家好，我是薛哥。機房防雷接地是一項很重要的工作，今天重點介紹一下。
防雷接地系統一直是數據機房關注的重點，技術日趨成熟。目前，雷電對設備的破壞途徑更加多樣化，破壞程度更加廣泛和深入。進入新發展階段，微電子網絡設備的普遍應用，使得防雷的問題顯得越來越重要。由于微電子設備具有高密度、高速度、低電壓、和低功耗等特性，這就使其對各種諸如雷電過電壓、電力系統操作過電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感。如果防護措施不力，隨時隨地可能遭受重大損失。值得我們關注的是雷電不僅僅破壞系統設備，更為重要的是使系統的通訊中斷、工作停頓、聲譽受損，其間接損失無法估量。
防雷接地系統必須從系統角度進行綜合防御，提供高效接閃體，安全引導雷電流入地面，完善低電阻地網，清除地面回路，進行電源浪涌沖擊防護和信號及數據線瞬變防護。
一、機房防雷接地系統的原理
接地是避雷技術最重要的環節，不管是直擊雷、感應雷還是其他形式的雷，最終還是把雷電流送入大地。因此，沒有合理而良好的接地裝置是不能可靠地避雷的。接地電阻越小，散流就越快，被雷擊物體高電位保持時間就越短，危險性就越小。對于計算機場地的接地電阻要求歐姆，并且采取共用接地的方法將避雷接地、電器安全接地、交流地、直流地統一為一個接地裝置。如有特殊要求設置獨立地，則應在兩地網間用地極保護器連接，這樣，兩地網之間平時是獨立的，防止干擾，當雷電流來到時兩地網間通過地極保護器瞬間連通，形成等電位連接。
二、機房防雷接地系統的組成
防雷接地系統是弱電精密設備及機房保護的重要子系統，主要由雷電接受裝置、引下線、接地線、接地體（級）、接地裝置、接地網、接地電阻組成。
1、雷電接受裝置
直接或間接接受雷電的金屬桿（接閃器），如避雷針、避雷帶（網）、架空地線及避雷器等。
2、引下線
用于將雷電流從接閃器傳導至接地裝置的導體。
3、接地線
電氣設備、桿塔的接地端子與接地體或零線連接用的正常情況下不載流的金屬導體。
4、接地體（極）
埋入土中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體。分為垂直接地體和水平接地體。
5、接地裝置
接地線和接地體的總稱。
6、接地網
由垂直和水平接地體組成的具有泄流和均壓作用的網狀接地裝置。
7、接地電阻
接地體或自然接地體的對地電阻的總和稱為接地裝置的接地電阻，其數值等于接地裝置對地電壓與通過接地體流入地中電流的比值。同時接地電阻也是衡量接地裝置水平的標志。
三、機房防雷設計
由于網絡集成系統防護點多、面廣，因此，為了保護建筑物和建筑物內各向電子網絡設備不受雷電損害或使雷擊損害降低到最低程度，應從整體防雷的角度來進行防雷方案的設計。現在都采取綜合防雷，綜合防雷設計方案應包括兩個方面：直擊雷的防護和感應雷的防護，缺少任何一方面都是不完整的，有缺陷的和有潛在危險的。同時防雷主要是從電源以及信號系統兩大方面進行。
1、直擊雷的防護
如果無直擊雷防護，按IEC1312的估算幾乎所有雷電流都流經進出建筑物的導體型線路（如電源線、信號線等）侵入設備，這樣的損害就非常之嚴重，因此做好直接雷擊防護是做感應雷擊防護的前提；直擊雷防護按照國標GB50057《建筑物防雷設計規范》設計和施工，主要使用避雷針、網、線、帶及良好的接地系統，其目的是保護建筑外部不受雷擊的破壞，給建筑物內的人或設備提供一個相對安全的環境。
2、電源系統的防護
統計數據資料表明，微電子網絡系統80%以上的雷害事故都是因為與系統相連的電源線路上感應的雷電沖擊過電壓造成的。因此，做好電源線的防護是整體防雷中不容忽視的一環。
