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電力通信信息系統防雷接地設計研究論文
本文旨在通過某一供電大樓的例子來詳細了解和分析該棟大樓的通信系統和信息系統防雷設計的差異性，從而更進一步的對通信信息系統中防雷接地設計存在的缺陷進行探討，得出最終的結論。
以某一供電大樓展開分析，首先對該大樓的樓層結構進行說明，該棟建筑物共7層，整個通信系統，包括所有涉及到的光纖、交換機、電源設備以及電信通道等設備都處在其中的第6層，而信息系統，包括其中的服務器、交換機、計算機和電源設備等都處在該棟樓的第2層。整棟供電大樓在其內部進行綜合布線，對于大樓的接地系統則是嚴格按照《電力系統調度實時計算機運行管理規程》中相應的要求SD209-87D，將兩部分非常重要的接地系統，即工藝設備接地系統和計算機網絡接地系統分開設計，成為兩個獨立的部分。其中，電氣工藝設備接地系統也是該棟供電大樓的綜合接地系統，是通過分析和設計后對樓中一些縱橫走向的鋼筋進行可靠焊接，之后再與各個樓層的均壓帶連接起來成為一個整體后與整棟大樓的環形接地網連接，這樣形成的接地系統便將大樓內部所有通信設備的工作接地，屏蔽接地以及保護接地和防雷接地綜合到一起，最終形成一個籠式均壓體，能有效對雷電災害起到防護作用。另外，計算機系統中的保護接地和屏蔽接地是被連接在上述的工藝設備接地系統中的。此外，計算機系統的工作接地系統是另外單獨設計獨立存在的。在設計時，首先應該將各個機房的所用的接地銅排網通過使用瓷瓶將其與供電大樓的樓板隔絕，形成一種絕緣現象，然后利用ZR-VV22-1-2X70銅芯聚乙烯絕緣電力電纜將各處的銅排網互連，然后再用同型號的3X150的絕緣電力電纜將互連后的接地系統連入樓外的接地裝置。該接地裝置單獨設置，與大樓的距離設置為16米，整個接地裝置的核心是用長達100m的銅棒，考慮到接地系統中的接地電阻要小于1歐姆，可以采用銅芯的電纜，電纜截面為3X150m2。
一、提出問題
將計算機的工作接地系統設計成獨立的接地系統可以更大程度的降低其他電氣部分對計算機系統的干擾，提高計算機邏輯地電位運行的準確性。例如，很早之前的DEC公司生產的計算機因為對接地有特殊的要求，因此對該系統設置獨立的接地裝置很有必要。隨著科學技術的不斷進步，現代計算機網絡技術也得到了很大的發展，從計算機網絡系統抗干擾的角度來說，其相應的接地要求也變的比較寬松。另外，現代化建筑的結構變得復雜，高度也不斷增加，處在建筑物內的人群內心對雷電災害變的越來越擔心，同時這些人對整個計算機系統的接地有了更新的認識，一般而言，更高的建筑物遭受雷擊的利率相對來說更大，一旦該建筑物遭受雷擊，大樓中出現的反擊過電壓瞬間可以達到幾千上萬伏甚至更高，如果大樓在均壓方面設計合理到位，遭受雷擊的大樓內部所有的設備和人員都處在相同的電位上，因此不會對其造成損害。但是，大樓的均壓設計不合理就會在雷擊的瞬間在大樓內部產生很大的電位差，從而引發一系列嚴重的后果。本文中涉及的供電大樓按前面所述的，其計算機的工作接地裝置獨立存在，且與大樓中的工藝設備接地系統相距16m，這樣在大樓遭受雷擊時，兩處的接地裝置會產生很大的電勢差，最終造成計算機及其相連接的通信設備被擊穿，更嚴重的會帶來人員的傷亡。因此對于通信信息系統的防雷接地設計應該重視。
二、對計算機接地規范以及規定的簡單介紹和分析
1.接地規范和規定的簡單介紹
計算機接地設計涉及到的規定和規范種類較多，本文主要概括以下幾點：
(1)系統所具有的接地點必須是穩定和可靠的。若對系統接地電阻沒有作出具體的數值要求，其值一般不能高于2歐姆。對于組成計算機的接地網絡在選用時也存在兩種情況：一種是若現存的電氣接地網絡的電阻可以直接滿足所需的計算機接地系統時可以直接使用現有的電氣接地網，將其作為所需的計算機接地網絡。另外一種情況則是現存的電氣接地網絡不符合電阻的要求或者對還沒有該接地系統有特殊的要求，此種情況下計算機接地網必須獨立設計，且獨立的接地網應與其他部分的動力或者防雷接地網的距離保持在10m以上。
