统设备接地和机房建筑物的接地系统应采用共用接地系统, 宜利用建筑物基础钢筋地网或桩基网作为共用接地系统的基础接地装置。

在《建筑物电子信息系统防雷技术规》 (GB50343-2004) 中, 对机房接地方式做出规定, 即:需要保护的电子信息系统必须采取等电位连接与接地保护措施 (第5.1.2条) ;防雷接地应与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置, 接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定 (第5.2.5条) 。

由此可见, 信息通信机房的接地宜采用共用一组接地装置的共地系统。这种接地方式具有经济上合算, 施工方便、工艺简单、技术上合理优点, 在实际工程中是得到广泛应用。

3 机房各系统等电位联结

在信息通信机房各系统的电位联结方式上, 《建筑物防雷设计规范》 (GB50057-94) 中规定:信息系统的所有外露导电物应建立一等电位连接网络。而且信息系统的各种箱体、壳体、机架等金属组件与建筑物的共用接地系统也要进行等电位连。连接方式有S型星型结构和M型网状结构 (第6.3.4条) 。结构参见图1~2。

关于选择S型结构还是M型结构, 在《民用建筑电气设计规范》 (JGJ16-2008) 第12章中, 对等电位联结采用方式还做了进一步阐述:电子设备的信号电路接地、交流电源接地及保护接地等应根据接地导体长度及频率大小分别采用单点 (S形) 、多点 (M形) 方式。既当接地导体长度小于或等于0.02λ (λ为波长) 、电子设备工作频率为30k Hz以下时, 宜采用单点 (S形) 接地方式;当接地导体长度大于0.02λ、频率大于300k H时, 宜采用多点 (M形) 接地方式:频率为30k~300k Hz之间时, 宜采用单点和多点混合的接地方式。实际上从可靠性、安全性及今后机房设备扩容便利性上考虑, 信息通信机房等电位联结多采用多点 (M型) 方式。

注:TMGB-通信系统总接地排, 通常位于楼层机房接入间内, 同时也作一级防雷过压保护器的联结点。

单点 (S形) 等电位联结网络形式适用于已有建筑物或简单系统中。缺点是:设备之间容易产生共模阻抗;当系统传输高频信号时, 容易产生电位差。工程中采用S型等电位连接网络时, 宜使用截面积不小于50mm2的铜排作为单点连接的接地基准点 (ERP) 。

M形等电位联结网络形式适用于较大型的数字化信息系统, 优点是:能够有效避免接地网络系统中出现的电位差, 缺点主要是实施成本相对较高。工程中采用M型等电位连接网络时, 宜使用截面积不小于50mm2的铜带在防静电活动地板下构成铜带接地网络。

在《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 (GB50343-2004) 规定了电子信息系统机房应设等电位联结网络。要求电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护接地等均应以最短的距离与等电位联结网络的接地端子连接, 参见图3。

4 机房综合接地系统实现

现行的国家标准推荐机房采用共用接地系统的综合接地方式, 采用此种接地方式时, 机房接地系统还必须与建筑物的防雷与接地系统形成一个整体。此时共地系统的接地阻值要按所有接入系统中接地电阻的最小值决定。在《民用建筑电气设计规范》 (JGJ/T16-92) 第14.7.4.3款中, 明确接地阻值≤1Ω, 实际工程中, 对共地系统阻值也按此标准执行。机房综合 (共用) 接地系统分为两大部分, 即接地装置 (基础地或者环形接地体) 和等电位连接网络组成。

4.1 接地装置的实现及要求

在《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 (GB50343-2004) 标准中, 对综合接地系统的接地装置做了如下要求:

5.2.6接地装置应优先利用建筑物的自然接地体, 当自然接地体的接地电阻达不到要求时应增加人工接地体。

5.2.7当设置人工接地体时, 人工接地体宜在建筑物四周散水坡外大于1m处埋设成环形接地体, 并可作为总等电位连接带使用。

通常机房所在建筑物自然接地体是由与大地有良好接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土中的钢筋、埋地金属管道和设施组成, 其中又是以建筑物基础内的钢筋为主。应当注意, 采用自然接地体接地时, 应保证建筑基础硅酸盐水泥, 同时周围土壤的含水量≥4%, 且基础外表面无防水层。如果建筑基础周围土壤含水量低, 或者基础被塑料、橡胶等防水材料包裹或基础经过防水处理时, 不宜利用基础内的钢筋作为接地装置。需在建筑物外面四周敷设闭合的人工接地体作为接地装置。