3、信號系統的防護
盡管在電源和通信線路等外接引入線路上安裝了防雷保護裝置，由于雷擊發生在網絡線（如雙絞線）感應到過電壓，仍然會影響網絡的正常運行，甚至徹底破壞網絡系統。雷擊時產生巨大的瞬變磁場，在1公里范圍內的金屬線路，如網絡金屬連線等都會感應到極強的感應雷擊；另外，當電源線或通信線路傳輸過來雷擊電壓時，或建筑物的地線系統在瀉放雷擊時，所產生強大的瞬變電流，對于網絡傳輸線路來說，所感應的過電壓已經足以一次性破壞網絡。即使不是特別高的過電壓，不能夠一次性破壞設備，但是每一次的過電壓沖擊都加速了網絡設備的老化，影響數據的傳輸和存儲，甚至死機，直至徹底損壞。所以網絡信號線的防宙對于網絡集成系統的整體防宙來說。是非常重要的環節。
4、等電位連接
集成網絡系統主干交換機所在的中心機房應設置均壓環，將機房內所有金屬物體，包括電纜屏蔽層、金屬管道、金屬門窗、設備外殼以及所有進出大樓的金屬管道等金屬構件進行電氣連接，并接至均壓環上，以均衡電位。
5、接地
機房采用聯合接地可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網是有效防雷的關鍵。機房的聯合地網通常由機房建筑物基礎（含地樁）、環形接地（體）裝置、工作（電力變壓器）地網等組成。對于敏感的數據通訊設備的防雷，接地系統的良好與否，直接關系到防雷的效果和質量。如果地網不合要求，應改善地網條件，適當擴大地網面積和改善地網結構，使雷電流盡快地泄放，縮短雷電流引起的高過電壓的保持時間。以達到防雷要求。
A.電源防雷
電源系統防雷采用三級防雷的方式。對機房配電箱的防雷應采取不少于二級保護（細保護）， 既在機房的主配電箱的輸入一套安裝二級防雷器，在機房配電箱輸出端每一路安裝三級防雷器。即在配電柜中總開關前端安裝二級防雷器，這樣既節省空間，又起到了美觀、易維護的作用，并分別在市電配電柜、UPS配電柜各自的總開關前端安裝三級防雷器，以保護機房內的設備。
B.信號系統的防雷
（1）網絡傳輸線主要使用的是光纖和雙絞線。其中光纖不需要特別的防雷措施，但若室外的光纖是架空的，那么需要將光纖的金屬部分接地。而雙絞線屏蔽效果較差，因此感應雷擊的可能性比較大，應將此類信號線敷設在屏蔽線槽中，屏蔽線槽應良好接地；也可穿金屬管敷設，金屬管應全線保持電氣上的連通，并且金屬管兩端應良好接地。
（2）在信號線路上安裝信號防雷器，對防感應雷是一種行之有效的辦法。對于網絡集成系統，可在網絡信號線進入到廣域網路由器之前安裝專用信號防雷器；在系統主干交換機、主服務器以及各分交換機、服務器的信號線入口處分別安裝RJ45接口的信號防富器。信號防雷器的選型應綜合考慮工作電壓、傳輸速率、接口形式等。避雷器主要串接在線路的兩端設備的接口處。
a.服務器100M輸入端口處安裝單口RJ45端口信號避雷器, 以保護服務器。
b.24口網絡交換機串聯24口的RJ45端口信號避雷器 , 避免因雷擊感應或電磁場干擾沿雙絞線竄入而毀壞設備。
c.在DDN專線接收設備上安裝單口RJ11端口信號避雷器,保護DDN專線上的設備。
d.在衛星接收設備前端安裝同軸端口天饋線避雷器,以保護接收設備。
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言：
信號地（SG）是各種物理量的傳感器、信號源零電位以及電路中信號的公共基準地線（相對零電位）。
