信息技術(IT)設備的抗干擾技術
2005/8/23 16:39:02 電源在線網
隨著電子計算機之類的信息技術(IT)設備的應用日益廣泛，這類設備的抗干擾問題也隨之而來。如果抗干擾問題不妥善處理，則IT設備難以正常工作，有時可能造成巨大經濟損失或政治損失。前數(shù)年我國雖已頒布有IT設備系統(tǒng)的設計規(guī)范，但對保證這類設備不受干擾正常運作的設計安裝要求卻少規(guī)定。由于無章可循，我國這些年來建成的智能建筑能正常運作的并不多。其實IEC和一些發(fā)達國家根據多年積累的經驗，早已制訂和編寫有信息技術設備有關抗干擾的標準和資料，可供我們借鑒。
需要說明，抗干擾問題的解決與設備本身的抗干擾水平，工作頻率以及現(xiàn)場干擾電磁場強度、電源質量參數(shù)等外界影響條件有關。在設計階段往往無法了解這些具體信息，難以在圖紙上完全妥善處理好抗干擾問題，常需在電氣裝置安裝完畢投入使用時在現(xiàn)場用儀器進行檢測，測定干擾的起因和幅度后，采取一些改正措施，有時只需簡單地糾正一下布線或接地的不正確就可消除干擾，下面所列是一些在電氣設計中應注意的基本的抗干擾要求。
IT設備的抗干擾措施：
(1)IT設備的電源線路應和干擾源設備的電源線路應分開。IT設備遇到即使極短暫的間斷供電也會丟失數(shù)據它如果和大功率電動機共一電源線路，則電動機起動時的大幅度電壓驟降，對IT設備而言，其影響無異間斷供電，也可能丟失數(shù)據。有些大功率的非線性負載是引起波形畸變的諧波產生源，有些能產生電弧的設備則能在線路上引起電壓波動，諸如此類的設備對IT設備而言都是能引起電源擾動的干擾源，在電源線路上予以分開，如能用不同的配電變壓器供電，抗干擾效果將更好。
(2)IT設備應遠離產生電磁場的設備。大功率變壓器、電動機等設備都是產生干擾電磁場的設備，IT設備在空間布置上應遠離這類設備。
(3)IT設備應遠離載有大電流的導體。諸如載有大電流的無屏蔽接地的母干線或穿管導線等，都能產生干擾電磁場，IT設備都應與之遠離。
(4)IT設備電源線路作用于切斷電源的防護電器應具有適當?shù)难訒r，這是指遇雷擊時，瞬態(tài)雷電流脈沖通過電源線路對地放電，斷路器、RCD等保護電器可能瞬動跳閘，引起不應有的間斷供電，使數(shù)據丟失。如果保護電器若稍具有延時，就可過雷電脈沖，避免這種間斷供電。
(5)在IT設備電源線路上視干擾性質的不同，安裝合適的消除電源擾動的設備。這類設備，例如調壓器、濾波器、電涌防護器、隔離變壓器、電動機---發(fā)電機組、UPS等，各有不同的作用，可用以有針對性地消除不同性質的電源擾動。
(6)妥善設置IT設備的接地和等電聯(lián)結。
(7)IT設備的信號線靠近電力線時，應加以屏蔽，兩者交叉時應作直角交叉，以減少電力線對信號線的干擾。
(8)IT設備的電源線和信號線應遠離防雷裝置的引下線，否則應加以屏蔽。
裝設有防雷裝置的建筑物遭受雷擊時，防雷引下線將瞬間通過以若干 千安計的雷電沖擊電流，其周圍空間將產生強大瞬變電磁場，建筑物內IT設備的電源線、信號線如靠近IT設備，因此應遠離防雷引下線(包括分流雷電流的建筑物外墻的立柱鋼筋)至少2m，否則應加以屏蔽。
(9)接向IT設備的信號線和電源線宜布置在同一線路通道內，以免形成大包繞環(huán)。
(10)IT設備的信號線宜采用屏蔽接地的電纜、穿鋼管導線或雙絞線，以消除或減少干擾電磁場的影響。
(11)單芯導線組成的電源回路應套金屬管槽等外護物以作屏蔽，并在兩端通過與等電位聯(lián)結系統(tǒng)相連通而接地，以消除或減少單芯導線不對稱布置產生的電磁場的干擾。
(12)IT設備的接地不得采用TN-C系統(tǒng)，采用TN-C-S系統(tǒng)時，PEN線應在電源進線處即分成PE線和中性線。