人工接地体主要由水平接地体和接地极构成, 一般采用镀锌钢材, 在沿海地区和土壤污染严重地区, 由于接地材料易受盐碱性等物质电化学的侵蚀, 还可采用石墨、铜等材料, 以避免因接地体受锈蚀后, 造成接地电阻回升。人工接地的设计、制作及施工可参考相关国家标准和规定。

在工程中, 还需重视对接地体周围土壤情况, 特别在高土壤电阻率地区, 宜采用换土法、降阻剂法或采用其他新技术、新材料来降低接地电阻, 这也是能有效降低接地电阻的有效方法之一。

4.2等电位连接网络

在共用接地系统建筑物内, 还需统一做好等电位接地网络的设计、施工, 以实现信息通信机房各电气及电子设备的交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地的等电位联结和统一接地。

通常建筑物机房的等电位网络装置是由位于防雷区和保护区交界处的总等电位接地端子 (板) , 位于建筑楼层中的楼层等电位接地端子 (板) , 以及位于电子信息系统设备机房的局部等电位接地端子 (板) , 和连接各等电位接地端子间的连接导线 (通常截面积不应小于16mm2多股软铜线或铜排) 构成。机房电气设备和电子设备各类接地, 通过连接导线与各级的接地端子连接, 最终在总电位接地端子 (板) 汇总接地, 实现综合接地。

对建筑物的等电位网络设计及施工要求, 可参考《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 (GB50343-2004) 第5.2节和第6.4节, 对建筑物等电位网络的设计、施工、安装要求及环境要求都有详细规定, 可供技术人员参考。

5结束语

良好的机房接地系统不仅是机房信息通信设备安全、可靠运行重要保证, 同时也是确保电子信息设备免受干扰、和受静电损害的必要前提。因此应对信息通信机房的接地高度重视, 本文从接地的基本概念着手, 着重分析不同类型机房接地系统构成实现以及优缺点。同时列出部分应遵守的国家强制性规范和标准。供技术人员在实施机房接地工程时参考。

摘要：信息通信机房有各类储存、处理数据和承载通信业务的信息、通信设备, 此类电子设备对机房基础设施的可靠性有着较高要求。本文主要分析了机房存在的接地分地和共地问题, 提出了机房接地系统常见的几种实现方式及其在施工中的应用, 供参考。

关键词：通信,机房,接地

参考文献

[1]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 (GB50343-2004) .

[2]《电子计算机机房设计规范》 (GB50174-93) .

[3]《电子计算机场地通用规范》 (GB2887-2000) .

[4]《民用建筑电气设计规范》 (JGJ/T16-92) .

机房防雷接地系统 篇9

国家关于计算机机房建设有一个新的国家级标准,即GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》。目前,这个标准就是计算机机房建设的主要依据,电子信息系统机房建设是一项复杂、涉及技术面比较广的综合工程,包括:空气调节技术、电源供配电技术、自动监测与控制技术、防雷技术、保安与消防技术和建筑与装饰技术等。

下面以广州卷烟厂的数据中心机房为例,主要对其供配电系统和防雷接地系统设计进行介绍。

1 厂区概况介绍

广州卷烟厂位于荔湾区东沙经济开发区环翠南路88号,占地69.8万m2,东邻东沙大桥,西依幽静的花地河,南望美丽的珠江,北靠环城高速。交通便利、周边环境优美,两面临水,是广东卷烟工业的核心生产基地,也是“双喜”品牌的主要生产基地和全省卷烟工业的技术研发、物流和培训中心,还是国家烟草专卖局和广州市的重点工程项目。

厂区占地约66.7万m2,主要建筑物有:

办公楼:多层框架,地下1层为停车场,建筑面积约2万m2。

技术中心:多层框架,建筑面积约1.2万m2。

联合生产工房:车间为单层网架、辅房为多层框架,建筑面积约18万m2。

成品库:高架库部分为单层网架,高23m,出入库区为多层框架,建筑面积约2万m2。

各种库房12栋:多层框架,每栋建筑面积约1.5 万m2。

动力中心:多层框架,建筑面积约1.2万m2。

其他辅助用房如传达室、门卫、污水处理站及工业垃圾站等。

2 计算机中心机房供配电系统

中心机房内的计算机设备配电系统是计算机网络系统正常运行的前提和保证。根据最新的《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008对电压变动、频率变化、波形失真率分级如表1所示。

2.1 供配电方式

本项目中心机房的配线方式采用三种方式,分别是380V、50Hz频率以及三相五线制,供电方式是五路独立的供电线路。从办公楼1层的低压配电室引出五路独立的380V电源,送至中心机房UPS的动力配电柜内,五路供电可以保障不会出现断电的不利情况。

UPS配电间装有一台UPS市电输入柜(320kVA)、一台机房空调配电柜(350kVA)、一台市电配电柜(60kW)以及一台UPS输出柜AP1(320kW)。两个主配电柜都带有双路电源自动互投装置,如果一路市电出现断电,则会自动切换至另一路市电,进行供电。

UPS市电输入柜为2台UPS主机供电;机房空调配电柜为18台精密空调供电;市电配电柜为机房区域内供电,包括照明、新风设备、办公用电和辅助插座等供电;UPS输出柜AP1输出到各设备间的电源列头柜以提供给中心机房内的关键设备供电,如服务器、网络设备等。

2.2 配电柜配置

本工程采用基业配电柜(电源列头柜),以提高整个系统的可靠性和可维护性。所有的配电柜包括三相电源指示灯、电量仪及三相五线或单相三线开关等均采用国外知名品牌产品。

2.3 UPS配电系统

恒定的电源供给保证了中心机房内设备数据资料的存贮,优质的UPS电源是其运行的良好保证。UPS电源能够避免由于市电电源设备的质量问题所带来的危害,如电源断电、电源浪涌、电源波动、电压下陷、减幅振荡、电源突波、电源干扰及交换瞬变等。

根据广东中烟广州生产基地信息组提供的《广州生产基地中心机房设计需求》中《附件六:广州生产基地中心机房机柜用电容量估算表》,以UPS供电要求的实际功率198.4kW来计算,按80%的功率因数折算为248kVA,因此需选用2台160kVA UPS组成并机系统,后备时间为2h,共512节NP200-6铅酸蓄电池(6V,200Ah)。

2.4 照明配电系统

照明配电系统由照明配电箱供电,中心机房照度指标满足《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008规定的要求,工作区内一般照明的均匀度(最低照度与平均照度之比)不应小于0.7。

中心机房内设置一般照明、应急照明(由UPS供电)和消防疏散照明,并设置单独的配电箱。市电照明配电系统由本层市电配电箱供电,应急照明采用UPS配电柜供电。照明设备选用哑光铝合金格栅、不锈钢反射弧罩灯盘。在机房内均匀分布安装285套40W×3灯盘,规格为1200×600mm,与600×600mm的天花相匹配,可获得较好的视觉效果。光源采用日光型冷光源36W冷色温(4000K)荧光光管,使用寿命大于1.2万h,以保证机柜前后的足够照度(400lx),均匀、没有暗角、不产生眩光。

2.5 应急照明系统

中心机房内按《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008规定的要求,应急照明系统的照度不低于正常照明的10%。中心机房的照明灯盘根据面积大小将中间一只灯管作为应急照明,采用UPS供电,当市电停电时能持续提供应急照明,照度将不低于50lx。

2.6 线缆选用

本工程电力电缆全部采用ZR-BVV阻燃双塑系列电线电缆,应急回路使用耐火双塑铜芯(NH-BVV)电缆,线缆截面积根据负载的大小而定,完全符合设计及国家有关标准要求。主动力配电柜、电源列头柜和各服务器机柜之间的电线电缆均采用交联耐火(NH-YJV)电缆。

2.7 管槽设计

根据中心机房的情况,机房线缆采用上走线方式,强电线缆全部敷设于天花板下吊装的封闭铝合金线槽内。由于铝合金线槽要承重横梁,因此选用了专业的优质工程铝合金型材。其表面具有光亮氧化涂复,并具有重量轻、材质硬、承重量大且通用性能好等特点。

