机房维护与环境

机房维护与环境------信息化机房强、弱电与接地要求以及对设备安全概述目录1、接地的作用和接地原理方法2、零地电压的形成3、零地电压的危害与控制4、弱电接地规范5、弱电接地一般规定6、供电系统时限要求接地的作用和接地原理方法机房安全是维护管理的基本任务。对设备进行违规范维护，保证各类设备电气和机械性能符合技术指标。节约能源、器材和维护费用，提高设备使用效率。一、接地的作用接地的作用总的步说只有两种：保护人和设备不受损害；抑制干扰；抑制干扰接地在有的书中又叫工作接地，而前者又叫保护接地。1、保护接地保护接地是将DCS中平时不带电的金属部分（机柜外壳，操作台外壳等)与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全。原因是DCS的供电是强电供电（220V或11OV），通常情况下机壳等是不带电的，当故障发生（如主机电源故障或其它故障）造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这带电体和地之间就有很高的电位差，如果人不小心触到这些带电体，那么就会通过人身形成通路，产生危险。因此，必须将金属外壳和地之间作很好的连接，使机壳和地等电位。此外，保护接地还可以防止静电的积聚。2、工作接地工作接地是为了使DCS以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系统中还有本安接地。3、机器逻辑地，也叫主机电源地，是计算机内部的逻辑电平负端公共地，也是+5V等电源的输出地。4、信号回路接地，如各变送器的负端接地，开关量信号的负端接地等。5、屏蔽接地（模拟信号的屏蔽层的接地）。6、本安接地，是本安仪表或安全栅的接地。这种接地除了抑制干扰外，还有使仪表和系统具有本质安全性质的措施之一。本安接地会因为采用的设备的本实措施不同而不同，下面以齐纳式安全栅为例，说明其接地内容，如图3.4.13所示：该图是一个齐纳式安全栅的接地原理图。安全栅的作用是保护危险现场端永远处于安全电源和安全电压范围之内。如果现场端短路，则由于负载电阻和安全栅电阻R的限流作用，会将导线上的电流限制在安全范围内，使现场端不至于产生很高的温度，引起燃烧。第二种情况，如果计算机一端产生故障，则高压电信号加入了信号回路，则由于齐纳二级的嵌位作用，也使电压位于安全范围。值得提醒的是，由于齐纳安全栅的引入，使得信号回路上的电阻增大了许多，因此，在设计输出回路的负载能力时，除了要考虑真正的负载要求以外，还要充分考虑安全栅的电阻，留有余地。除了上述几种接地外，在很多场合下容易引起混乱的还有一个供电系统地，也叫交流电源工作地，它是电力系统中为了运行需要设的接地(如中性点接地）。二、接地要求和方法：上面介绍了六种接地：供电系统地、保护地、逻辑地、屏蔽地安全栅地、信号回路地。对这六种接地，各家有各家的要求，虽然大都强调一点接地，接地电阻必须小于1欧姆等，但具体内容上差别很大，下面给出几个例子介绍常遇到的接地要求和方法。①供电系统地：在很多企业，特别是电厂、冶炼厂，信息机房等，其内有一个很大的地线网，而通常供电系统的地是与地线网连在一起的。有的厂家强调计算机系统的所有接地必须和供电系统地以及其它（如避雷地）严格分开，而且之间至少应保持15m以上的距离。为了彻底防止供电系统地的影响，建议供电线线路用隔离变压器隔开。这对那些电力负荷很重，而且负荷经常启停的单位是应注意的。从抑制干扰的角度来看，将电力系统地和计算机系统的所有地分开是很有好处的，因为一般电力系统的地线是不太干净的。但从工程角度来看，在有些场合下单设计算机系统地并保证其与供电系统地隔开一定距离是很困难的，这时可以考虑能否将计算机系统的地和供电地共用一个，这要考虑几个因素：·供电系统地上是否干扰很大，如大电流设备启停是否频繁，对地产生的干扰是否大；·供电系统地的接地电阻是否足够小，而且整个地网各个部分的电位差是否很小，即地网的各部分之间是否阻值很小（＜1R）·DCS的抗干扰能力以及所用到的传输信号的抗干扰能力，例如有无小信号(电阻，热电阻）的直接传输等。