(13)分離的不同等電位聯(lián)結場所宜采用光纜作信息聯(lián)系，分離的不同等電位聯(lián)結場所的等電位聯(lián)結系統(tǒng)的對地電位各不相同，存在電位差。若場所間仍采用電的聯(lián)系，勢將引起干擾。光纜聯(lián)系是非電的聯(lián)系，不會因電位差而產生這種干擾。
IT設備的接地和等電位聯(lián)結：
IT設備的正確接地和等電位聯(lián)結是保證設備正常工作的重要措施。視IT設備的工作頻率、本身的抗干擾水平和現(xiàn)場干擾條件不同，其接地要求也不習相同，現(xiàn)簡述如下。
1、保護接地和信號接地的關系
IT設備在兩個接地：一個是為電氣安全而設置的保護接地，即將設備金屬外殼接以PE線的接地一個是實現(xiàn)其功能性作用的信號接地，按IEC標準規(guī)定，除個別特殊情況外一個建筑物電氣裝置內只允許存在一個共用的接地裝置，并應實施等電位聯(lián)結，這樣才能在建筑物內消除或減少電位差。對IT設備也不例外，其保護接地和信號接地只能共用一個接地裝置而不能分接不同的接地裝置，也即信號接地通過連接PE線而實現(xiàn)接地的。如果分設兩個接地，不但在電氣裝置內現(xiàn)電位差對人身不安全，而且對IT設備也同樣不安全。不訪設備IT設備的電源線因感應雷電瞬態(tài)脈沖過電壓而進入IT設備，但設備的信號接地則另接單獨的地，其電位為零伏，設備內部不可避免地某些部位出現(xiàn)危險的電位差，信息設備被過電壓擊壞的危險將是很大的。如果共用一個地，信號地的電位即PE線的電位，設備擊壞的危險將小得多。
在共用同一接地系統(tǒng)實施等電位聯(lián)結后，對IT裝置的接地電阻阻值的大小沒有要求，因IT裝置以等電位聯(lián)結系統(tǒng)的電位而不是以大地的電位為參考電位。
2、IT設備接地的特殊要求
隨著IT設備的工作頻率日益提高，因此要求盡量減小接地和連接通路的高頻阻抗，其走線應力求短直。為此可將電源進線處的接地母線延伸為接地母干線，它沿建筑物外墻內側的墻腳敷設。凡需聯(lián)結的金屬部分，例如金屬結構、管道等都可在建筑物任一處就近與該接地母干線相聯(lián)結而不必接往匯集總等電位聯(lián)結的接地母排，以減少接地回路阻抗。柱子鋼筋應與此接地母干線聯(lián)結以加強垂直方向的等電位聯(lián)結。為使接地絲裂霉素政績 中的電阻分量不致過大，接地母干線的截面宜適當加大。IEC標準認為采用50mm2截面的銅質導體在技術上的經濟上是比較適當?shù)摹?BR>
對于大型建筑物，接地母干線可敷設成環(huán)。它可采用絕緣導體，也可采用裸導體。當采用裸導體時，如固定用的支撐為另一種金屬材料，則固定處的裸導體應包覆絕緣，以避免不同金屬接觸形成局部電池腐蝕接地母干線。
為保證等電位聯(lián)結的低阻抗和鋼筋混土建筑物屏蔽的有效性，IEC標準規(guī)定IT設備電氣裝置建筑物的主鋼筋應采用焊接，并與接地母干線相連通。如果不允許焊接可采用壓接，也可專門放置一作等電位聯(lián)結用的鋼筋，此鋼筋的連接應采用焊接，它也可與原有鋼筋綁所相連。
成排的IT設備如長度超過10m，宜在兩端頭處與IT設備下鋪設局部的等電位網格或接地母干線相聯(lián)結而實現(xiàn)可靠的接地，以提高接地系統(tǒng)導通的可靠性。
IT設備接地方式推薦的三種范例：
1、放射式(S式)接地
對于現(xiàn)有建筑物內抗干抗能力較強、工作頻率較低的IT設備，可采用放射式的接地方式，從配電箱PE母排放射引出的PE線兼作IT設備的信號接地線。此PE線具有較大的阻抗，因此設備間信號線承受的噪聲水平較高。但對于抗干擾能力較強的IT設備，這種帶PE接線插腳的三腳插頭插入插座即接入電源并同時實現(xiàn)保護接地和信號接地的方式是最為簡單易行的，它適用于住宅、小商業(yè)樓之類的IT設備。
這種接地方式中，如IT設備和其他干擾源設備共用同一末端回路和PE線，因回路阻抗的耦合，對此IT設備的干中有較強。如果此IT設備采用單獨的末端回路和PE線，將能大大減小干擾。
