接地与联结技术

泰科电子（上海）有限公司 孙承恩

 

什么是接地？
    接地 (Grounding/Earthing)是指把设备的金属壳体或线路中的某一点用导体与大地连接在一起, 形成电气通路。目的是让电流易于流到大地, 因此接地电阻越小越好。
    接地至关重要，接地主要能够实现以下功能：
    1、 保证人身安全及设备安全。正确的接地能够防止雷击或者设备漏电、静电放电等意外情况对设备和人身的伤害。因此，基于安全角度，无论是屏蔽布线系统还是非屏蔽布线系统都需要接地。
    2、保证网络系统信号正常工作。网络系统在工作时容易受到外界的噪音干扰，通过接地保证网络系统信号稳定、可靠。
    3、 保证电磁兼容性能（EMC）。网络系统在工作时，同时也能够对外辐射信号，通过接地保网络系统与其他信息系统能够和谐共处，降低相互干扰。
什么是等电位联结 ( Equipotential Bonding)？
     仅有接地是不够的，接地网络系统如果存在多个接地系统，由于接地电极（Grounding Electrode）的大小、长度、粗细、形状、埋设深度、周围地理环境（如平地、沟渠、坡地土壤湿度、质地等）等不同，每个接地点对地电压也会不同，从而导致接地回路（grouding loop） 。
    等电位联结 ( Equipotential Bonding) 是指把建筑物内所有的接地系统，用电气联结或焊接的方法联结起来使整座建筑物成为一个连续的、可靠的等电位联结网络(Bonding Network)，防止和设备与设备之间、系统与系统之间可能存在的电位差，确保设备和操作人员的安全。
    等电位联结导体(BC) 长度应该尽量短，以减少阻抗。等电位联结导体（Bonding Conductor,简称BC）可以采用圆形导体、金属条/带或者金属编织网。当传输高频信号时，同样截面积的圆形导体比扁平的金属条/带或者金属编织网的趋肤现象（Skin Effect）更加明显，因此, 对于工作频率高于10MHZ高频信号，建议采用扁平的金属条 (带) 或金属编织网。如果采用扁平金属条/带，长（L）：宽 (W) 比值须小于5:1。下面是常见的等电位联结金属条/带

通信系统接地
　　基于设备安全和人身安全考虑,无论非屏蔽系统还是屏蔽系统都必须接地。通信系统接地包含以下几个方面
接入间（Telecommunication Entrance Room）接地

•接入间(TEF) 主要用来连接、汇集楼内外的网络, 进入接入间的通
信线缆应该进行两级防雷过压保护
•通信系统总接地排（Telecommunications Main Grounding Busbar ,简称TMGB) 一般安装在接入间内, 一级防雷过压保护器必须联接到TMGB上
•TMGB 的位置应该考虑尽量减少互联导体的长度, 尽量减少互联导体的
拐弯
•联结导体与电源线之间的距离至少保持300mm(1ft)
•TMGB 的位置应该尽量靠近通信设备, 如果通信设备没有安装在TEF内,
TMGB 的位置应该尽量靠近主干布线
•如果接入的线缆为屏蔽或金属结构, 必须联接到TMGB 上
•其他设备如多路复用器(MUX), 光纤配线架金属表面必须联接到TMGB 上
通信系统总接地排（TMGB）要求
• 通信系统总接地排(TMGB)作为大楼接地系统（grounding electrode system)的延伸,一般每栋建筑物都只有一个通信系统总接地排（TMGB），
• 通信系统总接地排（TMGB）应采用带绝缘层的铜导线，其最小截面尺寸为6mm厚X100mm宽，长度可视工程实际需要而定。
• 通信系统总接地排（TMGB）应尽量采用镀锡以减小接触电阻。如不是电镀，则主接地母线在固定到导线前必须进行清理。

配线间接地

• 建筑物每层楼的配线间必须安装一个通信接地排(Telecommunication Grounding Bar,简写为TGB)
• 机房内所有的带金属外壳的设备包括交流设备接地排(ACEG) 、管道、桥架、水管、机柜必须用绝缘铜导线并行联结到配线间通信接地排(TGB)上。
• 配线间接地排(TGB)必须预先钻孔，其最的小尺寸应为6mm厚×50mm宽，长度视工程实际需要来确定。
• 接触面应尽量采用镀锡以减少接触电阻，如不是电镀，则在将导线固定到母线之前，须对母线进行清理。
• 对于大形建筑物，每个配线间可以安装多个配线间接地排(TGB)
• TGB的位置应该尽量靠近网络布线主干
• TGB的位置应该尽量减少等电位联结导体(BC)的长度