此處信號一般指模擬信號或者能量較弱的數字信號，易受電源波動或者外界因素的干擾，導致信號的信噪比（SNR）下降。特別是模擬信號，信號地的漂移，會導致信噪比下降；信號的測量值產生誤差或者錯誤，可能導致系統設計的失敗。
因此對信號地的要求較高，也需要在系統中特殊處理，避免和大功率的電源地、數字地以及易產生干擾地線直接連接。尤其是微小信號的測量，信號地通常需要采取隔離技術。
信號電路接地和電源接地的主要目的
1、保障人身和設備安全，防止電氣裝置絕緣損壞時外殼可能帶電，人觸及會有電擊危險；
2、系統運行需要，如交流電力系統的中性點接地、直流系統中的電源正極或中點接地。
信號電路接地的目的：
保證信號具有穩定的基準電位。
為使電子設備工作時有一個統一的參考電位，避免有害電磁場的干擾，使電子設備穩定可靠的工作，電子設備中的信號電路應接地，簡稱為信號地。
信號接地與電源接地有什么區別？
電源地主要是針對電源回路電流所走的路徑而言的，一般來說電源地流過的電流較大，而信號地主要是針對兩塊芯片或者模塊之間的通信信號的回流所流過的路徑，一般來說信號地流過的電流很小，其實兩者都是GND，之所以分開來說，是想讓大家明白在布PCB板時要清楚地了解電源及信號回流各自所流過的路徑，然后在布板時考慮如何避免電源及信號共用回流路徑，如果共用的話，有可能會導致電源地上大的電流會在信號地上產生一個電壓差（可以解釋為：導線是有阻抗的，只是很小的阻值，但如果所流過的電流較大時，也會在此導線上產生電位差，這也叫共阻抗干擾），使信號地的真實電位高于0V，如果信號地的電位較大時，有可能會使信號本來是高電平的，但卻誤判為低電平。
當然電源地本來就很不干凈，這樣做也避免由于干擾使信號誤判。所以將兩者地在布線時稍微注意一下，就可以。一般來說即使在一起也不會產生大的問題，因為數字電路的門限較高。
信號線屏蔽層接地方法及原理
屏蔽線的一端接地，另一端懸空。當信號線傳輸距離比較遠的時候，由于兩端的接地電阻不同或PEN線有電流，可能會導致兩個接地點電位不同，此時如果兩端接地，屏蔽層就有電流行成，反而對信號形成干擾，因此這種情況下一般采取一點接地，另一端懸空的辦法，能避免此種干擾形成。兩端接地屏蔽效果更好，但信號失真會增大。
請注意：兩層屏蔽應是相互絕緣隔離型屏蔽！如沒有彼此絕緣仍應視為單層屏蔽！
最外層屏蔽兩端接地是由于引入的電位差而感應出電流，因此產生降低源磁場強度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時所感應的電壓；
而最內層屏蔽一端接地，由于沒有電位差，僅用于一般防靜電感應。下面的規范是最好的佐證！
《GB 50217-1994電力工程電纜設計規范》——3.6.8 控制電纜金屬屏蔽的接地方式，應符合下列規定：
（1）計算機監控系統的模擬信號回路控制電纜屏蔽層，不得構成兩點或多點接地，宜用集中式一點接地。
（2）除（1）項等需要一點接地情況外的控制電纜屏蔽層，當電磁感應的干擾較大，宜采用兩點接地；靜電感應的干擾較大，可用一點接地。雙重屏蔽或復合式總屏蔽，宜對內、外屏蔽分用一點，兩點接地。
（3）兩點接地的選擇，還宜考慮在暫態電流作用下屏蔽層不致被燒熔。
《GB50057-2000建筑物防雷設計規范》——第6.3.1條規定：……當采用屏蔽電纜時其屏蔽層應至少在兩端等電位連接，當系統要求只在一端做等電位連接時，應采用兩層屏蔽，外層屏蔽按前述要求處理。
其原理是：1.單層屏蔽一端接地，不形成電位差，一般用于防靜電感應。2.雙層屏蔽，最外層屏蔽兩端接地，內層屏蔽一端等電位接地。此時，外層屏蔽由于電位差而感應出電流，因此產生降低源磁場強度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時所感應的電壓。
