淺談“地線”在計算機房建設中的重要作用

陳旭明

摘 要：隨著電子化信息系統(tǒng)應用的不斷深入和擴展，“計算機房”作為銀行計算中心的弱電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲、傳輸、設備控制中心的重要樞紐部分，其安全穩(wěn)定運行已成為銀行各項工作順利開展和各項業(yè)務正常運作的前提和條件，同時對配電的質(zhì)量要求也越來越嚴謹，因此建設接觸良好、長期運行可靠、規(guī)范的接地線是保證配電質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。機房的接地包括交流工作地、直流地、等電位接地、保護接地、抗靜電接地、防雷接地，對于建設接地系統(tǒng)目前雖然有統(tǒng)一的國標規(guī)范，但在實施過程中仍存在因環(huán)境、方法、技術工藝的差異等因素而產(chǎn)生效果上的優(yōu)劣性。那么在建設中必須本著“高標準嚴要求、安全可靠、經(jīng)濟實用”的原則，已達到更好的防護效果，確保網(wǎng)絡節(jié)點、服務器、數(shù)據(jù)中心以及重要的設備，能夠完全、平穩(wěn)的運行。

關鍵詞：地線 計算機房 土壤電阻率 防雷接地

中圖分類號：TP308 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（c）-0015-02

接地線具有雙面性，可以起到保護的作用，也會在使用不當時產(chǎn)生破壞效應；像帶電掛接接地線或帶地線送電的事故時有發(fā)生，因不規(guī)范接地線引發(fā)的事故也不在少數(shù)，江西某公司在浮選低壓配電室線路改造安裝母排的工作中，因未按規(guī)定裝設接地線，沒把可能來電的出線開關斷開，也未在斷電線路端裝接地線，在工作人員擅自合閘送電時導致另一工作人員雙相觸電嚴重，搶救無效死亡。另外在70年代東北某紡織廠發(fā)生一起由三個起因引起的火災案例，后經(jīng)消防等各單位分析確定也是因接地故障引起的火災。因地線建設不規(guī)范而引發(fā)事故的例子絕不在少數(shù)。所以建設一個良好的機房接地系統(tǒng)是非常重要的。一個好的接地系統(tǒng)是保證機房供電系統(tǒng)、電子信息系統(tǒng)以及計算機設備和人身安全的重要前提和保證。同時也有效防止寄生電容耦合的干擾及降低數(shù)個電路共同使用的接地阻抗所產(chǎn)生的噪聲電壓。筆者在本文中對如何建設好的“地線”及“地線”的重要性做了以下闡述

1 首先要明確標準地線的制作需要注意的問題

（1）制作地線的選址。選址是機房建設的前提，接地極時必須考慮遠離周圍主建筑物在5～10 m外，確保接地極和周圍建筑的避雷接地極相對獨立。接地線走線時必須遠離帶電發(fā)熱體。

（2）地址確定后，記得要測試土壤的電阻系數(shù)，盡量選電阻系數(shù)較小的土壤（如粘土型土壤），導電性能要好一些，也可以選擇堿性或鹽性的土質(zhì)，保證接地極周圍有充足的離子，若周圍土壤偏中性，則需要在接地極周圍放置爐灰、煤渣、木炭、草木灰等，以便接地極和土壤良好接觸，減少接地電阻。如果在處理后阻值還達不到（R≤1Ω）要求，可以通過化學降阻劑來降低土壤的電阻值。

各系統(tǒng)接地電阻應對照滿足表1中的要求。

①土壤電阻率的數(shù)值與土壤的結構性，緊密度、孔隙度、濕度、溫度等直接相關，在計算接地電阻時，應考慮季節(jié)變化對土壤結構的影響從而保證計算接地電阻的準確性。比如在采用四極法測量時，在地面插入4個電極，埋入深度保持一致，向外側電極施加電極I，電流由A流入，B返回，這時外電極產(chǎn)生的電流場在內(nèi)電極上產(chǎn)生電勢。用電位差計或高阻電壓表測量內(nèi)電極C和D之間的電位差（見圖1）。

四個電極在一條直線上排列，a1，a2為電流極A與電位極C、D間的距離；a3，a4為電流極B與電位極C、D間的距離。

當四個電極間距離相等時：P=2πaR。

②最常見的降阻劑有化學降阻劑和物理降阻劑兩大類。因化學降阻劑有污染水源及陰離子會腐蝕地網(wǎng)的缺陷，所以目前廣泛使用的是物理降阻劑（也稱長效型降阻劑），它是以非電解質(zhì)固體粉末作為導電材料，材料多源于地下礦物原料，無毒、無腐蝕，能滿足高穩(wěn)定性的接地要求。降阻劑的用量根據(jù)土壤的情況而定，在接地裝置中要考慮到面積效應。

