网络机房防雷接地技术最全设计方案

发布 2019-06-26 15:19:15 阅读 5615

接地参考资料。

防雷工程的一个重要的方面是接地以及引下线路的布线工程,整个工程的防雷效果甚至防雷器件是不是起作用都取决于此,接地接不好,避雷装置就会成为引雷装置,不但不能保护建筑物和设备,反而会造成建筑物和设备的损坏,更有可能威胁到人们的生命财产安全。我们一定要重视接地这个问题。所以应该认真的系统的研究。

接地是指在电气设备和大地之间实现确实的电气连接。一看似乎这是简单的技术,实际是非常不容易的事。如深入探研接地,可知它是非常深奥的技术。接地的历史可从避雷针开始。

接地问题是18世纪富兰克林为避雷针防雷提出的。富兰克林发明的最初的避雷针,如图1.1,即把铁棒结合并立在建筑物上,其下端埋入地中,恰好相当于现在的所谓接地电极。

因为避雷针是把雷电的能量安全释放入大地的设备,它的足部与大地确保被短接是必要的,这样就产生接地技术。

图1.1富兰克林的避雷针和世界上最早的接地。

1876年,贝尔研究成功了**,立刻,**用的架空线网在广泛的大地上覆盖起来。当然,这些线路更加会受到雷的直接或间接的攻击,向线路直接落雷的场合不用说,即使**路附近落雷的场合,线路亦受到影响,被称为雷电冲击电压的陡波前冲击波**上疾走。最坏的场合,这雷电冲击的电压要到达住宅内的**机,带来各式各样的灾害。

所以在**网就有避雷器登场,图1.2是现在的**保安器。现在用二个避雷器与保险丝接在一起,因为**线已不采用大地归路,必须对各线路接入避雷器。

图1.2可是,避雷器亦与避雷针一样是为了把雷电能量释放入大地的设备,所以,一定要把各避雷器的一端接地。这样,只从**机开始就可知是进入了接地要求的时代。

可见,**的接地,比其后发达起来的电力用的接地的历史更早。**技术工作者对接地的关心因称作电力线——通信线间的感应干扰的新的问题的发生而加深,如有名的贝尔**研究所进行了接地体系的研究。

电力、电子设备的接地,是保障设备安全、操作人员安全和设备正常运行的必要措施。可以认为,凡是与电网连接的所有仪器设备都应当接地;凡是电力需要到达的地方,就是接地工程需要作到的地方。由此可以我们知道,接地工程的广泛性和重要性。

接地主要有以下几种:工作接地、安全保护接地、屏蔽接地、防静电接地、防蚀接地和防雷接地。

工作接地:在电子设备中电子线路工作时的接地,它分为交流工作接地和直流工作接地。按接地参考点考虑又分为悬浮地、单点接地、多点接地、以及混合接地等四种。

电子学中的接地并不总是指接到大地的接地,当电子电路接地被定义为零伏电位的基准点、线或平面上时,则就够成了电子线路的工作接地。接地基准点、线或平面可是一台设备的外壳,也可以选用一大段导电体作为接地基准。

安全保护接地:它是室内用电设备的,由于用电设备使用了交流电源,它必须符合电力部门的有关规定,如果用电设备使用的还有直流电源,而且使用情况又与大地有直接关系,则设备接地尚应同时满足设备使用直流电源接地要求,交流电源系统的接地常常和电源配电线路系统有关,根据供电结线方式的不同特点,室内用电设备的安全保护接地分为tn-c,tn-s,tn-c-s,tt,it系统。我国目前多采用tn-c系统和tt系统。

tn-c系统中,保护线(pe线)与中性线(n线)合而为一,即为pen线,该线通过正常负荷电流,用电设备外壳带电位,所以不适合给数据处理和精密电子仪器设备等供电。而tt系统则需要采取单独的接地装置接地,并用漏电保护器作接地故障保护,所以它适合用来对接地要求较高的数据处理和精密的电子仪器设备供电。直流电源接地有两种,即利用大地作导电回路而采取的接地和利用大地做参考电位而采取的接地。

前者已逐步淘汰,目前多数情况属于后者。这样就要求参考电位最好是不变的,至少要保证使用同一接地系统的各设备间相对的参考电位没有差别。

防雷接地:当雷电流沿着避雷装置的引下线流到接地装置时,由于雷电流是一个频率极为丰富的,等值频率大约为10khz的脉冲电流,因此引下线和接地体在雷电脉冲电流的冲击作用下,表现出来既具有电阻又具有电感。为了尽可能地减少沿引下线的电感压降,防止引下线对周围物体发生闪络,一般接闪装置均采用多根引下线。

这样既可降低每根引下线上的雷电流幅值,又可减少电感压降,所以对于建筑物避雷接地装置而言,它要求的是多点接地方式,而且接地线(引下线)应以最短路径接地。在下面几章里面,我们将着重讨论防雷接地问题。