3 计算机中心机房防雷系统

雷电一般分为直击雷和感应雷两大类。计算机中心机房可以采用建筑物所装的避雷针来防护直击雷;而机房电源系统和弱电信息系统的防雷,则主要是防止由感应雷和其他原因引起的雷电浪涌和过电压。

按照最新的防雷技术规范,即GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的相关要求,计算机中心机房的防雷措施可以分为电源和信号两大部分的防雷。

3.1 电源部分防护

按国家关于防雷技术的有关法规规定,电源部分的防雷可分为三个部分,共设三级保护。

由于中心机房供配电由大楼总配电室提供,其前端大楼已采用了一级防雷,对机房供配电的防护主要侧重在供电回路的防雷浪涌抵制上。为防止感应雷和侧击雷沿电源线进入机房,损坏机房内的重要设备,在市电电源配电柜进线处加装了一套DEHN guard H385 3+N高容通量的防雷器,作为电源部分的一级保护;在UPS输入和输出配电柜各加装一套DEHN guard T385 3+N防雷器,作为电源部分的第二级保护;而在各列头柜内安装了一套DEHN rail 230 3+N防雷器,作为电源部分的第三级保护。

3.2 信息系统保护

信息系统的保护可以分为粗保护和精细保护两大类。粗保护的量级可以根据所属保护区的级别来确定;而精细保护的量级则要依据电子设备的敏感度确定,还需要考虑卫星接收系统、网络专线系统、电话系统及监控系统等。

在信息系统进入建筑物电缆的内芯线端加装避雷器,电缆的空线对应接地,并且做好屏蔽接地。为了确保防雷系统的正常工作,还应该关注设备的传输速率、在线电压及接口类型等等。

由于从室外进入计算机中心机房的线缆均为光纤,此部分只需在机房配线间做好光纤的防雷接地即可。

4 计算机中心机房接地系统

计算机中心机房的接地系统是机房建设中的重要内容,接地系统能否良好地运行,也是衡量一个机房系统建设质量的重要参数。中心机房应该有优质的地线系统,以保证计算机的正常运行,同时也可以防止由寄生电容耦合所带来的干扰,确保设备和工作人员的安全。

计算机中心机房的精密设备可能会造成设备耐过电压和电流的水平下降,进而导致对感应雷和操作过电压浪涌的承受能力下降,这些都是由于其内部结构的高度集成化造成的。感应雷侵入中心机房和计算机网络系统的主要途径有:信号传输通道引入、交流电源380V、220V电源线引入、地电位反击等。根据国家及国际有关规定,为了使机房设备和计算机网络系统稳定运行,保障工作人员的工作环境,中心机房的防雷接地应与整个建筑物防雷接地共用同一接地装置,即电子设备的工作接地和保护接地采用合用一组接地栓的联合接地方式,接地电阻小于1Ω,其中保护接地包括建筑物防雷接地和屏幕接地两大类。

然而为了提高可靠性,应改进为将保护、工作接地与防雷接地的引入线分开,各自单独接至接地体,避雷器通过防雷接地引入线泄放浪涌电流,设备接另一引入线。

4.1 交流工作接地

中心机房与联合工房共用接地系统,从联合工房的接地点单独抽头,接点采用锡焊或铜焊使其接触良好。接地装置按国家标准《计算站场地技术要求》中规定的,在本方案中接地电阻≤1Ω,零地电压<1V。

安全保护地在计算机系统中的处理方法也分为计算机中心房内、外两种情况。计算机中心机房内的安全保护地是将所有机箱的机壳,用一根绝缘多股导线串联起来,导线横截面不小2.5mm2。在此我们采用了BVR4mm2多股铜芯导线,再用接地母线将其接到机房地板下的铜排汇流排上。计算机房外使用的交流设备的机壳按有关电气规定进行接地。

4.2 直流工作接地

在本工程采用网格接地方式。在机房地板下采用4×40mm的紫铜排沿机房周边布置横纵交叉方格接地汇流排,将紫铜排就近与机房内2个接地点连接,紫铜排通过绝缘固定在地板上,方便机房内计算机设备和防雷设备接地。所有计算机设备直流地都用BVR4mm2多股铜芯绝缘导线焊接至铜排交叉点上,紫铜排接地网采用接地母线焊接到大楼联合接地级。

