电力通信信息系统防雷接地设计研究

　　本文旨在通过某一供电大楼的例子来详细了解和分析该栋大楼的通信系统和信息系统防雷设计的差异性，从而更进一步的对通信信息系统中防雷接地设计存在的缺陷进行探讨，得出最终的结论。

　　以某一供电大楼展开分析，首先对该大楼的楼层结构进行说明，该栋建筑物共7层，整个通信系统，包括所有涉及到的光纤、交换机、电源设备以及电信通道等设备都处在其中的第6层，而信息系统，包括其中的服务器、交换机、计算机和电源设备等都处在该栋楼的第2层。整栋供电大楼在其内部进行综合布线，对于大楼的接地系统则是严格按照《电力系统调度实时计算机运行管理规程》中相应的要求SD209-87D，将两部分非常重要的接地系统，即工艺设备接地系统和计算机网络接地系统分开设计，成为两个独立的部分。其中，电气工艺设备接地系统也是该栋供电大楼的综合接地系统，是通过分析和设计后对楼中一些纵横走向的钢筋进行可靠焊接，之后再与各个楼层的均压带连接起来成为一个整体后与整栋大楼的环形接地网连接，这样形成的接地系统便将大楼内部所有通信设备的工作接地，屏蔽接地以及保护接地和防雷接地综合到一起，最终形成一个笼式均压体，能有效对雷电灾害起到防护作用。另外，计算机系统中的保护接地和屏蔽接地是被连接在上述的工艺设备接地系统中的。此外，计算机系统的工作接地系统是另外单独设计独立存在的。在设计时，首先应该将各个机房的所用的接地铜排网通过使用瓷瓶将其与供电大楼的楼板隔绝，形成一种绝缘现象，然后利用ZR-VV22-1-2X70铜芯聚乙烯绝缘电力电缆将各处的铜排网互连，然后再用同型号的3X150的绝缘电力电缆将互连后的接地系统连入楼外的接地装置。该接地装置单独设置，与大楼的距离设置为16米，整个接地装置的核心是用长达100m的铜棒，考虑到接地系统中的接地电阻要小于1欧姆，可以采用铜芯的电缆，电缆截面为3X150m2。

　　一、提出问题

　　将计算机的工作接地系统设计成独立的接地系统可以更大程度的降低其他电气部分对计算机系统的干扰，提高计算机逻辑地电位运行的准确性。例如，很早之前的DEC公司生产的计算机因为对接地有特殊的要求，因此对该系统设置独立的接地装置很有必要。随着科学技术的不断进步，现代计算机网络技术也得到了很大的发展，从计算机网络系统抗干扰的角度来说，其相应的接地要求也变的比较宽松。另外，现代化建筑的结构变得复杂，高度也不断增加，处在建筑物内的人群内心对雷电灾害变的越来越担心，同时这些人对整个计算机系统的接地有了更新的认识，一般而言，更高的建筑物遭受雷击的利率相对来说更大，一旦该建筑物遭受雷击，大楼中出现的反击过电压瞬间可以达到几千上万伏甚至更高，如果大楼在均压方面设计合理到位，遭受雷击的大楼内部所有的设备和人员都处在相同的电位上，因此不会对其造成损害。但是，大楼的均压设计不合理就会在雷击的瞬间在大楼内部产生很大的电位差，从而引发一系列严重的后果。本文中涉及的供电大楼按前面所述的，其计算机的工作接地装置独立存在，且与大楼中的工艺设备接地系统相距16m，这样在大楼遭受雷击时，两处的接地装置会产生很大的电势差，最终造成计算机及其相连接的通信设备被击穿，更严重的会带来人员的伤亡。因此对于通信信息系统的防雷接地设计应该重视。

　　二、对计算机接地规范以及规定的简单介绍和分析

　　1.接地规范和规定的简单介绍

　　计算机接地设计涉及到的规定和规范种类较多，本文主要概括以下几点：

　　(1)系统所具有的接地点必须是稳定和可靠的。若对系统接地电阻没有作出具体的数值要求，其值一般不能高于2欧姆。对于组成计算机的接地网络在选用时也存在两种情况：一种是若现存的电气接地网络的电阻可以直接满足所需的计算机接地系统时可以直接使用现有的电气接地网，将其作为所需的计算机接地网络。另外一种情况则是现存的电气接地网络不符合电阻的要求或者对还没有该接地系统有特殊的要求，此种情况下计算机接地网必须独立设计，且独立的接地网应与其他部分的动力或者防雷接地网的距离保持在10m以上。

