浅谈“地线”在计算机房建设中的重要作用

摘 要：随着电子化信息系统应用的不断深入和扩展，“计算机房”作为银行计算中心的弱电系统和数据存储、传输、设备控制中心的重要枢纽部分，其安全稳定运行已成为银行各项工作顺利开展和各项业务正常运作的前提和条件，同时对配电的质量要求也越来越严谨，因此建设接触良好、长期运行可靠、规范的接地线是保证配电质量的重要环节。机房的接地包括交流工作地、直流地、等电位接地、保护接地、抗静电接地、防雷接地，对于建设接地系统目前虽然有统一的国标规范，但在实施过程中仍存在因环境、方法、技术工艺的差异等因素而产生效果上的优劣性。那么在建设中必须本着“高标准严要求、安全可靠、经济实用”的原则，已达到更好的防护效果，确保网络节点、服务器、数据中心以及重要的设备，能够完全、平稳的运行。

关键词：地线 计算机房 土壤电阻率 防雷接地

中图分类号：TP308 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（c）-0015-02

接地线具有双面性，可以起到保护的作用，也会在使用不当时产生破坏效应；像带电挂接接地线或带地线送电的事故时有发生，因不规范接地线引发的事故也不在少数，江西某公司在浮选低压配电室线路改造安装母排的工作中，因未按规定装设接地线，没把可能来电的出线开关断开，也未在断电线路端装接地线，在工作人员擅自合闸送电时导致另一工作人员双相触电严重，抢救无效死亡。另外在70年代东北某纺织厂发生一起由三个起因引起的火灾案例，后经消防等各单位分析确定也是因接地故障引起的火灾。因地线建设不规范而引发事故的例子绝不在少数。所以建设一个良好的机房接地系统是非常重要的。一个好的接地系统是保证机房供电系统、电子信息系统以及计算机设备和人身安全的重要前提和保证。同时也有效防止寄生电容耦合的干扰及降低数个电路共同使用的接地阻抗所产生的噪声电压。笔者在本文中对如何建设好的“地线”及“地线”的重要性做了以下阐述

1 首先要明确标准地线的制作需要注意的问题

（1）制作地线的选址。选址是机房建设的前提，接地极时必须考虑远离周围主建筑物在5～10 m外，确保接地极和周围建筑的避雷接地极相对独立。接地线走线时必须远离带电发热体。

（2）地址确定后，记得要测试土壤的电阻系数，尽量选电阻系数较小的土壤（如粘土型土壤），导电性能要好一些，也可以选择碱性或盐性的土质，保证接地极周围有充足的离子，若周围土壤偏中性，则需要在接地极周围放置炉灰、煤渣、木炭、草木灰等，以便接地极和土壤良好接触，减少接地电阻。如果在处理后阻值还达不到（R≤1Ω）要求，可以通过化学降阻剂来降低土壤的电阻值。

各系统接地电阻应对照满足表1中的要求。

①土壤电阻率的数值与土壤的结构性，紧密度、孔隙度、湿度、温度等直接相关，在计算接地电阻时，应考虑季节变化对土壤结构的影响从而保证计算接地电阻的准确性。比如在采用四极法测量时，在地面插入4个电极，埋入深度保持一致，向外侧电极施加电极I，电流由A流入，B返回，这时外电极产生的电流场在内电极上产生电势。用电位差计或高阻电压表测量内电极C和D之间的电位差（见图1）。

四个电极在一条直线上排列，a1，a2为电流极A与电位极C、D间的距离；a3，a4为电流极B与电位极C、D间的距离。

当四个电极间距离相等时：P=2πaR。

②最常见的降阻剂有化学降阻剂和物理降阻剂两大类。因化学降阻剂有污染水源及阴离子会腐蚀地网的缺陷，所以目前广泛使用的是物理降阻剂（也称长效型降阻剂），它是以非电解质固体粉末作为导电材料，材料多源于地下矿物原料，无毒、无腐蚀，能满足高稳定性的接地要求。降阻剂的用量根据土壤的情况而定，在接地装置中要考虑到面积效应。