4.3 防雷保护接地

所有防雷器设备的接地线全部接到共用接地排(PAS)上,并采用接地母线从共用接地排连接至建筑物防雷接点网接线柱上。

4.4 机房屏蔽处理措施

通常情况下,尽管机房所在大楼原有的防雷接地系统能保护机房免受直击雷的危害,但仍然存在遭受雷电危害的潜在危险。由于中心机房集中了大量的高度集成化微电子设备,会造成系统设备耐过电压和过电流的水平下降,进而对雷电浪涌的承受能力也会下降。因此,有必要对机房进行一定的屏蔽处理,具体做法如下:

1)吊顶龙骨天面接地网

吊顶主龙骨采用轻钢铁质龙骨,副龙骨采用钢制龙骨,在龙骨的连接、交叉处采用自攻螺丝进行禁固、加强联接,在与周边墙板连接处将龙骨与彩钢板用4mm2的绝缘铜缆分段,并与接地汇集线连接成一体,形成天面接地网。

2)轻钢架彩钢板墙面接地网

在网管操作间、网络设备间和配电间墙面安装轻钢骨架和彩钢板,在轻钢骨架底部采用4#镀锌角钢做一条接地汇集环,与彩钢板及吊顶龙骨连成一体。然后把所有的龙骨用4mm2绝缘铜缆联结后与接地汇集线连接,形成立面接地网。

3)防静电地板支架地面接地网

防静电活动地板的钢质支架相互连接,采用4mm2绝缘铜缆分段与接地汇集线焊接联成一体,形成地面接地网。这样整个机房空间形成一个等电位“法拉第笼”,从而使机房达到了一定的屏蔽效果,可有效防止空间雷闪电磁脉冲侵入机房。

4)其他接地网

将配电箱金属外壳、电源地、避雷器地、机柜外壳、金属屏蔽线槽、门窗等穿过各防雷区交界的金属部件和系统(设备的外壳),以及对防静电地板下的隔离架进行多点等电位接地,就近连接一体都要与保护地有良好的连接,既能保证工作人员和设备的安全,又给机房内游离电子提供了一个顺畅通路。

5 结语

总之,计算机中心机房的建设集建筑、电气、安装及网络等多个专业技术于一体,应按照功能与美观兼具的设计思想,才能建设一个具备先进性、实用性、扩展性和展示性,用料考究、施工严谨的现代化机房。

参考文献

[1]陈谱欣.烟草行业计算机机房的规划与设计[J].信息与电脑(理论版),2012(3).

[2]赵庆.浅谈医院计算机中心机房防雷设计方案[J].医学信息,2008(5).

浅谈广播电视机房设备接地系统 篇10

关键词：广播电视机,机房设备,接地系统

良好的接地,是设备不受干扰而可靠工作的基础。机房内各种设备都安置有序,表面上看很有规律,各负其者,但就在这种有序的环境下,确充满了电磁辐射, 各种信息设备除正常的工作外,其衍生的副产品,即无用的电磁信号在机房内相互交错,相互干扰,使机房内有些设备不能正常工作,甚至使机房内的主要设备,收发系统工作在很复杂的电磁环境中,使这些设备的工作质量大大的下降。造成这种现象的电磁原因是很复杂的,因为辐射源是来自各方面的,它们既有无线辐射干扰(发射天线),又有有线辐射干扰(各种设备),有来自电源的,有来自设备的。但大多数无用信号还是通过不合格的地线流到各种设备相互串扰与干扰的。

1接地系统的分类

1.1保护接地

为保障人身安全,防止间接触电而将设备外露可导电部分进行的接地,称为保护接地。其接地电阻一般不大于4欧。

1.2工作接地

在电力和各种需要接地的系统中,凡设备运行所需的接地,称为工作接地。如各种防雷设备的接地,电源中性点的接地等。各种工作接地都有各自的功能,例如电源中性点的接地,能在运行中维持三相系统中相线对地电压的不变。防雷设备的接地,其功能是显而易见的,因为不接地就不能实现对地泄放雷电流。

1.3技术接地(信号接地)