③選好接地場址后，要對接地場址內(nèi)枯水季地下水位、雨季地下水位進行調(diào)查。在進行接地極施工的時候，接地極要保證在枯水季水位以下。

④一般來講每一個接地極之間的間距必須大于5 m，接地線埋入地下深淺度與場地的土質(zhì)有關，正常不應小于2 m。接地極使用的材料必須符合國家實施的技術標準，并有合格證件。接地材料一般采用熱鍍鋅的角鋼、圓鋼管、粗鋼筋、銅板、鐵板等作為地線打入地下；接地極之間的連線最好用鍍鋅扁鋼，地下的焊接點涂瀝青以防焊接點過早腐蝕、斷裂。建設的位置不應妨礙設備的拆卸與檢修。

⑤對于接地電阻每一個接地極都要連接起來測試，直到符合接地電阻的標準為止，對于接地極的數(shù)量不限，對于布置的形式優(yōu)先考慮扇形，如不能用，根據(jù)情況選擇適當?shù)姆绞絹聿贾谩?/p>

2 在國家標準《電子計算機機房設計規(guī)范》中有規(guī)定：電子計算機機房接地裝置的設置應滿足人身的安全及電子計算機正常運行和系統(tǒng)設備的安全要求。計算機房應采用以下4種接地方式

技術要求應參照GB50174-93《電子計算機機房設計規(guī)范》、GB2887-2000《電子計算機場地通用規(guī)范》和GB50057-94《建筑防雷設計規(guī)范》的規(guī)定，符合技術指標中的有關要求，有特殊要求的設備進行特殊處理。

（1）直流工作接地是計算機系統(tǒng)中數(shù)字邏輯電路的公共“電位參考點”，也稱邏輯接地和信號接地。邏輯電路一般工作電平低，信號幅度小，極易受到地電位差和外界磁場的干擾，所以需要良好的直流工作接地，以消除地電位差和磁場干擾帶來的影響，從而穩(wěn)定電路的電位。接地電阻應按計算機系統(tǒng)具體要求來確定，接地電阻應不大于1 Ω。機房直流工作接地目前有直流地懸浮和直流地接大地兩種，在直流地的接法有以下三種。

①串聯(lián)接地：在地板下鋪設一定截面積的青銅（或紫銅）帶。各設備把各自的直流地就近接在地板下的這條銅皮帶上。注意連接導線應與機殼絕緣。這種接法的優(yōu)點是實施簡單，缺點是因銅帶上的電流流向單一，阻抗不小，導致銅帶上各點電位存在差異。這種接法在簡單的接地系統(tǒng)中應用較多，一般應用于較小的系統(tǒng)中。endprint

②并連接地：按標準規(guī)范在地板下設置規(guī)定大小的銅板，然后用多股屏蔽軟線將機房內(nèi)各設備的直流地都接在此銅板地線上，銅板下要求墊絕緣材料，這種接法也叫匯集法，其優(yōu)點是各設備的直流地無電位差，可獲得較好的低頻接地；缺點是需要很多根地線，布線較混亂繁雜。

③網(wǎng)狀地：用一定截面積的銅帶，在地板下交叉排成600×600的網(wǎng)格，網(wǎng)格網(wǎng)眼的尺寸與防靜電地板尺寸保持一致，交叉點焊接或是壓接在一起，將機房各設備把自己的直流地就近連接在網(wǎng)格地線上。這種方法的優(yōu)點在于連接簡單，還包含了邏輯電位參考點一致的優(yōu)勢，同時也大大降低了計算機系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲和外部干擾；缺點是建設費用高，施工較復雜。此方法適用于計算機系統(tǒng)較大、網(wǎng)絡設備較多的大、中型計算機房。

（2）交流工作地，計算機、網(wǎng)絡設備是使用交流電的電氣設備，交流工作地的實施就是將中性點用絕緣導線串聯(lián)起來接到配電柜的中性線上，然后用接地母線將其接地，我國通用電氣規(guī)程規(guī)定，交流工作地的接地電阻不應大于4 Ω。

（3）安全保護地是將機房內(nèi)所有機柜的機殼用數(shù)根絕緣導線串聯(lián)起來，再用接地母線與大地相連。其作用就是在絕緣被擊穿時保護人身和設備的安全，還可防靜電、雷擊、EMI。優(yōu)點在于機殼接地時可使高頻干擾電壓形成低阻抗通路，防止其對電子電路的干擾。根據(jù)我國供電接線方式特點的不同，安全性接地有五種形式：tn-c系統(tǒng)、tn-s系統(tǒng)、tn-c-s系統(tǒng)、it系統(tǒng)、tt系統(tǒng)。目前，國內(nèi)外的計算機安全接地多采用tn-s系統(tǒng)和tt系統(tǒng)。安全保護地的接地電阻應不大于4 Ω，嚴禁將PE線與N線連接。