配线间等电位联结导体（BC ）要求

• 等电位联结导体(BC)须为铜质绝缘导线，其截面应不小于16mm², 导体直径不小于 6 AWG （4mm)之间
• 等电位联结导体(BC)应采用绿色护套.
• 等电位联结导体(BC)应尽可能短，以减少阻抗，一般长度不超过50cm,最大长度不可超过10m
• 等电位联结导体（BC）不能采用串联方式联结
• 当综合布线的电缆采用穿钢管或金属线糟敷设时，钢管或金属线糟应保持
连续的电气联结，并应在两端具有良好的接地。
• 等电位联结导体（BC）须贴有标签，标签应该贴在方便易读的位置

设备间/数据中心机房接地
    对于设备间/数据中心机房，由于设备比较密集，设备工作频率较高，为了提供一个理想的系统参考电位平面（System Reference Potential Plane,简称SRPP），设备间/数据中心机房须采用更严格的网状等电位联结网络(MESH-BN)。
    通常在设备间/数据中心机房活动地板下安装信号参考网格(Signal Reference Grid,简称SRG)，所有的金属表面的设备如机柜/架、金属线槽/管通过就近联结到信号参考网格（SRG），因而能够保证在高频信号（10MHZ以上的信号）下所有接地的设备位于同一个电位。
信号参考网格（SRG）要求

• 信号参考网格（SRG）须用扁平铜条，宽度至少2英寸（5cm）厚度至少 26AWG(0.4mm)
• 信号参考网格（SRG）水平距离应该在2ft-10ft之间（0.6m-3m）
• 信号参考网格（SRG）可以采用裸铜条，建议采用带绝缘层的铜条/带，与设备联结部位须剥除绝缘层。

    由于设备间/数据中心机房活动地板下安装信号参考网格(SRG)安装成本较高，如果设备间/数据中心机房中安装有带金属底座的防静电活动地板，可以利用活动地板下的金属底座相互联结形成信号参考网格（SRG），一般每4-6个金属底座相互联结，网格的水平距离不超过3m，等电位联结导体截面积一般至少为10mm²。

 

设备间/数据中心机房等电位联结导体（BC）要求

• 信号参考网格（SRG）到设备(机柜/架、水管、HVAC（采暖通风与空调）、活动地板金属底座等)的等电位联结导体直径至少为6AWG(4mm)
• 设备间/数据中心机房信号参考网格（SRG）到TGB的接地导体直径至少为1 AWG(7.3mm)
• 等电位联结导体(BC)应采用绿色绝缘护套.

机柜/机架接地

• 配线间每个机柜/架都必须分别采用并行方式接到通信接地排（TGB）上以确保接地是连续的，可靠的。
• 如果建筑物没有采用TN-S配电系统，机柜/架到通信接地排接地导体直径至少为3 AWG (5.8mm)，最大长度不超过13ft(4m)，如果长度增加，联结导体直径也需要随之增加。
• 如果建筑物采用TN-S配电系统，机柜/架到通信接地排接地导体直径至少为6AWG (4mm)，最大长度不超过13ft(4m)，如果长度增加，联结导体直径也需要随之增加。

设备/配线架接地

• 为确保机柜/架内的每个设备/配线架接地连续可靠，每个机柜/架内可以安装一个专用的接地排，接地排可以采用垂直或水平安装方式，每个设备/配线架采用并行联结的方式联结到接地排。
• 如果机柜/架安装配线架的位置已经去掉绝缘漆并且表面经过防氧化处理，设备/配线架也可以直接联结到通信接地排(TGB)。
• 如果设备/配线架表面采用绝缘涂层,接地部位绝缘漆必须去掉
• 等电位连接导体(BC)直径至少为6AWG (4mm)
• 等电位联结导体(BC)应采用绿色绝缘护套.

 工作区子接地
　　通信系统接地通常只需要在配线间接地，工作区信息插座不需要再联结到等电位接地网（BN）。 原因是两端的网络设备已经具有保护接地（PE）,当两端的网络设备通电时，实际上相当于工作区设备接地。

 
通信系统配线间接地示意图

接地主干(TBB)
    接地互联主干（ Telecommunication Bonding Backbone，简称TBB)，是由总接地排TMGB引出，延伸至每个楼层通信间接地排TGB，TBB 的主要目的是实现楼层通信间接地排TGB的等电位联结

• 建筑物内的水管及金属电缆屏蔽层不能作为接地干线使用。
• 接地互联主干应为绝缘铜芯导线，最小截面应不小于16mm²，导体直径界于  3-6 AWG （6mm-4mm)之间。
• 当在接地干线上，其接地电位差大于 1Vrm@S(有效值)时，楼层配线间应单独用接地干线接至主接地排。

接地互联主干互联导体（TBBIBC)

• 当建筑物中使用两个或多个垂直接地互联主干时，为了保证接地互联主干之间电位相等，接地干线之间每隔三层及顶层需用接地互联主干互联导体（Telecommunications Bonding Backbone Interconnecting Bonding Conductor ，简称TBBIBC)相联结。
• 接地互联主干互联导体（TBBIBC)的直径须与接地干线(TBB)相同，导体直径界于 3-6 AWG （6mm-4mm)之间