把机房内由发射机、高低压线路感应到机房内各种金属导体、馈线的外皮、收发设备中各种元件中的无用的电磁信号引入大地的接地,叫做信号接地。

中小机房的信号接地电阻一般不大于2欧,大型机房和单用于接收的机房的接地电阻一般不大于1欧。

1.4避雷接地

主要指把避雷针引入的强大电流泄入大地的接地。为了防止防雷接地装置上可能出现的高电压,强电流反击到相邻电气设备的外壳,即避免雷击时发生反击闪络事故。因而要求各种接地装置,特别是保护接地装置与防雷接地装置分开布置,分开布置的安全距离和要求与设备的防雷等级有关,但最小间距一般不应小于3米。重要场合间距越大越好。

避雷地的接地电阻一般不大于8欧, 戈壁和沙砾地区及土壤的电阻率大于1000Ω.m的地区,避雷的接地电阻可放宽到15Ω 左右。

地线既然有这几种类型,我们就要叫它们各负其职,按各自的责任分开,使它们更好的为通信服务。

1.5净化电源

即在三相四线制的供电设备中,把有辐射干扰设备的相线与无辐射干扰设备的相线彻底分开。充分利用A、B、C三相电力相线之间的隔离功能,使它们各为自己的负载所用。UPS不间断电源(特别是后备式)在有条件的地方,应加屏蔽罩,机房的采光最好不使用日光灯。

这样做以后就可以尽量减少电磁信号的串扰,但不是说这样做以后机房的干扰信号就没有了,因为电磁干扰信号是非常复杂的,是来之四面八方的,除此之外机房内各种信号线在地槽内也要按信号的强弱分开,一般强信号与强信号的在一起,弱信号的与弱信号的在一起,并且强、 弱信号线要相隔一定的距离。长度超过四分之一波长的要在小于四分之一波长的地方重复接地。强电的走线要加金属护套,长度超过四分之一波长的也要重复接地。只要我们这样干了,只要我们消除了机房内部的相互干扰与串扰,收发设备就能工作在一个电磁兼容相对稳定的环境中,使通信质量有所提高。

2接地系统的安装及接地电阻与接地装置

2.1接地系统的安装

电器设备的某部分与土壤之间做良好的电气连接,称为接地。于土壤直接接触的金属物体,称为接地体或接地电极。 专门为接地而设计的接地体,称为人工接地体(或人工接地装置)。兼做接地用的直接与大地接触的各种金属构建、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等,称为自然接地体。联结接地体及设备接地部分的导线,称为接地线。接地线和接地体合称为接地装置。

由若干接地体在大地中互相联结而组成的总体,称为接地网。接地又可分为接地干线(母线)和支线,按规定接地母线应采用不少于两根导体在不同的地点与地网连接。

2.2接地电阻与接地装置

接地电阻是接地体的流散电阻与接地线和接地体电阻的总和。由于接地线和接地体的电阻相对很小,可以忽略不计, 因此可以认为接地电阻就是指接地体的流散电阻。

(1) 工频接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻,称为工频接地电阻。

(2) 高频接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻,称为高频接地电阻。

(3) 雷电流流经接地装置所呈现的接地电阻,称为冲击接地电阻。

接地装置的一般要求

在设计接地装置时,首先要充分利用自然接地体,如果实地测量所利用的自然接地体电阻已能满足要求而且又满足热稳定条件时,可不必再装设人工接地装置,否则就应该装设人工接地装置作为补充。