②所有计算机接线涉及到的接地采用一点接地方式，在这一点上，也有很多争议。有的厂家系统提出几个地：逻辑地、屏蔽地（又叫模拟地）、信号地、保护地分别自己接地在地上打接地装置，而大部分系统则指出各种地在机柜内部自己分别接地，汇于一点，然后用较粗的导体（铜）将各汇地点朕起来，接到一个公共的接地体上。这里有几点需要注意：DCS本身是由多台设备组成的，除了控制站以外，还包括很多外设，而且数据也不止一台，这就涉及到了多台设备，多种接地的问题。此外，一般的DCS的供电是各站（控制站，操作站等)用专门一条线单独供电，即彼此之间不相互供电。如图3.4.14是一种常用的多站接地图。保护接地：DCS的所有设备均有一个保护地，该保护一般在机柜和其它设备设计加工时就已在内部接好，有的系统中已将该保护地在内部同电源进线的保护地（三芯插头的中间头)连在一起，有的不允许将保护地同该线相连，用户一定要仔细阅读厂家提供的接地安装说明书，不管哪种方式，CG必须将一台设备（控制站、操作员站等）上所有的外设或系统的CG连在一起，然后用较粗的绝缘铜导线将各站的CG连在一起，最后从一点上与大地接地系统相连。还有一点值得提醒的是，DCS的所有外设必须从一条供电线上供电，而且一台设备（如操作员站位所连接的所有外设和主机系统（CRT、打印机、拷贝机主机系统）的电源必须从设备的供电分配器上取电，而不允许从其它地方取电，否则可能会烧坏接口甚至设备，对于不得不用长线连接的场合，或用较粗导线提供供电，或采取通信隔离措施。各站的CG在连接时可以采用幅射连接法，也可以采用串行接法。电源逻辑地（P）如图3.4.15所示。首先，各站内的逻辑地必须位于一点PG，然后，粗绝缘导线以辐射状接到一点上，然后接到大地接地线上。在有些系统中，所有的输入，输出均是隔离的，这样其内部逻辑地就是一个独立的单元，与其它部分没有电器连接，这种系统中往往不需要PG接地，而是保持内部浮空。所以，用户在设计和施工接地系统时，一定要仔细阅读产品的技术要求和接地要求。·模拟地（AG），模拟地（又叫屏蔽地）是所有的接地中要求最高的一种。几乎所有的系统都提出AG一点接地，而且接地电阻小于1R。DCS设计和制造中，在机柜内部都安置了AG汇流排或其它设施。用户在接线时将屏蔽线分别接到AG汇流排上，在机柜底部，用绝缘的铜辫连到一点，然后将各机柜的汇流点再用绝缘的铜辫或铜条以辐射状连到接地点。大多数的DCS要求，不仅各机柜AG对地电阻＜1欧姆，而且各机柜之间的电阻也要＜1欧姆。·信号地的处理：原则上不允许各变送器和其它的传感器在现场端接地，而都应将其负端在计算机端子处一点接地。但在有些场合，现场端必须接地，这时，必须注意原信号的输入端子（上双端）绝对不许和计算机的接地线有任何电气连接，而计算机在处理这类信号时，必须在前端采用有效的隔离措施。·安全栅的接地：我们回过头来再看图3．4.13所示的安全栅线路图。从图中可以看出有三个接地点：B，E，D，通常B和E两点都在计算机这一侧。可以连在一起，形成一点接地。而D点是变送器外壳在现场的接地，若现场和控制室两接地点间有电位差存在，那么，D点和E点的电位就不同了。假设我们以E作为参考点，假定是D点出现10V的电势，此时，A点和E点的电位仍为24V，那么A和D间就可能有34V的电位差了，己超过安全极限电位差，但齐纳管不会被击穿，因为A和E间的电位差没变，因而起不到保护作用。这时如果不小心现场的信号线碰到外壳上，就可能引起火花，可能会点燃周围的可燃性气体，这样的系统也就不具备本安性能了。所以，在涉及到安全栅的接地系统设计与实施时，一定要保证D点和B（E）点的电位近似相等。在具体实践中可以用以下方法解决此问题：用一根较粗的导线将D点与B点连接起来，来保证D点与B点的电位比较接近。