數(shù)據(jù)中心機(jī)房接地系統(tǒng)探討-維修電工論文

國家職業(yè)資格鑒定維修電工論文（國家職業(yè)資格一級）論文題目：數(shù)據(jù)中心機(jī)房接地系統(tǒng)探討姓名：身份證號：準(zhǔn)考證號：所在省市：所在單位：司二○一六年十一月二十日目錄摘要 2關(guān)鍵詞： 2前言 2第1章 機(jī)房接地分類 3第2章 機(jī)房接地探討 32.1防雷接地 32.2電源系統(tǒng)接地 62.3電氣保護(hù)接地 72.4防靜電接地 82.5信息系統(tǒng)接地 102.6電子設(shè)備接地 10第3章 結(jié)語 11參考文獻(xiàn)： 11數(shù)據(jù)中心機(jī)房接地系統(tǒng)探討冀XX（廣州市XXX有限公司，廣東，廣州）摘要數(shù)據(jù)中心機(jī)房的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否周密、合理，直接影響到服務(wù)器、交換機(jī)等機(jī)房電子設(shè)備的穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行，良好的接地系統(tǒng)是設(shè)備免遭浪涌過電壓侵害、電磁干擾和其他危害的保障。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心機(jī)房，防雷，接地，等電位聯(lián)結(jié)前言近些年中國的數(shù)據(jù)中心機(jī)房乘著通訊行業(yè)、電子商務(wù)的春風(fēng)得到了蓬勃高速發(fā)展，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的使用在政府機(jī)關(guān)辦公、個(gè)人生活、企業(yè)運(yùn)營等所占的比重越來越大，扮演著越來越重要的角色。中國制造2025是中國政府實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，國家戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)離不開數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展程度將會(huì)起到基礎(chǔ)性的決定作用。古語言：書籍是人類進(jìn)步的階梯，而現(xiàn)在我們完全可以說：網(wǎng)絡(luò)是人類發(fā)展的階梯。有網(wǎng)絡(luò)就有數(shù)據(jù)，有數(shù)據(jù)就需要有存儲數(shù)據(jù)的地方，數(shù)據(jù)的存儲就需要數(shù)據(jù)中心機(jī)房。數(shù)據(jù)中心機(jī)房作為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，為保障機(jī)房高利用率、低功耗、自動(dòng)化管理、設(shè)備安全、設(shè)備長期穩(wěn)定高效運(yùn)行等方面，需要考慮衡量方方面面的因素，包括交直流供電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、冷熱通道系統(tǒng)、消防火災(zāi)系統(tǒng)、布線、物理安全、防火措施和接地等。作為數(shù)據(jù)中心機(jī)房配電系統(tǒng)的從業(yè)人員，本文著重探討現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心機(jī)房接地系統(tǒng)。機(jī)房接地分類數(shù)據(jù)中心機(jī)房為了避免浪涌過電壓侵害、電磁干擾和其他危害，保障設(shè)備穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行，必須有良好的接地系統(tǒng)。機(jī)房接地形式有以下幾種：安全地（保護(hù)地）。利用大地建立統(tǒng)一的參考電位“零電位”或起屏蔽作用，它是為了保證人身及設(shè)備安全，把正常運(yùn)行時(shí)不帶電的金屬外殼（如機(jī)殼、面板）等進(jìn)行接地。安全地R要求不大于4歐姆。功率地（交流工作地）。它是電子設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、照明、風(fēng)機(jī)、指示燈等交流電源的工作地。工作地R要求不大于4歐姆。靜電地。設(shè)備移動(dòng)或物體在管道中移動(dòng)，因摩擦產(chǎn)生靜電，聚集在管道、容器和貯藏或加在設(shè)備上，形成很高的電位，對人身安全及對設(shè)備和建筑物都有危害。靜電接地，靜電一旦產(chǎn)生就導(dǎo)入地中，以消除其聚集的可能。屏蔽地。為了防止外界電磁場的干擾，防止電氣回路間因直接電磁耦合而產(chǎn)生相互干擾，將設(shè)備的屏蔽殼、設(shè)備內(nèi)外的屏蔽線以及屏蔽室的屏蔽體進(jìn)行接地。邏輯地（直流地、信號地）。