收发台、站低压配电设备人工接地体的布置,应使接地装置附近的电位分部尽可能的均匀,以降低接触电压和跨步电压,保证人身安全。如果跨步电压过大,应采取措施。

1)接触电压

人站在发生接地故障的电气设备旁边,手触及设备的外露可导电部分,则人所接触的两点,例如手与脚之间所呈现的电位差,则称为接触电压。

2)跨步电压

人在接地故障点行走,包括在防雷接地装置的上面行走,两脚之间所呈现的电位差,称为跨步电压。

为了降低跨步电压,如果是电气设备则在容易出现故障的地方加强绝缘保护, 如果是防止直击雷的接地装置,则该装置距离建筑物的出入口及人行道,不应小于3米。

(1)自然接地体(接地装置)的利用

建筑物的钢结构与钢筋、埋设的金属管道(可燃液体和可燃可爆气体的管道除外)以及敷设与地下而数量不少于两根的电缆金属外皮等,均可作为自然接地体。

(2)人工接地装置

人工接地装置有垂直埋设和水平埋设两种基本结构形式,垂直接地体用的较普遍,水平接地体很少在工程应用。

(3)接地装置的防腐

对于敷设在腐蚀性较强地区的接地装置,应根据腐蚀的性质,采用热镀锌、 热镀锡等防腐措施,或适当加大钢管的壁厚,以延长其使用年限。

(4)屏蔽效应

当多根接地体相互靠拢时,入地电流的流散相互受到排挤,这种影响称为屏蔽效应。由于屏蔽效应,使得接地装置的利用率下降,所以垂直接地电极的间距一般不宜小于5米,水平接地体的间距一般也不宜小于5米。但在工程中由于常常受到布设地线的场地限制,接地电极的间隔通常取2 - 3米,这样做利用率的下降不是很明显,但劳动强度和经济指标确下降了很多。

(5)防雷接地装置

避雷针宜装设独立的接地装置,为了降低跨步电压,防护直击雷的接地装置距离建筑物的出口及人行道,不应小于3米。 当小于3米时,应采取下列措施之一。

a. 接地装置的埋设不小于1米。

b. 在接近路面联结垂直接地电极的水平扁刚上面包以绝缘体,例如涂厚50 - 80mm的沥青层。

机房防雷接地系统 篇11

随着数字化、网络化、大存储技术的发展, 广播电视系统进入到多频道硬盘播出、数字发射机、网络传输的时代, 设备的工作频率及传输速率大幅提高。系统中大规模应用计算机、硬盘服务器、存储阵列等精细设备, 这些设备属于弱电设备, 结构上微电子化和大规模集成化, 工作频率很高, 信号电压低, 因此抗干扰能力差。现在电磁环境的劣化, 使其极容易受到其他信号的干扰, 所以在机房安装设计时, 要把地线的设计作为一项基础建设来完成。机房的工艺接地系统已经从传统概念上的保护人身安全、设备安全及防雷等要求延伸到预防弱电磁干扰、无误码率传输、安全播出和可靠控制等要求上。

1 广播电视工艺接地系统

根据《广播电视工程工艺接地技术规范》 (GY/T5084-2011) , 应接入工艺接地包括:广播电视中心机房、广播电视监测机房、广播电视网络前端机房、节目传输机房、音像资料馆、中短波广播发射台、电视和广播调频发射台、卫星上行站等。

2 广播电视工艺接地

传统意义上接地有很多种, 如防雷接地、保护接地、防静电接地等。由于地线干扰只是因工艺接地引起, 故本文只阐述工艺接地的问题。

工艺接地是广播电视系统为了保障广播电视设备正常运行、不受外界干扰而设置的一种接地类型, 它独自形成一个封闭的用电系统, 广播电视机房内的工艺设备都接入到这个系统 (不包含照明和空调, 它们属于动力电) , 系统供电称为工艺电。所有工艺设备的安装机架连接到工艺地上, 机架之间在电气上相互连接, 所有设备的外机壳要接入到工艺地线上, 并与机架之间有良好的电气连接, 电缆BNC插头、插座的外壳也要和设备的外壳相互连接[1]。机房配电列头柜和机房空调的外壳连接到保护接地上, 要和设备机架做到绝缘。工艺地是设备的工作基准参考点, 关系到系统内的设备能否正常稳定运行。

系统可能遭受的电磁干扰很多, 来自外界的如打雷、工业电钻等, 系统内如大型矩阵切换也会产生很强的电磁辐射, 轻则使图像不稳定, 产生误码, 重则影响到播出的安全, 因此需要通过可靠的设备和优良工艺接地来消除各种电磁干扰。广播电视系统工艺接地一般采用设置等电位盒的方式, 每个设备机架竖立安装一根扁铜带, 机架上的设备外壳用导线连接到铜条上, 每根铜条用电缆连接到等电位盒上, 各等电位盒再连接到总电位盒上, 总电位盒的出线与机房埋入地下的工艺地电缆相连。机房工艺接地如图1所示。

