网络机房设备及电源的接地系统的设计及实践[讨论][...

网络机房设备及电源的接地系统的设计及实践
前言：
机房网络设备及电源由于自身结构的特点和工作特性所限，在复杂多样的电磁环境中工作，极易受到各种干扰源的影响，
以致出现网络连接失败，网络速度低（掉包），电源不稳定，无法通过测试，等故障。采用接地技术，是保正机房设备
及电源可靠工作的一个极为重要的措施，也是保正机房设备及电源安全稳定运行的重要手段。

1接地系统的分类

目前在我国应用的各种弱电设备及电源的接地种类繁多，归纳起来可分为以下几类：
（1）给电源系统供电电源中性点的工作地：指稳定的供电系统中性点的接地，一般设在配电机房内，除采用三相动力电
的大型机房，中小型机房一般不设。
（2）电源及网络设备的防雷保护接地：指在雷雨季节为防止雷电浪涌的保护接地。一般须配防雷器等设备且电源和
网络各有不同（如须要资料请up我另文贴出）须指出的是由于电源是外线进户故受到雷击的可能比网络大得多，为防
止雷电浪涌通过地线窜到网络故电源及网络设备的防雷保护接地须分开埋设，严禁连到一起。
（3）电源系统的安全保护接地：指为防止接触电压及跨步电压危害人身和设备的安全，设置的接地，如网络机房的配
电柜外壳的接地，UPS外壳的接地等，一般在作机房的配电时已在配电柜内做好了接点接上即可。
（4）电源系统的直流地（又叫逻辑地，工作地）它为网络设备的各个部分，各个环节提供稳定的基准电位。这个地
可以接大地，也可以仅仅是一个公共点，即系统地处于悬浮工作的状态，称之为浮空地。
（5）网络系统的屏蔽地：指为抑制各种干扰信号设置的接地，如网线的屏蔽层，桥架，网络机柜，镀锌穿线管等的接
地。
尽管电源及网络设备是由不同公司生产的，各公司对接地的种类规定及接地电阻的要求不尽相同，但都比较严格并有越
来越高的趋势。为了避免诸“地”间相互干扰上述几种“地”都应设置各自独立的接地网络。其接地线必须采用绝缘铜
导线连接到统一的接地点，以形成一个共同的电位点并原则上有低于1欧姆的接地电阻。

2网络机房设备及电源的接地系统的设计原则

在网络机房设备及电源的接地系统的设计中必须遵循一点接地的原则。因系统由多台网络设备构成整个系统必须在一处
地。但系统接地线和接地电阻都不可能为零，尤其是在高频和瞬变状态下更是如此，另外当有大电流从接地点流入大地
时，接地点及其附近大地电位升高，如多点接地则会出现接地点间的电位差，形成干扰。即使是同一台设备的系统地也
应遵守一点接地的原则，否则就会形成接地回路，各点之间的接地电位差将会形成干扰被引入其他电路。为了研究上述
各种接地系统间的关系，分析接地体系的诸多因素及降低接地电阻的有效途径和具体方法我查阅了大量国内外文献发现
近年来“自动化弱电装置接地工程学”作为一门崭新的学科已受到电工学领域的重视，也为网络机房设备及电源的接地
系统的研究奠定了理论基础。
各种电源及网络设备的接地种类及接地的技术指标要求因生产厂家及设备功能不同而不同。接地对电源及网络设备安全
可靠工作起到至关重要的作用，不同的地有不同的处理技术，下面介绍网络机房设备及电源所遵循的接地处理原则。

2.1一点接地与如多点接地原则的应用

就五类网络布线技术规范而言,在网络布线中布线和其他设备间的电感显得并不严重，为了避免形成接地回路建议采用一
点接地的原则，及上述各种接地系统各自一点接地。如采用HFC网或微波设备进行远程连接，因缆线和设备工作在较高
频率，也可采用多点接地，其接地线长度不要超过波长的1/20（仅用于屏蔽地）但要注意各接地系统点的距离和接地电阻
要平衡。

2.2浮空地与真正接地的比较

浮空地是指系统的各个接地端与大地不相连。这种方法简单,但是对于与地的绝缘电阻要求较高,一般要求大于50兆欧姆,
否则由于绝缘电阻下降,会导致干扰。此外浮空地易引起静电干扰。真正接地指系统的各个接地端与大地相连。只要接地
良好，这种方式的抗干扰能力是比较强的。但是接地的工艺复杂，一旦接地不良也会导致干扰。

3接地电阻的构成

任何厂家的电源及网络设备,都对其产品的接地电阻作出了严格的要求。在设计接地系统时要以厂家的技术要求来作为设计
接地系统的依据。由此分析接地系统及电阻的构成，以便设计中在主要环节采取相应措施以达到最优化的设计和最好的接
地性能。
（1）接地引线电阻：指由接地体到设备接地点这段引线的电阻,其电阻与引线的几何尺寸和材质有关。
（2）接地体（水平接地体，垂直接地体）本身的电阻，接地体接地体的几何尺寸和材质有关。
（3）接地体表面与土壤的接触电阻，其电阻与土壤的性质，颗粒，含水量与接地体的接触面积和接触的紧密程度有关。
（4）从接地体开始向远处（20m）扩散电流所经过的路径土壤的电阻，及散流电阻，决定散流电阻的主要因素是土壤的
含水量，HP值。