(2)對于電力系統中的計算機機房的交流工作、直流工作以及安全保護和防雷等四個方面的接地可以考慮共用一組接地裝置，最后整個系統的電阻應該按這四個中的最小值來確定。如果上述四種接地中的防雷接地需要單獨進行接地裝置的設置時，另外三種接地也可以考慮使用同一組接地裝置。這樣形成的系統的接地電阻值不能大于其中的最小值，在設置接地裝置的過程中應該嚴格執行現行國家標準《建筑防雷設計規范》中的要求，正確的采取防止反擊的措施。
(3)對于綜合布線系統中的涉及到一些設備、電纜等必須接地，例如有源設備的正極或者外殼，以及干線屏蔽電纜層和連通的接地線等，并且，這些接地方式都應該采用聯合的形式，例如，當出現同一樓層既設置有避雷帶又設置有均壓網時，這兩個部分應該彼此相連，使該棟大樓最終形成的接地系統是一個籠式的均壓體。該種情況形成的接地系統中的電子值不應該超過1歐姆。
2.接地規范和規定的分析
最早開始的計算機接地規范和規定中對計算機的接地裝置的要求主要是針對接地電阻是否滿足要求來決定接地的類型。若滿足要求則可以選擇和電氣部分共用一套接地裝置，若不滿足要求則應該將接地裝置單獨設計。在一些已經安裝完成的事例中，因為計算機多處在大樓的內部，考慮到其受到雷擊的可能性非常小，因此將安裝過程中的重點放在了系統的抗干擾性上，這樣就出現了很多獨立接地系統。但是，近些年來，隨著對抗干擾性能的研究逐步加深，計算機中的大部分產品都具有了很強的抗干擾性，新出的一些國際規范中也提倡對交流、直流、安全保護和防雷四個方面的接地共用一套接地裝置。這也說明了現代計算機接地的規范和規定已經逐步開始重視接地系統對大樓各系統雷擊災害的防護。
3.對接地裝置的要求
對接地裝置的要求主要是針對計算機公司而言的，但是不同的公司對適應其計算機系統的接地裝置的要求各有不同，但是綜合各方面的意見發現最終形成的意見有如下兩種：第一是以IBM公司為代表的小型機因為對接地有特殊的要求，所以無需考慮單獨設置專門的接地裝置。而另一種則是以DEC公司為代表的對計算機接地系統有著嚴格的要求，首先是必須配備專用的接地裝置，接下來是必須將該抓住用接地裝置中的單一接地點作為零電位的參考點，同時對整個系統的接地電阻也要求必須小于1Ω。
三、分析防雷接地設計存在的缺陷和危險
現在，我們開始分析上述供電大樓在受到雷擊災害時會遭受多大的影響。首先，考慮該供電大樓的接地電阻并根據相應的系數和大樓所處位置的年均雷暴天數以及雷電流的幅值得出的電壓大概為8000V。電壓數值很高，但該供電大樓采取了均電位的設計方案，因此不會對計算機系統和工作人員帶來什么危險。但是，當接地裝置獨立設計且距離大樓接地裝置16 m時，按相應的計算公式且考慮到各部分存在的電位衰減情況可以得出此時的電位為4500V，這就與大樓的接地電位形成了3500V的電勢差，該種情況的出現可能對大樓內部的電氣設備和人身安全造成不同程度的損害。由此也可以知道將計算機工作接地與供電大樓接地裝置分開設置可能為大樓帶來很嚴重的危害。
四、結論
由有上述分析可以得出如下的結論：
(1)越高的建筑物遭受雷擊的概率越大，并且將計算機工作接地與供電大樓接地裝置分開設置可能為大樓帶來很嚴重的危害。
(2)使用聯合接地的方式對供電大樓的內部的通信、 計算機設備等具有很好的防護雷擊災害的作用。
(3)接地電阻越小越好，正常情況下應小于1歐姆，提高系統抗干擾能力的同時還能降低雷擊災害造成的電位差。
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