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接地与联结技术

 king9413 2014-02-12

什么是接地?
  接地 (Grounding/Earthing)是指把设备的金属壳体或线路中的某一点用导体与大地连接在一起, 形成电气通路。目的是让电流易于流到大地, 因此接地电阻越小越好。
    接地至关重要,接地主要能够实现以下功能:
    1、 保证人身安全及设备安全。正确的接地能够防止雷击或者设备漏电、静电放电等意外情况对设备和人身的伤害。因此,基于安全角度,无论是屏蔽布线系统还是非屏蔽布线系统都需要接地。
    2、保证网络系统信号正常工作。网络系统在工作时容易受到外界的噪音干扰,通过接地保证网络系统信号稳定、可靠。
    3、 保证电磁兼容性能(EMC)。网络系统在工作时,同时也能够对外辐射信号,通过接地保网络系统与其他信息系统能够和谐共处,降低相互干扰。
什么是等电位联结 ( Equipotential Bonding)?
     仅有接地是不够的,接地网络系统如果存在多个接地系统,由于接地电极(Grounding Electrode)的大小、长度、粗细、形状、埋设深度、周围地理环境(如平地、沟渠、坡地土壤湿度、质地等)等不同,每个接地点对地电压也会不同,从而导致接地回路(grouding loop) 。
    等电位联结 ( Equipotential Bonding) 是指把建筑物内所有的接地系统,用电气联结或焊接的方法联结起来使整座建筑物成为一个连续的、可靠的等电位联结网络(Bonding Network),防止和设备与设备之间、系统与系统之间可能存在的电位差,确保设备和操作人员的安全。
    等电位联结导体(BC) 长度应该尽量短,以减少阻抗。等电位联结导体(Bonding Conductor,简称BC)可以采用圆形导体、金属条/带或者金属编织网。当传输高频信号时,同样截面积的圆形导体比扁平的金属条/带或者金属编织网的趋肤现象(Skin Effect)更加明显,因此, 对于工作频率高于10MHZ高频信号,建议采用扁平的金属条 (带) 或金属编织网。如果采用扁平金属条/带,长(L):宽 (W) 比值须小于5:1。下面是常见的等电位联结金属条/带

通信系统接地
  基于设备安全和人身安全考虑,无论非屏蔽系统还是屏蔽系统都必须接地。通信系统接地包含以下几个方面
接入间(Telecommunication Entrance Room)接地
    接入间(TEF) 主要用来连接、汇集楼内外的网络, 进入接入间的通信线缆应该进行两级防雷过压保护
    通信系统总接地排(Telecommunications Main Grounding Busbar ,简称TMGB) 一般安装在接入间内, 一级防雷过压保护器必须联接到TMGB上
    TMGB 的位置应该考虑尽量减少互联导体的长度, 尽量减少互联导体的拐弯
    联结导体与电源线之间的距离至少保持300mm(1ft)
    TMGB 的位置应该尽量靠近通信设备, 如果通信设备没有安装在TEF内,TMGB 的位置应该尽量靠近主干布线
    如果接入的线缆为屏蔽或金属结构, 必须联接到TMGB 上
   其他设备如多路复用器(MUX), 光纤配线架金属表面必须联接到TMGB 上通信系统总接地排(TMGB)要求
   通信系统总接地排(TMGB)作为大楼接地系统(grounding electrode system)的延伸,一般每栋建筑物都只有一个通信系统总接地排(TMGB),
   通信系统总接地排(TMGB)应采用带绝缘层的铜导线,其最小截面尺寸为6mm厚X100mm宽,长度可视工程实际需要而定。
    通信系统总接地排(TMGB)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。

 