在有些情況下，將PE線和配電盤內為其專設的PE母排加以絕緣，并用絕緣的導線接向建筑物的接地母排，在接地母排前與其他金屬部分絕緣，其抗干擾效果可進一步得到提高。采用這種做法時，配電盤內出現(xiàn)兩個PE母排，IT設備的PE線和PE母排則被稱為隔離的PE線和PE母排。
2、水平局部等電位的網格式(M式)接地
除用PE線作保護接地個接地外，還將IT設備的外殼習題短直地聯(lián)結互設備下方的局部水平等電位銅質網格上以相取得低阻抗的信號接地。網格也和配電箱內的PE母排相聯(lián)結。網眼的尺寸約為IT設備工作頻率的波長的1/10，可取為600mm*600mm。銅帶寬可為60~80mm，厚約0.6mm，以增大表面積，減少高頻集膚效應導致的高頻阻抗的參考電位平面，從而降低干擾水平。
在此接地方式中，如果將IT設備的電源線路以及PE線與其他線路分隔開，并將銅質網格與地絕緣，則抗干擾效果將更好。這時PE線應如前述加以絕緣，即PE線需和插座的金屬接線盒、穿線鋼管以及其他回路的PE線絕緣，直到與總等電位聯(lián)結的接地母排聯(lián)結為止。
3、水平和垂直的等電位聯(lián)結接地
由于IT設備的工作頻率日益提高，即使采用了上述水平局部等電位網格式接地方式，并將PE線予以絕緣隔離，但由于在高頻條件下導體與導體存在電容耦合，互相敵探的導體間又存在電感耦合，高頻干擾信號將通過這等耦合的傳導而難以消除。為此又推出了另一種水平和垂直等電位聯(lián)結的接地方式。
采用這種方式時，在信息網絡建筑物內有需要的樓層內需裝設水平等電位網格，這些網格又和所在場所的電氣裝置外露導電部分、建筑物金屬結構、管道等就近相聯(lián)結。采用這種接地方式時也需要從總等電位聯(lián)結接地母排引伸出接地母干線，以便于與各種金屬結構、管道等作水平的和垂直的低阻抗的直接聯(lián)結。
由于這種接地方式具有眾多的聯(lián)結點和分流通路，其高頻阻抗可大大降低，對于只具有一般抗干擾水平的IT設備，它可以消除大部分的干擾。IT設備與其下網格的聯(lián)結線也應盡量短直，以不大于500mm為好。網眼的尺寸不應過大，否則將影響抗干擾的效果。這種接地方式特別適用于新建的IT網格建筑物，它較能適應設計時對各種干擾因素尚不清楚的場所。
需要說明，抗干擾問題的解決與設備本身的抗干擾水平，工作頻率以及現(xiàn)場干擾電磁場強度、電源質量參數(shù)等外界影響條件有關。在設計階段往往無法了解這些具體信息，難以在圖紙上完全妥善處理好抗干擾問題，常需在電氣裝置安裝完畢投入使用時在現(xiàn)場用儀器進行檢測，測定干擾的起因和幅度后，采取一些改正措施，有時只需簡單地糾正一下布線或接地的不正確就可消除干擾，下面所列是一些在電氣設計中應注意的基本的抗干擾要求。
IT設備的抗干擾措施：
(1)IT設備的電源線路應和干擾源設備的電源線路應分開。IT設備遇到即使極短暫的間斷供電也會丟失數(shù)據它如果和大功率電動機共一電源線路，則電動機起動時的大幅度電壓驟降，對IT設備而言，其影響無異間斷供電，也可能丟失數(shù)據。有些大功率的非線性負載是引起波形畸變的諧波產生源，有些能產生電弧的設備則能在線路上引起電壓波動，諸如此類的設備對IT設備而言都是能引起電源擾動的干擾源，在電源線路上予以分開，如能用不同的配電變壓器供電，抗干擾效果將更好。
(2)IT設備應遠離產生電磁場的設備。大功率變壓器、電動機等設備都是產生干擾電磁場的設備，IT設備在空間布置上應遠離這類設備。
(3)IT設備應遠離載有大電流的導體。諸如載有大電流的無屏蔽接地的母干線或穿管導線等，都能產生干擾電磁場，IT設備都應與之遠離。
(4)IT設備電源線路作用于切斷電源的防護電器應具有適當?shù)难訒r，這是指遇雷擊時，瞬態(tài)雷電流脈沖通過電源線路對地放電，斷路器、RCD等保護電器可能瞬動跳閘，引起不應有的間斷供電，使數(shù)據丟失。如果保護電器若稍具有延時，就可過雷電脈沖，避免這種間斷供電。