計(jì)算機(jī)及一切微電子設(shè)備大部分采用cMos集成電路，工作于較低的直流電壓下，電子設(shè)備中各級電路電流的傳輸、信息轉(zhuǎn)換要求有一個(gè)參考的電位，這個(gè)電位可防止外界電磁場信號的侵入，常稱這個(gè)電位為“邏輯地”。為保證電子產(chǎn)品內(nèi)部數(shù)字電路具有穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位而設(shè)置的接地，是設(shè)備正常運(yùn)行所需要的地。一般直流地R要求不大于4歐姆。機(jī)房接地探討接地系統(tǒng)根據(jù)用途具體可分為防雷接地、電源系統(tǒng)接地、電氣保護(hù)接地、防靜電接地、信息系統(tǒng)接地、電子設(shè)備接地等幾種。2.1防雷接地建筑物的防雷措施分為外部防雷措施（防直擊雷）和內(nèi)部防雷措施（防感應(yīng)雷），外部防雷措施包括接閃器、引下線、屏蔽、集中接地裝置、共用接地系統(tǒng)等，內(nèi)部防雷措施包括防雷防浪涌保護(hù)器、屏蔽（隔離）、合理布線、等電位聯(lián)結(jié)、共用接地系統(tǒng)等。如下圖一所示。圖一數(shù)據(jù)中心機(jī)房建筑的防雷接地設(shè)計(jì)在選擇接閃器時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用避雷網(wǎng)形式。因?yàn)橐话汶姎庠O(shè)備允許的雷電脈沖較高，在采取了防雷措施后，可以將直擊雷與雷電波侵入的雷害的概率降低很多；而微電子設(shè)備非常靈敏，耐壓水平很低，一般只有10V左右，對雷擊電磁脈沖極為敏感，易受到電磁干擾和損壞。雷擊電磁脈沖因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生，并且可以通過電源線、天線、信號線的耦合被引入微電子設(shè)備，是微電子設(shè)備損壞的主要原因。如果僅按照一般建筑進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，機(jī)房電子設(shè)備受雷擊的損壞率就很高。數(shù)據(jù)中心機(jī)房建筑的防雷接地設(shè)計(jì)在布置引下線時(shí)，應(yīng)沿建筑物四周設(shè)置而避免采用中間柱的柱內(nèi)主筋作為引下線。這是因?yàn)樵陔娮有畔⑾到y(tǒng)接地時(shí)，通常采用單點(diǎn)接地系統(tǒng)，將接地基準(zhǔn)點(diǎn)在建筑物的中心部位引到建筑物底部的接地板上，如防雷引下線設(shè)置在四周則可以減少引下線產(chǎn)生的強(qiáng)磁場的干擾。數(shù)據(jù)中心機(jī)房建筑的接地裝置的設(shè)置、等電位連接即是防雷系統(tǒng)的一部分，也是接地系統(tǒng)的一部分。建筑物防雷系統(tǒng)、接地系統(tǒng)相互連接、相互配合、相輔相成。防雷接地、電源系統(tǒng)接地、電氣保護(hù)接地、防靜電接地、信息系統(tǒng)接地等采用共用接地系統(tǒng)，可同時(shí)利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋作為接地極，其接地電阻一般在1歐姆以下。對于信息系統(tǒng)的接地，以往普遍認(rèn)為信息系統(tǒng)的接地系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，與建筑物絕緣，國外稱其為絕緣接地方式。但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)獨(dú)立的接地系統(tǒng)不利于過電壓保護(hù)，這是因?yàn)楫?dāng)建筑物接閃雷電流后，建筑物的電壓很高，而信息設(shè)備的“信號地”是與建筑物20m以外的大地相連，其電位比防雷接地裝置低得很多，設(shè)備電壓在雷擊時(shí)維持在“信號地”電位水平，二者之間的電位差通過電容的耦合作用，將耐壓能力很低的電子器件損壞。近年來，很多國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)不主張信息設(shè)備采用獨(dú)立的接地裝置，推薦采用共用接地系統(tǒng)。GB50057—94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確指出：“每幢建筑物本身應(yīng)采用共用接地系統(tǒng)”，即將建筑物內(nèi)的各種接地都統(tǒng)一接到建筑物的基礎(chǔ)上或室外的接地裝置上。當(dāng)該建筑物遭受雷擊時(shí)，電力系統(tǒng)的電壓和電子設(shè)備工作接地的電壓同時(shí)上升，保持了設(shè)備的工作電壓不變，使微電子設(shè)備在雷擊時(shí)可正常工作。如圖二所示。數(shù)據(jù)中心機(jī)房建筑的防雷接地設(shè)計(jì)應(yīng)重視電源系統(tǒng)供電線路的浪涌保護(hù)器配合。