工艺接地的技术要求如下: (1) 接地电阻不能大于1欧姆, 特殊土壤环境不大于4欧姆。 (2) 接地电缆应采用多股铜芯电缆。 (3) 接地电缆与接地体要热熔焊接, 焊接处进行防腐蚀处理。 (4) 工艺接地体要与其它接地体分隔开一定的距离。

3 机房工艺接地系统与外来交流电源的连接

机房用电要求是380V/220V电压、50Hz频率的三相五线制 (TN-S系统) , 三相五线电源是三根相线 (L1、L2、L3) 、一根中线N、一根地线PE。为了保证系统设备的安全及防干扰, 供电电源的地线不进入机房, 机房有专门的地线, 区别于传统的地线, 叫工艺地线。机柜的配电中的保护地线PE连接到工艺地线, 形成新的TN-S系统[2]。其结构如图2所示。机房动力电源的保护地、防雷地、工艺地、楼体的防护地等通过不同的电缆最终接到同一接地体上, 但要相隔一定的距离。

4 电磁干扰的形成原因

在广播电视系统里造成电路干扰现象的主要原因是工艺接地质量不高, 工艺接地的科学性、合理性易被大家忽视。现在广播电视工艺设备大多是弱电设备, 工作电压低、频带宽, 如数字标清串行信号频率为270Mbps, 高清串行信号为1.5Gbps, 超高清4K (3D) 信号为3Gbps, 卫星下行信号更是高达十几GHz, 因此极容易受到干扰。常见的干扰现象有马赛克、黑屏、滚道、杂音、啸叫等。模拟信号受到干扰后信号指标会劣化, 但还不至于使信号中断, 数字信号受到干扰后, 严重时会出现信号中断, 对于控制信号, 尤其是未编码的脉冲信号而言, 会造成设备的失控或误控。

电磁干扰主要的路径有传导干扰和辐射干扰。如系统内的快速切换的大型矩阵电路既可能通过电源线、地线、信号线传导电磁干扰信号, 又可能通过空间辐射电磁干扰信号。开关电源里的晶闸管产生的周期性干扰信号会扰乱市电的用电环境, 还有电梯、电动工具火花瞬间产生的高强度电磁干扰信号, 也会通过接地、电源等传导进来, 影响信号的质量、产生误码, 严重时甚至会损坏系统的设备。

5 电磁干扰的防护

电磁干扰是一种较常见的干扰现象, 多发生在接地不良或设备安装不规范的系统中, 解决的办法有: (1) 工艺接地要有高频干扰信号泄放的路径, 还要设计成地线自环通路, 使遭受的来自外部的干扰及内部自身产生的干扰在闭环型地线中相互抵消掉。 (2) 工艺地通常采用“网状接地”, “高频等电位接地”等结构来消除电磁干扰。接地线要尽量短, 设备就近接到工艺地上。考虑到高频信号有趋肤现象, 接地线要有一定的截面积和表面积, 尽量确保电气上良好连接, 以减小接地电阻。 (3) 机架上的设备可采用多点重复接地来消除电磁干扰。 (4) 电源一定要是三相五线制, 零线要为相线的1.5倍, 三相负载要均衡。当接入大型灯光系统时, 由于电路有晶闸管等开关元件, 容易产生高次谐波干扰, 需在相关电路前加装高次谐波过滤器等防干扰设备, 隔离过滤干扰信号源。 (5) 当有两个系统需要信号互连时, 考虑到工艺地有可能存在差异, 要用隔离变压器来隔离, 以防系统之间形成干扰。当两个系统之间的接地不标准时, 相互之间的电压差可能高达上百伏, 这时会严重威胁到设备及系统的安全, 有条件时可采用光传输来避免干扰。 (6) 机房和设备做到良好的环境屏蔽, 合理的布线。 (7) 提高高频接口的制作工艺。

6 结束语

广播电视工艺接地看似简单, 却是影响播出设备正常工作的一个重要因素, 只有在工程建设时高度重视、认真设计、高质量施工、细心维护, 才能保证系统设备不受干扰、安全稳定运行。

参考文献

[1]方德葵.电视数字播控技术[M].北京:中国广播电视出版, 2005:31.