配线间接地
    建筑物每层楼的配线间必须安装一个通信接地排(Telecommunication Grounding Bar,简写为TGB)
    机房内所有的带金属外壳的设备包括交流设备接地排(ACEG) 、管道、桥架、水管、机柜必须用绝缘铜导线并行联结到配线间通信接地排(TGB)上。
    配线间接地排(TGB)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。
    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。
    对于大形建筑物,每个配线间可以安装多个配线间接地排(TGB)
    TGB的位置应该尽量靠近网络布线主干
    TGB的位置应该尽量减少等电位联结导体(BC)的长度
配线间等电位联结导体(BC )要求
    等电位联结导体(BC)须为铜质绝缘导线,其截面应不小于16mm2, 导体直径不小于 6 AWG (4mm)之间
    等电位联结导体(BC)应采用绿色护套.
    等电位联结导体(BC)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
    等电位联结导体(BC)不能采用串联方式联结
    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。
    等电位联结导体(BC)须贴有标签,标签应该贴在方便易读的位置
设备间/数据中心机房接地
    对于设备间/数据中心机房,由于设备比较密集,设备工作频率较高,为了提供一个理想的系统参考电位平面(System Reference Potential Plane,简称SRPP),设备间/数据中心机房须采用更严格的网状等电位联结网络(MESH-BN)。
    通常在设备间/数据中心机房活动地板下安装信号参考网格(Signal Reference Grid,简称SRG),所有的金属表面的设备如机柜/架、金属线槽/管通过就近联结到信号参考网格(SRG),因而能够保证在高频信号(10MHZ以上的信号)下所有接地的设备位于同一个电位。
    信号参考网格(SRG)要求
    信号参考网格(SRG)须用扁平铜条,宽度至少2英寸(5cm)厚度至少 26AWG(0.4mm)
    信号参考网格(SRG)水平距离应该在2ft-10ft之间(0.6m-3m)
    信号参考网格(SRG)可以采用裸铜条,建议采用带绝缘层的铜条/带,与设备联结部位须剥除绝缘层。

    由于设备间/数据中心机房活动地板下安装信号参考网格(SRG)安装成本较高,如果设备间/数据中心机房中安装有带金属底座的防静电活动地板,可以利用活动地板下的金属底座相互联结形成信号参考网格(SRG),一般每4-6个金属底座相互联结,网格的水平距离不超过3m,等电位联结导体截面积一般至少为10mm2。

设备间/数据中心机房等电位联结导体(BC)要求
    信号参考网格(SRG)到设备(机柜/架、水管、HVAC(采暖通风与空调)、活动地板金属底座等)的等电位联结导体直径至少为6AWG(4mm)
    设备间/数据中心机房信号参考网格(SRG)到TGB的接地导体直径至少为1 AWG(7.3mm)
    等电位联结导体(BC)应采用绿色绝缘护套.
机柜/机架接地
    配线间每个机柜/架都必须分别采用并行方式接到通信接地排(TGB)上以确保接地是连续的,可靠的。
    如果建筑物没有采用TN-S配电系统,机柜/架到通信接地排接地导体直径至少为3 AWG (5.8mm),最大长度不超过13ft(4m),如果长度增加,联结导体直径也需要随之增加。
    如果建筑物采用TN-S配电系统,机柜/架到通信接地排接地导体直径至少为6AWG (4mm),最大长度不超过13ft(4m),如果长度增加,联结导体直径也需要随之增加。
设备/配线架接地
    为确保机柜/架内的每个设备/配线架接地连续可靠,每个机柜/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/配线架采用并行联结的方式联结到接地排。
    如果机柜/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/配线架也可以直接联结到通信接地排(TGB)。
    如果设备/配线架表面采用绝缘涂层,接地部位绝缘漆必须去掉
    等电位连接导体(BC)直径至少为6AWG (4mm)
    等电位联结导体(BC)应采用绿色绝缘护套.

工作区子接地
  通信系统接地通常只需要在配线间接地,工作区信息插座不需要再联结到等电位接地网(BN)。 原因是两端的网络设备已经具有保护接地(PE),当两端的网络设备通电时,实际上相当于工作区设备接地。


 
通信系统配线间接地示意图

接地主干(TBB)
    接地互联主干( Telecommunication Bonding Backbone,简称TBB),是由总接地排TMGB引出,延伸至每个楼层通信间接地排TGB,TBB 的主要目的是实现楼层通信间接地排TGB的等电位联结
    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。
    接地互联主干应为绝缘铜芯导线,最小截面应不小于16mm2,导体直径界于  3-6 AWG (6mm-4mm)之间。
    当在接地干线上,其接地电位差大于1Vrm@S(有效值)时,楼层配线间应单独用接地干线接至主接地排。
接地互联主干互联导体(TBBIBC)
    当建筑物中使用两个或多个垂直接地互联主干时,为了保证接地互联主干之间电位相等,接地干线之间每隔三层及顶层需用接地互联主干互联导体(Telecommunications Bonding Backbone Interconnecting Bonding Conductor ,简称TBBIBC)相联结。
    接地互联主干互联导体(TBBIBC)的直径须与接地干线(TBB)相同,导体直径界于 3-6 AWG (6mm-4mm)之间

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