③选好接地场址后，要对接地场址内枯水季地下水位、雨季地下水位进行调查。在进行接地极施工的时候，接地极要保证在枯水季水位以下。

④一般来讲每一个接地极之间的间距必须大于5 m，接地线埋入地下深浅度与场地的土质有关，正常不应小于2 m。接地极使用的材料必须符合国家实施的技术标准，并有合格证件。接地材料一般采用热镀锌的角钢、圆钢管、粗钢筋、铜板、铁板等作为地线打入地下；接地极之间的连线最好用镀锌扁钢，地下的焊接点涂沥青以防焊接点过早腐蚀、断裂。建设的位置不应妨碍设备的拆卸与检修。

⑤对于接地电阻每一个接地极都要连接起来测试，直到符合接地电阻的标准为止，对于接地极的数量不限，对于布置的形式优先考虑扇形，如不能用，根据情况选择适当的方式来布置。

2 在国家标准《电子计算机机房设计规范》中有规定：电子计算机机房接地装置的设置应满足人身的安全及电子计算机正常运行和系统设备的安全要求。计算机房应采用以下4种接地方式

技术要求应参照GB50174-93《电子计算机机房设计规范》、GB2887-2000《电子计算机场地通用规范》和GB50057-94《建筑防雷设计规范》的规定，符合技术指标中的有关要求，有特殊要求的设备进行特殊处理。

（1）直流工作接地是计算机系统中数字逻辑电路的公共“电位参考点”，也称逻辑接地和信号接地。逻辑电路一般工作电平低，信号幅度小，极易受到地电位差和外界磁场的干扰，所以需要良好的直流工作接地，以消除地电位差和磁场干扰带来的影响，从而稳定电路的电位。接地电阻应按计算机系统具体要求来确定，接地电阻应不大于1 Ω。机房直流工作接地目前有直流地悬浮和直流地接大地两种，在直流地的接法有以下三种。

①串联接地：在地板下铺设一定截面积的青铜（或紫铜）带。各设备把各自的直流地就近接在地板下的这条铜皮带上。注意连接导线应与机壳绝缘。这种接法的优点是实施简单，缺点是因铜带上的电流流向单一，阻抗不小，导致铜带上各点电位存在差异。这种接法在简单的接地系统中应用较多，一般应用于较小的系统中。

②并连接地：按标准规范在地板下设置规定大小的铜板，然后用多股屏蔽软线将机房内各设备的直流地都接在此铜板地线上，铜板下要求垫绝缘材料，这种接法也叫汇集法，其优点是各设备的直流地无电位差，可获得较好的低频接地；缺点是需要很多根地线，布线较混乱繁杂。

③网状地：用一定截面积的铜带，在地板下交叉排成600×600的网格，网格网眼的尺寸与防静电地板尺寸保持一致，交叉点焊接或是压接在一起，将机房各设备把自己的直流地就近连接在网格地线上。这种方法的优点在于连接简单，还包含了逻辑电位参考点一致的优势，同时也大大降低了计算机系统的内部噪声和外部干扰；缺点是建设费用高，施工较复杂。此方法适用于计算机系统较大、网络设备较多的大、中型计算机房。

（2）交流工作地，计算机、网络设备是使用交流电的电气设备，交流工作地的实施就是将中性点用绝缘导线串联起来接到配电柜的中性线上，然后用接地母线将其接地，我国通用电气规程规定，交流工作地的接地电阻不应大于4 Ω。

（3）安全保护地是将机房内所有机柜的机壳用数根绝缘导线串联起来，再用接地母线与大地相连。其作用就是在绝缘被击穿时保护人身和设备的安全，还可防静电、雷击、EMI。优点在于机壳接地时可使高频干扰电压形成低阻抗通路，防止其对电子电路的干扰。根据我国供电接线方式特点的不同，安全性接地有五种形式：tn-c系统、tn-s系统、tn-c-s系统、it系统、tt系统。目前，国内外的计算机安全接地多采用tn-s系统和tt系统。安全保护地的接地电阻应不大于4 Ω，严禁将PE线与N线连接。