4降低接地电阻的主要措施

接地电阻虽由四部分构成，但前两部分所占接地电阻的比例较小，起决定作用的是接触电阻和散流电阻，故降低接地电阻
应从这俩部份入手，从接地体的最佳埋设深度，接地的工艺，不等长接地技术及化学降阻剂等方面来讨论降低接触电阻和
散流电阻的方法。

4.1垂直接地体的最佳埋设深度

垂直接地体的最佳埋设深度,是指能使散流电阻尽可能小,又容易达到的埋设深度。决定垂直接地体的最佳埋设深度应考虑
到三维地网的因素。所谓三维地网是指接地体的最佳埋设深度与接地网的等值半径处于同一数量级的接地网（及埋设深度
与等值半径之比大于1/10）在可能的范围了内埋设深度应尽可能取最大值，但并不是埋设深度越深越好，如果把垂直接地
体近似为半球接地体，其电阻为：

R=p/2*3.14r=p/2*3.14*L
式中:p---土壤的电阻率
L----垂直接地体的最佳埋设深度
从式中可见,R与L成反比,为使R减小,L越大越好，但对式中偏微分:

aR/aL=-p/2*3.14*L2
可以得出,随着L的增大,降阻率aR/aL与L2成反比下降,当增大L到一定程度后,基本上呈现饱和状态,降阻率已趋于零。垂直
接地体的最佳埋设深度不是固定的，在设计中应按接地网的等值半径，区域内的地质状况来确定，一般取1.5m----3.5m之间
为宜。

4.2接地的工艺

先沿房基找一处湿度较大的地区用地阻表测出当地的接地电阻率p用地阻表的俩根探针在前述等值半径内测出,记算出垂直
接地体的最佳埋设深度及接地体组的个数,然后用HP试纸测出当地土壤的HP值,如当地土壤的HP值大于6则须采取一些措施,防
止接地体及连接线的腐蚀以达到技术规范中25年安全使用的要求。如“阴极保护法”等。然后埋入接地体加入化学降阻剂接
好连接线，用地阻表测出接地电阻，如达到标准即可投入使用。

4.3不等长接地技术

由于在接地网中各单一接地体埋设的间距一般仅等于各单一接地体长度的俩倍左右,此时电流流入各单一接地体时,受到相互
的制约阻止电流的流散,及增加了一接地体散流电阻，这种影响电流流散的现象,称为屏蔽作用。由于屏蔽作用，接地体的散
流电阻并不等于各单一接地散流电阻的并联值，此时接地体组的散流电阻为：
Ra=RL/nq

式中：    RL-----单一接地体的散流电阻。
      n-------接地体组并联单一接地体的个数。
      q-------接地体的利用系数，它与地体的形状和位置有关。
从理论上讲，距离接地体20m处为电气上的“地”，即俩个接地体间距大于40m时可以认为接地体的利用系数q为1。但在接地网
的接地体布置上，很难作到俩个接地体相距40m，为解决在设计实践与理论分析中的矛盾，采用不等长接地技术，以便取得良好
的效果。不等长接地技术，即为各垂直接地体的长度各不相等，在接地体的布置上，采取两长一短或一长两短以使接地体组间的
屏蔽作用减小到最小程度。不等长接地技术从理论到实践中应用，都较好的解决了单一接地体间的屏蔽作用问题，提高了单一接
地体的利用系数，降低了接地体组的散流电阻。

4.4化学降阻剂的应用

化学降阻剂的降阻机理是,在液态下从接地体向外侧土壤参出,若干时间固化后起到增大散流电极接触面积的作用。因降阻剂本身
是一种良好的导体,将它用于接地体与土壤之间,一方面能够与金属接地体紧密接触,减小接地体与土壤之间的接触电阻,形成足够
大的电流流通截面积,另一方面,它能向周围土壤参透,降低土壤的电阻率,在接地体周围形成一变化的低电阻区域.显著扩大接地
体的等效直径和有效长程,对降低接地电阻和散流电阻有明显效果。如JZG-20型长效防腐降阻剂的使用寿命可达20年以上，在其
寿命周期内性能稳定，不需维护保养，仍能具有良好的电解质性能和吸水性，保持良好的物理化学性能。

5结束语

网络机房设备及电源的接地系统的设计，要根据网络机房设备及电源设备的技术要求和所处地区的地理，地质条件，采取不同的
措施以达到最好的性能价格比，它涉及地质，电磁场理论，电气测量，应用化学，钻探技术，施工技术等多门学科，仍有很多不
明之处希望能和各位大虾讨论。我也许是在搬门弄斧，不足之处望各位大虾海涵，希望本文对各位有用。

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