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正确理解和测试信息技术设备的接地

发布时间:2020-01-14 14:34:20阅读:来源:拉力机设备

为了有效提高信息技术设备的电磁兼容性(EMC),系统中的设备、机柜、线缆桥架、金属管路、供电系统等都要求可靠接地。但实际工作中,对接地的认识和测试存在误解,直接影响设备运行甚至人身安全。本文根据国内外相关标准与规范中的规定,对电气设备的接地与等电位联结概念进行讨论,澄清一些模糊概念,并对信息技术工程中的接地测试提出解决方案。

正确理解电气设备,尤其是敏感的信息技术设备的“接地”概念,是工程施工与检测的基础。所谓“接地”是否意味着必须将设备地线“接入地球”?回答此问题之前,先回顾一个事实:飞行中的飞机、火箭、卫星、空间站(如图1所示),内部的电气设备地线是无法接入地球的(或称:接地电阻无穷大),但都能有很好的电磁兼容性,尤其在电磁环境恶劣的外太空。显然,“接地”并不意味着将系统接入地球,确保飞行器内敏感电气设备正常运行的,是可靠的屏蔽与“等电位联结”等措施。

图1 飞行中的空间站与地球间没有电气连接

1 标准与规范中是术语

谈及“接地”和“等电位联结”时,会遇到一些与之相关的名词和术语,现将标准或规范中的定义摘录如下。“建筑物接地系统综览(1)”(如图2所示)中示意性但清楚地显示了这些术语所指各部分在建筑物中的位置。

图2

1.1 接地

GB 50169-2006(1)2.0.5定义:将电力系统或建筑物电气装置、设施过电压保护装置用接地线与接地体连接,称为接地。

1.2 接地体(极)(如图2中标注9)

GB 50169-2006(2)2.0.1定义:埋入地中并直接与大地接触的金属导体,称为接地体(极)。

GB 16895.3(3)541.3.3定义:接地极——埋入特定的导电介质(如混凝土或焦炭)中,与地有电气接触的导电部分。

1.3 总接地端子(如图2中标注文字)

GB 16895.3(3)541.3.2定义:总接地端子(总接地母线)——电气装置接地配置的一部分,用于与若干接地用的导体实行电气连接的端子或母线。

1.4 接地导体(线)(如图2中标注8)

GB 50169-2006(2)2.0.3定义:电气设备、杆塔的接地端子与接地体或零线连接用的在正常情况下不载流的金属导体,称为接地线。

GB 16895.3(3)541.3.6定义:接地导体——总接地端子与接地极之间提供导电通路或部分导电通路的导体。

1.5 等电位联结(如图2中标注2、4、7,PE线及金属托架等)

ANSI/TIA 568-C.0-2009(4)定义:为形成导电通路而将金属部进行的永久连接,可确保电气连通性并有能力安全传导任何可能的附加电流。

2.正确理解接地和等电位联结的作用

GB 16895.17(5)附录B:《电磁兼容(EMC)措施》中提出的“避免电磁干扰入侵的基本技术举例”有:

◆ 采用电的或纠错的技术在信息技术装置或设备中提供内在抗干扰性能;

◆ 在干扰源与信息技术装置或设备间在电气上实行隔离;

◆ 在相关频率范围的设备之间实行等电位联结;

◆ 提供一个低阻抗的基准电位平面,使电位差减小,并提供屏蔽。

上述措施中强调的是“等电位联结”或“近似等电位联结”,而并未提及接大地(接地球)措施。

就整个建筑物而言,以大地(地球)电位为参考电位,建筑物电气装置接地(球)是为了泄放雷电电流和静电荷,通常称为“接大地”。

就建筑物(或离地飞行器)内部的电气系统而言,均以建筑物(或飞行器)内部等电位联结电位为参考电位,已与地球电位无关。所谓“接地”,应理解为将电气零电位参考点、保护导体、屏蔽层等纳入到等电位联结中,其目的是实现必要的电气功能和提高系统的电磁兼容性(EMC)。此时,如果等电位联结不可靠,即使建筑物接大地措施良好,也无法保证建筑物内电气设备正常运行;反之不然,离地飞行器就是最好的例子。

由此可知,当谈及接地措施与接地测试时,必须首先确认此措施是针对防雷还是电磁兼容,是“接大地”还是“等电位联结”。

3、接地电阻与测试

无论“接大地”还是“等电位联结”,其回路电阻是判断此类措施有效性的依据,一般统称为“接地电阻”,其区别在于:一个是接地极(图1中建筑物的“基础接地极”)与地球间所构成的回路电阻,一个是等电位联结导体间回路电阻。因此,当谈及“接地电阻”时,同样应区分所指——“接入大地的电阻”还是“接入等电位联结的电阻”;而且,要得到正确的接地电阻数值,还必须选择正确的测试位置和测试方法。

3.1 接地电阻的测试位置

3.1.1 “接大地”电阻的测试位置

根据“接大地”与“接地体(极)”定义,只有将仪表接至“建筑物基础接地极”(图2中标记“9”处),才能得到真实的“接大地”电阻值。其他测试位置得到的均为“等电位联结”体系中部分回路的导体电阻。

例如,如果将仪表接入“接地导体”(图2中标记“8”处),实际得到的是“总接地端子”上的所有等电位联结导体(图2中标记“7”处)并联电阻与建筑物的钢结构(图2中标记“2”处)所形成的回路(图8中的“回路1”)电阻,而并非“接大地电阻”。

3.1.2 等电位联结的导体回路电阻

正如前文反复强调的,对电气(子)设备电磁兼容性(EMC)起作用的是“等电位联结”。关于等电位联结导体(保护导体),在以下标准条款中有所规定:

GB 16895.3(3)543.2 注1:“在中国、意大利、英国和美国,按其地区或国家规程或标准,允许将电缆托盘和电缆梯架用作保护导体。”

GB 16895.17(5)548.3.1:“信息技术设备的功能接地可利用供电回路的保护导体。”

GB 16895.17(5)548.7:“电信电缆或电信设备的可导电屏蔽层、护套或铠装是等电位联结的组成部分。”

如本文3.1.1所述,相对“接大地电阻”而言,“等电位联结导体回路电阻”测试更容易,只要将仪表接入所需测试的设备地线导体(图8中的标注的“回路1、2、3”),即可得到相应阻值。

3.2 接地电阻的测试方法

严格意义的接地电阻,应将仪表(欧姆表)串联至被测回路中进行测试,但在实际工程现场,大多少情况不允许或不可能将接地系统断开后接入测试仪表。因此,工程中一般使用“辅助接地极法”和“电磁感应法”测试。

作者:美国理想工业中国有限公司北京代表处 任长宁 来源:千家综合布线网 声明:除非本站原创文章,其它转载和投稿的文章版权均归原作者所有,且不代表本站赞同其观点和看法。如版权人或相关方存在异议,请联系网站编辑:wanglq@

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