(5)在IT設備電源線路上視干擾性質的不同，安裝合適的消除電源擾動的設備。這類設備，例如調壓器、濾波器、電涌防護器、隔離變壓器、電動機---發(fā)電機組、UPS等，各有不同的作用，可用以有針對性地消除不同性質的電源擾動。
(6)妥善設置IT設備的接地和等電聯(lián)結。
(7)IT設備的信號線靠近電力線時，應加以屏蔽，兩者交叉時應作直角交叉，以減少電力線對信號線的干擾。
(8)IT設備的電源線和信號線應遠離防雷裝置的引下線，否則應加以屏蔽。
裝設有防雷裝置的建筑物遭受雷擊時，防雷引下線將瞬間通過以若干 千安計的雷電沖擊電流，其周圍空間將產生強大瞬變電磁場，建筑物內IT設備的電源線、信號線如靠近IT設備，因此應遠離防雷引下線(包括分流雷電流的建筑物外墻的立柱鋼筋)至少2m，否則應加以屏蔽。
(9)接向IT設備的信號線和電源線宜布置在同一線路通道內，以免形成大包繞環(huán)。
(10)IT設備的信號線宜采用屏蔽接地的電纜、穿鋼管導線或雙絞線，以消除或減少干擾電磁場的影響。
(11)單芯導線組成的電源回路應套金屬管槽等外護物以作屏蔽，并在兩端通過與等電位聯(lián)結系統(tǒng)相連通而接地，以消除或減少單芯導線不對稱布置產生的電磁場的干擾。
(12)IT設備的接地不得采用TN-C系統(tǒng)，采用TN-C-S系統(tǒng)時，PEN線應在電源進線處即分成PE線和中性線。
(13)分離的不同等電位聯(lián)結場所宜采用光纜作信息聯(lián)系，分離的不同等電位聯(lián)結場所的等電位聯(lián)結系統(tǒng)的對地電位各不相同，存在電位差。若場所間仍采用電的聯(lián)系，勢將引起干擾。光纜聯(lián)系是非電的聯(lián)系，不會因電位差而產生這種干擾。
IT設備的接地和等電位聯(lián)結：
IT設備的正確接地和等電位聯(lián)結是保證設備正常工作的重要措施。視IT設備的工作頻率、本身的抗干擾水平和現(xiàn)場干擾條件不同，其接地要求也不習相同，現(xiàn)簡述如下。
1、保護接地和信號接地的關系
IT設備在兩個接地：一個是為電氣安全而設置的保護接地，即將設備金屬外殼接以PE線的接地一個是實現(xiàn)其功能性作用的信號接地，按IEC標準規(guī)定，除個別特殊情況外一個建筑物電氣裝置內只允許存在一個共用的接地裝置，并應實施等電位聯(lián)結，這樣才能在建筑物內消除或減少電位差。對IT設備也不例外，其保護接地和信號接地只能共用一個接地裝置而不能分接不同的接地裝置，也即信號接地通過連接PE線而實現(xiàn)接地的。如果分設兩個接地，不但在電氣裝置內現(xiàn)電位差對人身不安全，而且對IT設備也同樣不安全。不訪設備IT設備的電源線因感應雷電瞬態(tài)脈沖過電壓而進入IT設備，但設備的信號接地則另接單獨的地，其電位為零伏，設備內部不可避免地某些部位出現(xiàn)危險的電位差，信息設備被過電壓擊壞的危險將是很大的。如果共用一個地，信號地的電位即PE線的電位，設備擊壞的危險將小得多。
在共用同一接地系統(tǒng)實施等電位聯(lián)結后，對IT裝置的接地電阻阻值的大小沒有要求，因IT裝置以等電位聯(lián)結系統(tǒng)的電位而不是以大地的電位為參考電位。
2、IT設備接地的特殊要求
隨著IT設備的工作頻率日益提高，因此要求盡量減小接地和連接通路的高頻阻抗，其走線應力求短直。為此可將電源進線處的接地母線延伸為接地母干線，它沿建筑物外墻內側的墻腳敷設。凡需聯(lián)結的金屬部分，例如金屬結構、管道等都可在建筑物任一處就近與該接地母干線相聯(lián)結而不必接往匯集總等電位聯(lián)結的接地母排，以減少接地回路阻抗。柱子鋼筋應與此接地母干線聯(lián)結以加強垂直方向的等電位聯(lián)結。為使接地絲裂霉素政績 中的電阻分量不致過大，接地母干線的截面宜適當加大。IEC標準認為采用50mm2截面的銅質導體在技術上的經濟上是比較適當?shù)摹?BR>