（4）防雷接地主要是用来向大地引泄雷电流的。使被保护物免遭直击雷和感应雷等浪涌过电压、过电流的危害。如果没有合理与良好的接地装置，所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来。避雷装置就会成为引雷装置，反而会造成人身、建筑物和设备的损坏。接地电阻不应大于1Ω。所以防雷接地应按现行国标50057《建筑物防雷设计规范》严格执行。综合防雷系统的设计（见图2）。

①防雷分为防直击雷和感应雷两个方面。计算机机房的防雷工作主要是防感应

雷所引起的浪涌和有其他原因引起的过电压。浪涌电压可以从电源线或信号线线路传播等途径窜入电源设备。防雷工程重中之重是接地和引下线路的布线设计，此设计将会关系到防雷的效果和防雷器件是否起作用。最大限度地防御和减轻雷电灾害可能造成的危害和损失。在防雷系统设置时应符合“均-分-屏-地”原则，“均”是均衡系统电位，“分”是逐级分别泄流，“屏”是加强屏蔽，“地”是规范的接地系统。

②雷电过电压对系统及设备的损害主要通过三种方式进入。

第一，对直击雷的防护由建筑物所装避雷针、避雷带、避雷网、避雷线来完成；直击雷经过接闪器（如避雷针）引入地网中的电流、电压的地电位升高，这一高电压经设备接地线引入电子设备造成地电位的反击。可通过建筑物的主钢筋，上端与接闪器（如避雷针、带），下端与接地体相连接，中间可与各层均压网或环形均压带可靠连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，对不能直接连接的带电体通过电涌保护器做等电位连接。所有避雷针应采用避雷带互相连接，防直击雷的接地引下线冲击接地电阻不应大于10Ω，防雷引下线材质采用镀锌钢材，焊接时采用双面搭接焊，焊接长度不应小于钢筋直径的6倍。所有防雷装置的各种金属件必须镀锌，并保证镀锌层的均匀。

第二，雷电流沿引下线入地时，在引下线周围产生磁场后各种金属管（线）上经感应面产生过电压。可通过把电缆线槽及地线线槽的设计尽可能远离建筑物立柱或横梁的位置，电缆及地线的布放尽量集中在建筑物中部的防护措施。

第三，进出机房的通信线和电源线等在经感应雷和直击雷而加载的雷电压及过流沿线窜入，入侵设备系统（见图3）。通过了解雷电保护区的划分要求，知道保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋泥凝土及金属外壳等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管则通过这些界面，穿过各级雷电保护区的金属构件必须在每一个穿过点做等电位连接。

③任何用电设备机房和所有防雷系统都必须通过一个良好的接地系统来达到泄去高电流从而达到保护建筑物内用电设备及人身安全的作用。防雷接地系统大部分都是隐蔽工程，防雷接地装置若不符合国家的防雷规范，不但起不到防雷保护作用，反而还会使内部的电子设备处在危险的尴尬境地。所以施工前要熟悉国家标准、施工规范、设计要求。采取合理的设计及正确的技术施工，给建筑物内的人和设备提供一个相对安全的环境。

以上对计算机房接地工程的重要性进行了阐述，计算机房接地系统貌似简单实际上却是一个非常复杂的系统工程。若地线处理不当，地电位反击将会给系统造成危害；这就要求在地线建设过程中对地线的电阻值及连接方案、使用材料的配置等多方面要高标准严要求，建设良好的接地系统来保证人身以及设备、数据的安全，并建立好维护制度，定期检查维护，以确保设备的安全运行和工作的顺利开展。“地线”在计算机房建设中的工作还需我们在工作中不断地去探索、总结经验。

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