（4）防雷接地主要是用來向大地引泄雷電流的。使被保護物免遭直擊雷和感應雷等浪涌過電壓、過電流的危害。如果沒有合理與良好的接地裝置，所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來。避雷裝置就會成為引雷裝置，反而會造成人身、建筑物和設備的損壞。接地電阻不應大于1Ω。所以防雷接地應按現(xiàn)行國標50057《建筑物防雷設計規(guī)范》嚴格執(zhí)行。綜合防雷系統(tǒng)的設計（見圖2）。

①防雷分為防直擊雷和感應雷兩個方面。計算機機房的防雷工作主要是防感應

雷所引起的浪涌和有其他原因引起的過電壓。浪涌電壓可以從電源線或信號線線路傳播等途徑竄入電源設備。防雷工程重中之重是接地和引下線路的布線設計，此設計將會關系到防雷的效果和防雷器件是否起作用。最大限度地防御和減輕雷電災害可能造成的危害和損失。在防雷系統(tǒng)設置時應符合“均-分-屏-地”原則，“均”是均衡系統(tǒng)電位，“分”是逐級分別泄流，“屏”是加強屏蔽，“地”是規(guī)范的接地系統(tǒng)。

②雷電過電壓對系統(tǒng)及設備的損害主要通過三種方式進入。

第一，對直擊雷的防護由建筑物所裝避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線來完成；直擊雷經(jīng)過接閃器（如避雷針）引入地網(wǎng)中的電流、電壓的地電位升高，這一高電壓經(jīng)設備接地線引入電子設備造成地電位的反擊。可通過建筑物的主鋼筋，上端與接閃器（如避雷針、帶），下端與接地體相連接，中間可與各層均壓網(wǎng)或環(huán)形均壓帶可靠連接，對進入建筑物的各種金屬管線實施均壓等電位連接，對不能直接連接的帶電體通過電涌保護器做等電位連接。所有避雷針應采用避雷帶互相連接，防直擊雷的接地引下線沖擊接地電阻不應大于10Ω，防雷引下線材質(zhì)采用鍍鋅鋼材，焊接時采用雙面搭接焊，焊接長度不應小于鋼筋直徑的6倍。所有防雷裝置的各種金屬件必須鍍鋅，并保證鍍鋅層的均勻。

第二，雷電流沿引下線入地時，在引下線周圍產(chǎn)生磁場后各種金屬管（線）上經(jīng)感應面產(chǎn)生過電壓。可通過把電纜線槽及地線線槽的設計盡可能遠離建筑物立柱或橫梁的位置，電纜及地線的布放盡量集中在建筑物中部的防護措施。

第三，進出機房的通信線和電源線等在經(jīng)感應雷和直擊雷而加載的雷電壓及過流沿線竄入，入侵設備系統(tǒng)（見圖3）。通過了解雷電保護區(qū)的劃分要求，知道保護區(qū)的界面通過外部的防雷系統(tǒng)、建筑物的鋼筋泥凝土及金屬外殼等構成的屏蔽層而形成。電氣通道以及金屬管則通過這些界面，穿過各級雷電保護區(qū)的金屬構件必須在每一個穿過點做等電位連接。

③任何用電設備機房和所有防雷系統(tǒng)都必須通過一個良好的接地系統(tǒng)來達到泄去高電流從而達到保護建筑物內(nèi)用電設備及人身安全的作用。防雷接地系統(tǒng)大部分都是隱蔽工程，防雷接地裝置若不符合國家的防雷規(guī)范，不但起不到防雷保護作用，反而還會使內(nèi)部的電子設備處在危險的尷尬境地。所以施工前要熟悉國家標準、施工規(guī)范、設計要求。采取合理的設計及正確的技術施工，給建筑物內(nèi)的人和設備提供一個相對安全的環(huán)境。

以上對計算機房接地工程的重要性進行了闡述，計算機房接地系統(tǒng)貌似簡單實際上卻是一個非常復雜的系統(tǒng)工程。若地線處理不當，地電位反擊將會給系統(tǒng)造成危害；這就要求在地線建設過程中對地線的電阻值及連接方案、使用材料的配置等多方面要高標準嚴要求，建設良好的接地系統(tǒng)來保證人身以及設備、數(shù)據(jù)的安全，并建立好維護制度，定期檢查維護，以確保設備的安全運行和工作的順利開展。“地線”在計算機房建設中的工作還需我們在工作中不斷地去探索、總結經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 姜淼.淺談計算機房接地工程的重要性與設計思路[J].林業(yè)科技情報，2010（2）.

[2] 任曉萌，趙廣興，胡德恩，等.降阻材料在改善接地體系中的應用[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版，2013.

[3] 孟煥平，龍海珊.綜合布線系統(tǒng)接地設計[J].工程設計CAD與智能建筑，2000（3）.

[4] 胡紅堅，程寶安，高雙.淺析銀行計算機系統(tǒng)和信息安全問題[J].華南金融電腦，2004（1）.

[5] 肖建剛，朱衛(wèi)兵，鐘智.人行昆明中心支行計算機系統(tǒng)防雷及其工程實施[J]. 金融電子化，2000（5）.endprint