如果是防止靜電干擾，必須單點接地，不論是一層還是二層屏蔽。因為單點接地的靜電放電速度是最快的。
但是，以下兩種情況除外：
1、外部有強電流干擾，單點接地無法滿足靜電的最快放電。
如果接地線截面積很大，能夠保證靜電最快放電的話，同樣也要單點接地。當然了，真是那樣，也沒有必要選擇兩層屏蔽。
否則，必須兩層屏蔽，外層屏蔽主要是減少干擾強度，不是消除干擾，這時必須多點接地，雖然放不完，但必須盡快減弱，要減弱，多點接地是最佳選擇。比如，企業中的電纜橋架其實就是外屏蔽層，它是必須多點接地的，第一道防線，減小干擾源的強度。內層屏蔽層（其實，大家不會買雙層的電纜，一般是外層就是電纜橋架，內層才是屏蔽電纜的屏蔽層）必須單點接地，因為外部強度已經減少，盡快放電，消除干擾才是內層的目的。
2、外部電擊和防雷等安全的要求。
這種情況必須要兩層防護，外層不是用來消除干擾的，是出于安全的考慮的，保證人身和設備安全的，必須多點接地。內層才是防止干擾的，所以必須單點接地。
么地線？
地線，又稱避雷線，是指用來將電流引入大地的導線;電氣設備漏電時，電流通過地線進入大地。地線的符號是E(Earth);可分為供電地線、電路地線兩種。按我國現行標準，GB2681中第三條依導線顏色標志電路時，一般應該是相線—A相黃色，B相綠色，C相紅色。零線—淡藍色，地線是黃綠相間，如果是三孔插座，左邊是零線，中間(上面)是地線，右邊是火線。
簡單的說：接地線是電氣保護中的一種方式。它的作用是當你的電器設備漏電或感應帶電時能夠快速通過接地線將電流引入大地從而使設備外殼不再帶電，從而保證了人員后設備的安全。
例如：家用電器設備由于絕緣性能不好或使用環境潮濕,會導致其外殼帶有一定靜電，嚴重時會發生觸電事故。為了避免出現的事故可在電器的金屬外殼上面連接一根電線,將電線的另一端接入大地，一旦電器發生漏電時接地線會把靜電帶入到大地釋放掉。另外對于電器維修人員在使用電烙鐵焊接電路時，有時會因為電烙鐵帶電而擊穿損壞電器中的集成電路，這一點比較重要。使用電腦的朋友有時也會忽略主機殼接地，其實給電腦主機殼接根地線，在一定程度上可以防止死機現象的出現。
在電力系統中接地線：是為了在已停電的設備和線路上意外地出現電壓時保證工作人員的重要工具。按部頒規定,接地線必須是25mm2以上裸銅軟線制成。
在電器中：接地線就是接在電氣設備外殼等部位及時的將因各種原因產生的不安全的電荷或者漏電電流導出的線路。
通俗點說：接地可以防止用電設備表面的靜電或漏電對人造成點擊傷害，大功率電器尤其需要注意。
地線有什么作用？
接地線的作用是為了避免家用發生漏電時對人體的傷害而接的；把有可能帶電金屬殼上的電引到大地中，以免人觸到發生觸電事故。如果不接地，一旦設備發生漏電現象，人碰到帶電體，就有可能發生觸電事故。家用電接地線是保護人身安全的，防止家用電器漏電后人身觸電。不能防雷。
地線有兩種接地，分別是系統接地和保護接地。系統接地的任務是建立零電位參考點；保護接地的任務是保護人身安全。對于保護接地，它的任務是：
A）提供設備與接地體之間的的低阻抗連接，由此也降低了人身電擊傷害的危險；
B）給接地故障電流提供返回電源的低阻抗通路，使熔斷器或斷路器得以動作。
注意1：在TN系統下，單相接地故障電流被放大為相對N的短路電流，因此過電流保護裝置能夠執行保護操作；
注意2：我們來看上圖中左下角的兩張圖。