另一种就是利用统一的接地网，将它们分别接到接地网上，这样，如果接地网的本身电阻很少，再用较好的连接，也能保证D点和B点的电位近似相等。但注意，此接地一定不要与上面几种接地发生冲突。一般工控机系统（包括自动化仪表）的接地系统，由接地线接地汇流排、公用连接板、接地体等几部分组成。以上几种接地的方法和注意事项。在不同的系统中，对这几种接地的组态要求不同，但大多数系统对AG的接地电阻一般要求1欧姆以下，而安全栅的接地电阻应＜4欧姆，最好1欧姆，PG和CG的接地电阻应小于4欧姆。零地电压的形成零地电压的形成知识普及1、零地电压的形成1-1、接地系统的定义IEC（IEC：IEC是国际电工委员会（InternationalElectroTechnicalCommission）的缩写。她也是非政府性国际组织，是联合国社会经济理事会的甲级咨询机构，正式成立于1906年成月，是世界上成立最早的专门国际标准化机构）60364的定义：TTI第1个字母电源系统对地的关系:电源系统对地的关系T=一点直接接地I=所有带电部分与地隔离，所有带电部分与地隔离，或一点经阻抗接地TN系统补充的字母S=保护功能保护功能(PE)由一根与中性导体或接地导体相独立的导体提供由一根与中性导体(N)或接地导体相独立的导体提供由一根与中性导体C=中性导体和保护功能组合在一根导体(PEN)中T-Terra大地I-Isolate隔离N-Neutral中性点S-Separate分开C-Combine合并大地,隔离,中性点,分开,TNT第2个字母装置的外露可导电部分与地的关系:装置的外露可导电部分与地的关系T=与地直接电气连接，独立于电源系与地直接电气连接，统的任一接地点N=与电源系统的接地点直接电气连接交流系统中，该点通常是中性点）（交流系统中，该点通常是中性点）1-2、TT接地系统TT接地系统：低压变压器中性点直接与接地极相连接；设备的外露可导电部分（外壳）连接到一个独立的接地电极上Uo=220VL1L2L3N380V/220V设备外露可导电部分①故障电流值If=Uo/(Rn+Ru)=220/(10+10)=11A；②故障电压值Uf=Ru×If=10×11=110VUL(50V)③故障电流可能会产生危险接触电压；If=11A④随着线路对地泄漏电流的增大，可能产生电弧，进而引起火灾危Uf=110V负载险⑤必须选择RCD（ResidualCurrentDevice，剩余电流动作保护器，俗称漏电保护器）开关；Rn10?Ru10?1-3、TN-C接地系统低压变压器中性点直接与接地极相连接；保护接地线PE和中性线N合并成一根PEN线；常采用重复接地的措施；L1L2L3PENRn1-4、TN-S接地系统低压变压器中性点直接与接地极相连接；装置的外露可导电部分都用PE线连接到同一个接地电极上；PE和中性线分离；1-4、TN-C-S接地系统在TN-C-S系统中，上游部分是TN-C，下游部分是TN-S；注意：禁止在TN-C系统的上游使用TN-S系统；当铜芯电缆的截面积小于10mm2，铝芯电缆(和软电缆)的截面积小于16mm2时,应使用TN-S系统；常采用重复接地的措施；PENL1L2L3NPERn1-5、IT接地系统低压变压器中性点不与接地极相连接；负载的外露可导电部分都用PE导线连接到一个公共接地极上，形成一个等电位联结；L1L2L3NPEL1L2L3NPEPEPE1-6、接地系统的组合应用串联模式：MV/LV123PENLV/LVL1L2L3NPENPECPIRnTNCTNSRuTTRuIT1-7、接地系统的组合应用并联模式：123NPE1NPEHV/LV123NPETNS(照明灯具)TT(动力设备)123NPE2NPEIT(特殊负载)Rn1-8、三极断路器与四极断路器的选择3PN4PL1L2L3L1L2L31-9、三极断路器与四极断路器的选择根据IEC4651.1.5的规定，正常供电电源与备用发电机之间的转换开关应采用四极开关；带漏电保护的双电源转换开关应采用四极开关；不同接地系统间的电源切换开关应采用四极开关；TN-C