對于大型建筑物，接地母干線可敷設成環(huán)。它可采用絕緣導體，也可采用裸導體。當采用裸導體時，如固定用的支撐為另一種金屬材料，則固定處的裸導體應包覆絕緣，以避免不同金屬接觸形成局部電池腐蝕接地母干線。
為保證等電位聯(lián)結的低阻抗和鋼筋混土建筑物屏蔽的有效性，IEC標準規(guī)定IT設備電氣裝置建筑物的主鋼筋應采用焊接，并與接地母干線相連通。如果不允許焊接可采用壓接，也可專門放置一作等電位聯(lián)結用的鋼筋，此鋼筋的連接應采用焊接，它也可與原有鋼筋綁所相連。
成排的IT設備如長度超過10m，宜在兩端頭處與IT設備下鋪設局部的等電位網格或接地母干線相聯(lián)結而實現(xiàn)可靠的接地，以提高接地系統(tǒng)導通的可靠性。
IT設備接地方式推薦的三種范例：
1、放射式(S式)接地
對于現(xiàn)有建筑物內抗干抗能力較強、工作頻率較低的IT設備，可采用放射式的接地方式，從配電箱PE母排放射引出的PE線兼作IT設備的信號接地線。此PE線具有較大的阻抗，因此設備間信號線承受的噪聲水平較高。但對于抗干擾能力較強的IT設備，這種帶PE接線插腳的三腳插頭插入插座即接入電源并同時實現(xiàn)保護接地和信號接地的方式是最為簡單易行的，它適用于住宅、小商業(yè)樓之類的IT設備。
這種接地方式中，如IT設備和其他干擾源設備共用同一末端回路和PE線，因回路阻抗的耦合，對此IT設備的干中有較強。如果此IT設備采用單獨的末端回路和PE線，將能大大減小干擾。
在有些情況下，將PE線和配電盤內為其專設的PE母排加以絕緣，并用絕緣的導線接向建筑物的接地母排，在接地母排前與其他金屬部分絕緣，其抗干擾效果可進一步得到提高。采用這種做法時，配電盤內出現(xiàn)兩個PE母排，IT設備的PE線和PE母排則被稱為隔離的PE線和PE母排。
2、水平局部等電位的網格式(M式)接地
除用PE線作保護接地個接地外，還將IT設備的外殼習題短直地聯(lián)結互設備下方的局部水平等電位銅質網格上以相取得低阻抗的信號接地。網格也和配電箱內的PE母排相聯(lián)結。網眼的尺寸約為IT設備工作頻率的波長的1/10，可取為600mm*600mm。銅帶寬可為60~80mm，厚約0.6mm，以增大表面積，減少高頻集膚效應導致的高頻阻抗的參考電位平面，從而降低干擾水平。
在此接地方式中，如果將IT設備的電源線路以及PE線與其他線路分隔開，并將銅質網格與地絕緣，則抗干擾效果將更好。這時PE線應如前述加以絕緣，即PE線需和插座的金屬接線盒、穿線鋼管以及其他回路的PE線絕緣，直到與總等電位聯(lián)結的接地母排聯(lián)結為止。
3、水平和垂直的等電位聯(lián)結接地
由于IT設備的工作頻率日益提高，即使采用了上述水平局部等電位網格式接地方式，并將PE線予以絕緣隔離，但由于在高頻條件下導體與導體存在電容耦合，互相敵探的導體間又存在電感耦合，高頻干擾信號將通過這等耦合的傳導而難以消除。為此又推出了另一種水平和垂直等電位聯(lián)結的接地方式。
采用這種方式時，在信息網絡建筑物內有需要的樓層內需裝設水平等電位網格，這些網格又和所在場所的電氣裝置外露導電部分、建筑物金屬結構、管道等就近相聯(lián)結。采用這種接地方式時也需要從總等電位聯(lián)結接地母排引伸出接地母干線，以便于與各種金屬結構、管道等作水平的和垂直的低阻抗的直接聯(lián)結。
由于這種接地方式具有眾多的聯(lián)結點和分流通路，其高頻阻抗可大大降低，對于只具有一般抗干擾水平的IT設備，它可以消除大部分的干擾。IT設備與其下網格的聯(lián)結線也應盡量短直，以不大于500mm為好。網眼的尺寸不應過大，否則將影響抗干擾的效果。這種接地方式特別適用于新建的IT網格建筑物，它較能適應設計時對各種干擾因素尚不清楚的場所。
聲明：本信息內容的真實性未經電源在線網證實，僅供參考。