無論直擊雷、傳導(dǎo)雷、感應(yīng)雷、操作過電壓的發(fā)生，都可能造成供電線路浪涌過電壓，直接危害到電子設(shè)備的正常運(yùn)行。如圖三所示。為避免浪涌過電壓對電子設(shè)備的危害，應(yīng)采用相應(yīng)等級的浪涌保護(hù)器與內(nèi)部防雷措施相配合，浪涌保護(hù)器保護(hù)等級劃分如圖四所示。機(jī)房電源分配列柜的浪涌保護(hù)器放電電流引下線應(yīng)就近與柜體外殼連接，連接線應(yīng)短而粗，長度應(yīng)不大于0.5米。圖二圖三圖四2.2電源系統(tǒng)接地?cái)?shù)據(jù)中心機(jī)房接地優(yōu)先考慮TN-S系統(tǒng)，如圖五所示：變壓器中性點(diǎn)接地，系統(tǒng)的保護(hù)線與中性線完全分開，這種方式對供電、保護(hù)、經(jīng)濟(jì)合理性等均十分有利。對于距離較遠(yuǎn)的機(jī)房，常采用帶PE線的五芯電力電纜予以供電，距離超過50m以上的建筑須按規(guī)范要求重復(fù)接地。圖五2.3電氣保護(hù)接地當(dāng)采用TN-S系統(tǒng)時(shí)，電氣設(shè)備不帶電的金屬外露部分與電力網(wǎng)的接地點(diǎn)采用直接電氣連接。數(shù)據(jù)中心機(jī)房中電氣設(shè)備主要包括電源分配列柜DPF和電源分配單元PDU，電源系統(tǒng)的保護(hù)接地應(yīng)與不帶電的金屬外露部分直接電氣連接；當(dāng)活動(dòng)門板上有電氣儀表和開關(guān)等，跨接的保護(hù)地線截面積應(yīng)不小于供電電源線截面積。當(dāng)帶電相線因絕緣損壞時(shí)，通過設(shè)備外殼構(gòu)成該故障相對地線的單相短路，利用很大的短路電流，使線路上的保護(hù)裝置（如熔斷器、低壓斷路器等）迅速動(dòng)作，切斷電路，從而消除人身觸電危險(xiǎn)。在機(jī)房內(nèi)，配電柜柜體、設(shè)備機(jī)柜柜體應(yīng)采用16mm2以上接地導(dǎo)線與機(jī)房內(nèi)等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)格相連；為進(jìn)一步避免設(shè)備機(jī)柜柜體存在電位差，應(yīng)采用2條16mm2以上接地導(dǎo)線分別于柜體的斜對角引線與機(jī)房內(nèi)等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)格相連。機(jī)房內(nèi)各個(gè)部位的電位都相等，可以保證機(jī)房內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生反擊電壓，同時(shí)可以降低雷電電磁脈沖產(chǎn)生的干擾。如圖六所示。圖六保護(hù)接地問題不容忽視，無論在設(shè)計(jì)過程還是施工過程中，都應(yīng)切實(shí)把保護(hù)接地落實(shí)到位。應(yīng)進(jìn)行保護(hù)接地的物體主要包括：變壓器、高壓開關(guān)柜、配電柜、控制屏等的金屬框架或外殼；電力線路的金屬保護(hù)管或橋架、接線盒外殼、鎧裝電纜外皮等。保護(hù)接地的連接線可采用扁鋼或銅導(dǎo)線，要求形成可靠的電氣通路。等電位聯(lián)結(jié)是各類建筑物電氣設(shè)計(jì)中一項(xiàng)不可缺少的工作，有總等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)兩種。所謂總等電位連接是在建筑物的電源進(jìn)戶處將PE干線、接地干接、總水管、總煤氣管、采暖和空調(diào)立管等相連接，從而使以上部分處于同一電位。總等電位連接是一個(gè)建筑物或電氣裝置在采用切換故障電路防人身觸電措施中必須設(shè)置的。所謂局部等電位連接則是在某一局部范圍內(nèi)將上述管道構(gòu)件作再次相同連接，它作為總等電位連接的補(bǔ)充，用以進(jìn)一步提高用電安全水平。2.4防靜電接地靜電主要由不同物質(zhì)相互摩擦而產(chǎn)生，通信機(jī)房的靜電危害不容忽視。首先，很多電子設(shè)備及儀器對靜電電壓比較敏感，靜電會(huì)影響其正常工作甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤；其次，由靜電產(chǎn)生的高電壓會(huì)引起人身觸電；另外，當(dāng)靜電嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起火花放電，嚴(yán)重的會(huì)造成火災(zāi)事故。為了消除靜電所產(chǎn)生的危害，就必須采取措施。消除靜電的方法很多，但最簡單和最有效的辦法是采取接地措施。數(shù)據(jù)中心機(jī)房中對所有會(huì)產(chǎn)生靜電的設(shè)備都應(yīng)保證可靠接地，為了防止積聚在設(shè)備和人身上的靜電荷達(dá)到危險(xiǎn)電位，在主要生產(chǎn)場合采用了防靜電地板。