左圖中，我們看到當發生單相接地故障時，由于地線的電阻遠遠小于人體的接觸電阻，因此流過人體的電流被極大地減小了；右圖中，系統未接接地線，因此當發生單相接地故障時，人體由于接觸到了相電壓，因此受到電擊傷害的可能性極大。
C）給雷電感應電流提供低阻抗的對地泄放通路。
不接地線可能會導致哪些后果？
答：可能出現人身傷害事故。若電飯鍋的金屬外殼有接地，則當發生單相接地故障時，RCD和主開關都會跳閘保護，當然，主開關的保護電流會更大一些。若電飯鍋的金屬外殼未接地，則當發生單相接地故障時，RCD和主開關都不會跳閘保護，因而可能發生人身傷害事故。
電器設備的絕緣被損壞，外殼帶電，當人接觸設備外殼時，電流會流入人體，危及人的生命安全。如果設備外殼接了地線，泄漏的電流就通過地線流入了大地，人體接觸外殼也就沒有危險了。
只是地線與大地連接是要做地極的，而且要求地線與大地的接地電阻值不應大于4Ω。如果接地電阻值大于4Ω，人體接觸漏電設備的時候還是有危險的。
家庭做地極不是那么容易的事情，所以好多人就在潮濕的地方用1米5左右的鍍鋅角鐵打入地下，再引出線到室內就可以了。也有人將接地線連接到能可靠與大地相接觸的金屬管線如自來水管上，這些方法雖然不符合規范，但比沒有保護要好。
還有人在墻上打一顆釘子接線，這只能釋放設備上的靜電積聚，不能起保護作用。如儀器儀表電腦等精密設備有靜電的時候也會影響設備的正常工作，就可以接地線釋放靜電，這根地線就只要與房屋的墻壁或者地板接觸就可以了。
怎樣檢測家里是否接了地線？
方法1：只要看看入戶處是否有地線即可。
方法2：把RCD的輸出端相線快速對地短接一下，看看RCD是否動作。若沒有接地線，或者未做好接地線路i，則RCD不會動作。
接地方式有哪些？
接地的類型和作用不同的電路有不相同的接地方式，電子電力設備中常見的接地方式有以下幾種：
1、安全接地
安全接地即將高壓設備的外殼與大地連接。一是防止機殼上積累電荷，產生靜電放電而危及設備和人身安全，例如電腦機箱的接地，油罐車那根拖在地上的尾巴，都是為了使積聚在一起的電荷釋放，防止出現事故；二是當設備的絕緣損壞而使機殼帶電時，促使電源的保護動作而切斷電源，以便保護工作人員的安全，例如電冰箱、電飯煲的外殼。三是可以屏蔽設備巨大的電場，起到保護作用，例如民用變壓器的防護欄。
2、防雷接地
當電力電子設備遇雷擊時，不論是直接雷擊還是感應雷擊，如果缺乏相應的保護，電力電子設備都將受到很大損害甚至報廢。為防止雷擊，我們一般在高處（例如屋頂、煙囪頂部）設置避雷針與大地相連，以防雷擊時危及設備和人員安全。安全接地與防雷接地都是為了給電子電力設備或者人員提供安全的防護措施，用來保護設備及人員的安全。
3、工作接地
工作接地是為電路正常工作而提供的一個基準電位。這個基準電位一般設定為零。該基準電位可以設為電路系統中的某一點、某一段或某一塊等。當該基準電位不與大地連接時，視為相對的零電位。但這種相對的零電位是不穩定的，它會隨著外界電磁場的變化而變化，使系統的參數發生變化，從而導致電路系統工作不穩定。當該基準電位與大地連接時，基準電位視為大地的零電位，而不會隨著外界電磁場的變化而變化。但是不合理的工作接地反而會增加電路的干擾。
4、信號
信號地是各種物理量信號源零電位的公共基準地線。由于信號一般都較弱，易受干擾，不合理得接地會使電路產生干擾，因此對信號地的要求較高。
5、模擬地
模擬地是模擬電路零電位的公共基準地線。模擬電路中有小信號放大電路，多級放大，整流電路，穩壓電路等等，不適當的接地會引起干擾，影響電路的正常工作。模擬電路中的接地對整個電路來說有很大的意義，它是整電路正常工作的基礎之一。所以模擬電路中合理的接地對整個電路的作用不可忽視。