　　(2)对于电力系统中的计算机机房的交流工作、直流工作以及安全保护和防雷等四个方面的接地可以考虑共用一组接地装置，最后整个系统的电阻应该按这四个中的最小值来确定。如果上述四种接地中的防雷接地需要单独进行接地装置的设置时，另外三种接地也可以考虑使用同一组接地装置。这样形成的系统的接地电阻值不能大于其中的最小值，在设置接地装置的过程中应该严格执行现行国家标准《建筑防雷设计规范》中的要求，正确的采取防止反击的措施。

　　(3)对于综合布线系统中的涉及到一些设备、电缆等必须接地，例如有源设备的正极或者外壳，以及干线屏蔽电缆层和连通的接地线等，并且，这些接地方式都应该采用联合的形式，例如，当出现同一楼层既设置有避雷带又设置有均压网时，这两个部分应该彼此相连，使该栋大楼最终形成的接地系统是一个笼式的均压体。该种情况形成的接地系统中的电子值不应该超过1欧姆。

　　2.接地规范和规定的分析

　　最早开始的计算机接地规范和规定中对计算机的接地装置的要求主要是针对接地电阻是否满足要求来决定接地的类型。若满足要求则可以选择和电气部分共用一套接地装置，若不满足要求则应该将接地装置单独设计。在一些已经安装完成的事例中，因为计算机多处在大楼的内部，考虑到其受到雷击的可能性非常小，因此将安装过程中的重点放在了系统的抗干扰性上，这样就出现了很多独立接地系统。但是，近些年来，随着对抗干扰性能的研究逐步加深，计算机中的大部分产品都具有了很强的抗干扰性，新出的一些国际规范中也提倡对交流、直流、安全保护和防雷四个方面的接地共用一套接地装置。这也说明了现代计算机接地的规范和规定已经逐步开始重视接地系统对大楼各系统雷击灾害的防护。

　　3.对接地装置的要求

　　对接地装置的要求主要是针对计算机公司而言的，但是不同的公司对适应其计算机系统的接地装置的要求各有不同，但是综合各方面的意见发现最终形成的意见有如下两种：第一是以IBM公司为代表的小型机因为对接地有特殊的要求，所以无需考虑单独设置专门的接地装置。而另一种则是以DEC公司为代表的对计算机接地系统有着严格的要求，首先是必须配备专用的接地装置，接下来是必须将该抓住用接地装置中的单一接地点作为零电位的参考点，同时对整个系统的接地电阻也要求必须小于1Ω。

　　三、分析防雷接地设计存在的缺陷和危险

　　现在，我们开始分析上述供电大楼在受到雷击灾害时会遭受多大的影响。首先，考虑该供电大楼的接地电阻并根据相应的系数和大楼所处位置的年均雷暴天数以及雷电流的幅值得出的电压大概为8000V。电压数值很高，但该供电大楼采取了均电位的设计方案，因此不会对计算机系统和工作人员带来什么危险。但是，当接地装置独立设计且距离大楼接地装置16 m时，按相应的计算公式且考虑到各部分存在的电位衰减情况可以得出此时的电位为4500V，这就与大楼的接地电位形成了3500V的电势差，该种情况的出现可能对大楼内部的电气设备和人身安全造成不同程度的损害。由此也可以知道将计算机工作接地与供电大楼接地装置分开设置可能为大楼带来很严重的危害。

　　四、结论

　　由有上述分析可以得出如下的结论：

　　(1)越高的建筑物遭受雷击的概率越大，并且将计算机工作接地与供电大楼接地装置分开设置可能为大楼带来很严重的危害。

　　(2)使用联合接地的方式对供电大楼的内部的通信、 计算机设备等具有很好的防护雷击灾害的作用。

　　(3)接地电阻越小越好，正常情况下应小于1欧姆，提高系统抗干扰能力的同时还能降低雷击灾害造成的电位差。

　　作者：吴张超 来源：中国科技博览 2016年7期