這種地板的防護(hù)材料中分布有銅線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，這些金屬網(wǎng)絡(luò)彼此形成電氣通路，用于防靜電地板的靜電傳導(dǎo)。作為電氣設(shè)計(jì)配合，可采用預(yù)制的銅帶網(wǎng)格+支架的方法如圖七所示，或采用銅編織網(wǎng)將支架相互連接的方案如圖八所示，然后再與相互絕緣的等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)格多點(diǎn)重復(fù)連接如圖九所示。防靜電地板支撐邊緣為導(dǎo)電部分，與支架橫梁接觸良好，不需要采用接地線將防靜電地板金屬線與支架相連，亦可相隔幾塊地板采用接電線將其連接。通過防靜電地板與等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)格聯(lián)結(jié)，以使靜電通過等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)格沿接地裝置引下線流向接地極。圖七圖八圖九2.5信息系統(tǒng)接地?cái)?shù)據(jù)中心機(jī)房中均采用了集中監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)置了綜合布線系統(tǒng)，用于設(shè)備的監(jiān)控和管理。另外，機(jī)房中還設(shè)置了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。這就涉及到信息系統(tǒng)的接地問題。根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，在信息系統(tǒng)接地的設(shè)計(jì)中，采用S型等電位連接網(wǎng)絡(luò)。在信息設(shè)備較集中的部位，如數(shù)據(jù)中心機(jī)房、弱電豎井等設(shè)置接地基準(zhǔn)點(diǎn)，此基準(zhǔn)點(diǎn)與建筑物的共用接地系統(tǒng)連接，信息系統(tǒng)的所有金屬組件，如各種箱體、殼體、機(jī)架等通過等電位連接線與基準(zhǔn)點(diǎn)連接，設(shè)備之間的所有線路和電纜當(dāng)無屏蔽時(shí)宜按星形結(jié)構(gòu)與各等電位連接線平行輻射，以免產(chǎn)生感應(yīng)環(huán)路。2.6電子設(shè)備接地電子設(shè)備地線大致分為：數(shù)字地（邏輯地）、模擬地、電源地、機(jī)殼地（屏蔽地）。電子設(shè)備內(nèi)部數(shù)字地、模擬地一般不能直接連接，僅在系統(tǒng)一點(diǎn)上把兩種“地”采用0歐姆電阻連接，避免信號干擾。數(shù)字地、模擬地嚴(yán)禁與電源地直接連接，電源回路的電平一般在市電范圍（AC220V±10%），遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù)字電路、模擬電路的工作電平3.3-15.5V（15.5V一般用于232接口通訊的最高電平）。當(dāng)設(shè)備本身發(fā)生漏電或遭遇強(qiáng)電磁場干擾時(shí)，數(shù)字電路、模擬電路會(huì)受此噪聲干擾導(dǎo)致錯(cuò)誤動(dòng)作，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致機(jī)器毀損。尤其電源本身可遭遇浪涌、過壓擊穿等故障更可導(dǎo)致其瞬時(shí)電平遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其正常電平。因此為確保安全，一般數(shù)字電路、模擬電路的工作地均會(huì)與設(shè)備的電源地、機(jī)殼地等隔離或者采用不同的接地系統(tǒng)。機(jī)殼地一般接交流供電電源的保護(hù)地線，再采用短而粗的導(dǎo)線與地相連，一般采用6mm2的銅線與設(shè)置在設(shè)備附近的專門的接地母排連接，然后再與等電位接地網(wǎng)格連接起來，接地電阻要求不超過4歐姆，不僅可以防止操作人員觸電（機(jī)殼與大地、人體等電位），還可以減少對外電磁輻射和增加電子設(shè)備的抗干擾能力。結(jié)語數(shù)據(jù)中心機(jī)房接地系統(tǒng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，與防雷系統(tǒng)接地密不可分。接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)是建立在聯(lián)合接地、均壓等電位基礎(chǔ)上的，起到保護(hù)人身安全、保障設(shè)備安全運(yùn)行的作用。由于機(jī)房地理位置千差萬別，在實(shí)際項(xiàng)目工程中要結(jié)合現(xiàn)場條件，因地制宜，才能找到行之有效的辦法，制定出最合理的接地方案。