6、數字地
數字地是數字電路零電位的公共基準地線。由于數字電路工作在脈沖狀態，特別是脈沖的前后沿較陡或頻率較高時，會產生大量的電磁波干擾電路。如果接地不合理，會使干擾加劇，所以對數字地的接地點選擇和接地線的敷設也要充分考慮。
7、電源地
電源地是電源零電位的公共基準地線。由于電源往往同時供電給系統中的各個單元，而各個單元要求的供電性質和參數可能有很大差別，因此既要保證電源穩定可靠的工作，又要保證其它單元穩定可靠的工作。電源地一般是電源的負極。
8、功率地
功率地是負載電路或功率驅動電路的零電位的公共基準地線。由于負載電路或功率驅動電路的電流較強、電壓較高，如果接地的地線電阻較大，會產生顯著的電壓降而產生較大的干擾，所以功率地線上的干擾較大。因此功率地必須與其它弱電地分別設置，以保證整個系統穩定可靠的工作。
地線安裝
（1）掛接地線時：先連結接地夾，后接接電夾；拆除接地線時，必須按程序先拆接電夾，后拆接地夾。
（2）安裝：將接地軟銅線分相上雙眼銅鼻子固定在接地棒上的接電夾（接電夾有固定式和活動式）相應位置上，將接地線合相上的單眼銅鼻子固定在接地夾或地針上，構成一套完整的接地線。
（3）核實接地棒的電壓等級與操作設備的電壓等級是否一致。
（4）接地軟銅線有分相式和組合式，接地棒有平口式和雙簧鉤式線夾。
地線維護
1、使用攜帶型短路接地線前，應先驗電確認已停電，在設備上確認無電壓后進行。先將接地線夾連接在接地網或扁鐵件上，然后用接地操作棒分別將導線端線類擰緊在設備導線上。拆除短路接地線時，順序正好與上述相反。
2、裝設的短路接地線，它和帶電設備的距離，考慮到接地線擺的影響，其安全距離應不小于《電力安全工作規程》新規定的數值。
嚴禁不用線夾而用纏繞的方法進行接地短路。
3、懸掛點如有接地點，應用接地線夾或專用銅棒作接地連接;如無固定接地點可利用;則可用臨時接地點，接地極埋入地下深度應不小于0.6m。
4、攜帶型短路接地線應妥善保管。每次使用前，均應仔細檢查其是否完好，軟銅線無祼露，螺母不松脫，否則不得使用。
5、攜帶型短路接地線檢驗周期為每五年一次，檢驗項目同出廠檢驗。經試驗合格的攜帶型短路接地線在經受短路后，應根據經受短路電流大小和外觀檢驗判斷，一般應予報廢。
注意事項
1、工作之前必須檢查接地線。軟銅線是否斷頭，螺絲連接處有無松動，線鉤的彈力是否正常，不符合要求應及時調換或修好后再使用。
2、掛接地線前必須先驗電，未驗電掛接地線是基層中較普遍的習慣性違章行為，在懸掛時接地線道體不能和身體接觸。
3、在工作地點兩段兩端懸掛接地線，以免用戶倒送電、感應電的可能，深受其害的例子不少。
4、在打接地樁時，要撥能借地體能快速疏通事故大電流，保證接地質量。
5、要愛護接地線。接地線在使用過程中不得扭花，不用時應將軟銅線盤好，接地線在拆除后，不得從空中丟下或隨地亂摔，要用繩索傳遞，注意接地線的清潔工作。
6、新工作人員必須經過對接地線使用的培訓、學習，考核合格后，方能單獨從事接地線操作或使用工作。
7、按不同電壓等級選用對應規格的接地線。
8、嚴禁使用其它金屬線代替接地線。
9、現場工作不得少掛接地線或者擅自變更掛接地線地點。
10、接地線具有雙面性，它具有安全的作用，使用不當也會產生破壞效應，所以工作完畢要及時拆除接地線。帶接地線合開關會損壞電氣設備和破壞電網的穩定，會導致嚴重的惡性電氣事故。
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