而屏蔽接地和防静电接地是用于各种仪器仪表,目的是使仪器和仪表测量的更精准些。还有的是防蚀接地,主要是牺牲阳极保护,避免设备电化腐蚀。

总而言之,电力系统的电源与大地有无直接接地和室内用电设备需要怎么样的接地,完全取决于实际情况。一般情况下,应根据电源系统是否接地来选取一个主要的接地系统,再辅以必要的接地作为补充。同时力争把仪器仪表的屏蔽接地,防静电接地相互兼容,从而构成整个接地系统,以满足各种接地要求。

通信设备中的直流电源多采用正极接地,如果把它与牺牲阳极保护的防蚀接地合用一组地线,则当防蚀设备不工作时,其地电位升高将会加速用电设备的电化腐蚀,所以它们不能兼容。

图1.3和图1.4具体的电子设备接地方式,

图1.3:接地方式(一)

图1.4:接地方式(二)

联合接地方式是严格的单点接地方式,它是将接地系统分为地线(地线网络)和接地装置两部分来考虑的。地线(地线网络)是根据各设备接地要求来做的,不同地线之间不构成闭合回路,各种地线只在公共接地母线处一点接地。这样在某一地线上偶尔出现信号或干扰电流时,也不会互相串混产生干扰。

而公共接地母线是低阻抗的,它不会引起共模干扰。公共接地是该接地系统的基准地电位点,它必须十分接近大地电位,这样便可以消除可能出现的反击等问题。至于接地装置,由于是各种接地线共用的,故它应该按照接地系统中最高要求的接地电阻来做。

这样,满足了不同解得的需要 。

图1.5是联合接地接线方式示意图。从图中可以看出电源系统有直接接地点,用电设备的外露导电部分通过保护接地线接至与电源系统接地点有直接关系的接地极。

联合接地中,零(n)线到用电设备不再进行重复接地而采用严格的绝缘措施,并且用电设备所在的建筑物的主钢筋,进出建筑物的管线和建筑物防雷引下线,都接到联合接地装置。连通电源系统的地线和用电设备的地线平时都没有多大的电流入地,故称之为无流零线。用电设备的外露导电部分也接到用电部分的联合地线上。

当发生碰壳时,通过无流零线造成短路跳闸;若零线断裂,断裂点后面发生碰壳时仍能促成短路跳闸,故起到与接零同时采用重复接地同样的保护作用。由于通信设备用电集中,且其他接地电阻要求严格,故采用联合接地不论在接地部位上还是接地电阻值上都能满足电力系统的要求。

图1.5:联合接地线方式示意图。

联合接地由于有避雷引下线接入,当雷电流通过联合接地装置时会引起地电位的变化。但由于建筑物的主钢筋与联合接地装置焊成笼形,根据法拉第电磁感应定律,封闭导体的表面变化形成等位面,其内部场强为零,故各接地点电位要升高,其内部场强为零,故各接地电位要升高同时一起升高,要降低同时一起降低,故不会造成什么差异或干扰。

接地是避雷技术比较重要的环节,不管是直击雷、感应雷或是其他形式的雷,最终都是把雷电送入大地,因此,没有合理而良好的接地装置是不能可靠的避雷的。

根据接地电阻原理可知,雷电流由接地体流入大地的电流是以接地体为中心向大地作半球漫散状流动散开。(见图2.1)故靠近接地体周围土壤中的电流密度最大,离接地越远,则电流密度越小。

实验证明,在中等土壤电阻情况下。一般离接地体20米处只有所加电压的2%(如图2.2),实际上工程应用上认为是零电位点。

当然,土壤电阻率越小,零电位距接地体的距离也越小。反之,这个距离越大,甚至可以达到50-100米。(第三章将进行详细的接地电阻**)

散流电场。图2.1:雷电流在大地的散流电场示意图图2.2:接地电阻的原理示意图。

在假定土壤电阻率ρ是均匀的,并且将土壤划分为一个等厚度的同心球体,其接地极的接地电阻r的计算为:r= ρ2*π*r),r为接地极周围同心球体的半径(m), 为土壤电阻率(欧姆*m)

在接地装置中有两个重要参数:1、接地电阻值;2、接地网结构。

过去讨论接地的时候,总是把讨论的焦点放在要求接地电阻小于多少欧姆上,长期以来,人们有一个错觉,认为接地电阻越好,被保护的对象就越安全。当然避雷接地电阻值有一定要求,因为接地电阻越小散流越快,被雷击物体高电位保持时间越短,危险性越低,其跨步电压、接触电压也就越小。但是,近十几年来理论和实践证明,与其说接地网接地电阻值重要不如说接地网的结构更重要。

机房防雷接地系统方案

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