隨著各種先進(jìn)的接地技術(shù)（例如放熔焊接技術(shù)等）及產(chǎn)品（例如等電位免接地防雷器等）將源源不斷地涌現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)必將會(huì)有新的進(jìn)步。參考文獻(xiàn)：【1】楊峰，淺淡通信機(jī)房的接地設(shè)計(jì)，2006年第23卷第6期.基于單片機(jī)和DSP的卷繞控制器數(shù)據(jù)采集和通訊設(shè)計(jì)基于MSP430單片機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)監(jiān)控器的設(shè)計(jì)基于CPLD/FPGA和單片機(jī)的爆速儀設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的晶閘管中頻感應(yīng)電源的研制基于十六位單片機(jī)的電力設(shè)備故障在線監(jiān)測裝置的設(shè)計(jì)與算法研究基于SPCE061A單片機(jī)的語音識別系統(tǒng)的研究基于PIC單片機(jī)的生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)裝置的研究基于MotorolaMC68HC08系列單片機(jī)演示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與INTERNET互連的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)測控系統(tǒng)AVR8位嵌入式單片機(jī)在車載全球定位系統(tǒng)顯示終端中的應(yīng)用基于AVR單片機(jī)的250WHID燈電子鎮(zhèn)流器的研究基于單片機(jī)的TCP/IP技術(shù)研究及應(yīng)用基于P87C591單片機(jī)的CAN總線應(yīng)用層協(xié)議的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對二級倒立擺的控制C8051FXXX系列單片機(jī)仿真器的研制基于80C196MC單片機(jī)控制的變頻調(diào)速及配料控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的膠印機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)研究基于凌陽單片機(jī)的二次壓降全自動(dòng)測量儀的研制基于單片機(jī)的超聲測距系統(tǒng)基于MOTOROLA單片機(jī)的專用電池組智能充電儀全站儀動(dòng)態(tài)測量的研究以及其與單片機(jī)在軌道式龍門吊實(shí)時(shí)檢測中的應(yīng)用一種基于80C196KC單片機(jī)的新型電子負(fù)載的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的對講系統(tǒng)的研究開發(fā)基于單片機(jī)的微波加熱瀝青路面再生修復(fù)機(jī)溫度控制器的開發(fā)與研究基于單片機(jī)ATmega128的嵌入式工業(yè)控制器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的壓電閉環(huán)微位移控制系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的高壓靜電除塵整流設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用W78E58單片機(jī)的酸堿濃度檢測技術(shù)基于單片機(jī)的糧庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的微型軸流式血泵外磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究基于AVR單片機(jī)的電動(dòng)自行車控制系統(tǒng)研究基于PIC單片機(jī)的配電網(wǎng)綜合參數(shù)測控儀研究全自動(dòng)包裝機(jī)的單片機(jī)控制研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的Java虛擬機(jī)研究與設(shè)計(jì)基于智能傳感器和單片機(jī)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)基于DSP和單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的在線測試技術(shù)的研究分散式智能測控終端的研制——基于單片機(jī)的大容量固態(tài)存儲技術(shù)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的定尺飛鋸切割機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)HYPERLINK"/detail.