机房独立地网浅析

机房独立地网浅析

前言

地网作为机房直流设备接地及防雷保护接地,对系统的安全运行起着重要的作用。由于接地网作为隐性工程容易被人忽视,往往只注意最后的接地电阻的测量结果。计算机机房独立地网因其在安全中的重要地位,一次性建设、维护困难等特点在工程建设中受到重视。另外,在设计及施工时也不易控制,这也是工程建设中的难点之一。因此,为保证计算机系统的安全运行,如何降低接地工程造价,从设计的角度分析本项目机房独立地网设计中的有关事项。

1、接地电阻

接地电阻《电力设备接地设计技术规程》(SDJ8—79)中对接地电阻值有具体的规定,一般不大于1Ω。在高土壤电阻率地区,当接地装置要求做到规定的接地电阻在技术经济上极不合理时,大接地短路电流系统接地电阻允许达到4Ω,因此,人们普遍认为,普通机房中,接地电阻值小于1Ω即认为合格,大于1Ω就是不合格,这是不合理的。

接地的实质是控制机房发生高电位接地时,机房地电位的升高。因为接地主要是为了设备及人身的安全,起作用的是电位而不是电阻,接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数,但不是唯一的参数。

2、接地装置的设计

2.1土壤电阻率的测量是工程接地设计重要的第一手资料,由于受到测量设备、方法等条件的限制,土壤电阻率的测量往往不够准确。我省地质结构复杂多为不均匀地质结构。现在的实测,往往只取3～4个测点,为提高测量精度,设计采用《设计手册》中提供的计算平均电阻率的方法,使设计误差值减小。

2.2 地网布置根据地网接地电阻的估算公式:R≈0.5ρ/S式中ρ——土壤电阻率(Ω·m),S—接地网面积(m2)R—地网接地电阻(Ω)，地网面积一旦确定,其接地电阻也就基本已定,因此,在地网布置设计时,应充分利用全部可利用面积,如果地网面积不增加,其接地电阻是很难减小的。

2.3 垂直接地极的作用。在机房独立地网中,一般采用水平接地线为主,带有垂直接地极的复合型地网。根据R=0.5ρ/S可知,接地网的接地电阻与垂直接地极的关系不大。理论分析和试验证明,面积为30×30m2—100×100m2的水平地网中附加长2.5m, 40mm的垂直接地极若干,其接地电阻仅下降2.8～8%。但是,垂直接地极对冲击散流作用较好, 因此,在独立避雷针、避雷线、避雷器的引下线处应敷设垂直接地极,以加强集中接地和散泄雷电流。通过计算,接地网的设计全部由水平接地体构成,只在避雷针,避雷器附近敷设少量垂直地极,实际运行证明效果是较好的。

2.4 地网均压网的设计根据设计规程规定,当包括地网外围4根接地线在内的均压带总根数在18根以下时,宜采用长孔接地网。考虑均压线间屏蔽作用,均压线总根数一般为8～12根左右,故根据规程规定,一般采用长孔方式布置,但存在以下几个方面的问题。

2.4.1 方孔地网纵、横向均压带相互交错,因此地网的分流效果优于长孔地网,均压效果比长孔地网好且可靠性高。

2.4.2 长孔地网均压线与主网连接薄弱,均压线距离较长,沿均压线电压降

较大。当某一条均压线断开时,均压带的分流作用明显降低,而方孔地网的均压带纵横交错,当某条均压线断开时,对地网的分流效果影响不大。因此,建议在地网设计时,采用正方孔均压网设计,以提高接地安全性。

2.5 接地网的腐蚀

接地网的防腐设计，接地网的材料一般为扁钢和圆钢,其腐蚀状态应根据当地的腐蚀参数进行计算。但一般情况下其腐蚀参数很难测定。因此,在工程设计没有实际数据时，可参考广东地区相关数据。接地线和接地体年平均最大腐蚀速度(总厚度)土壤电阻率(Ω.m)腐蚀速度(mm/a)扁钢圆钢热镀锌扁钢50—300 0.2—0.1 0.3—0.2 0.065 >300 0.1—0.07 0.2—0.07 0.065在计算时,还应考虑不同敷设部位腐蚀情况不同的影响。关于地网材料的选用问题,常规选用扁钢和圆钢两种,相同截面的扁钢与圆钢与周围土壤介质的接触面不一致,扁钢约为50%左右,但由于其腐蚀机理不完全一致,腐蚀结果基本上一致。因此,关于接地材料选用扁钢还是圆钢没有很大差别。关于防腐的设计问题,一般应考虑在设计年限内,采用热镀锌材料。

2.6 规程和新规范中明确指出,地网的敷设深度宜采用0.6m。

地网敷设深度对最大接触系数的影响最大接触电势是地网设计中的一个重要参数,地网设计的问题之一就是如何降低地网的最大接触电势。地网的接触电势的最大接触系数Kjm与地网的埋深有关系。接地网的埋深由零开始增加时,其接触系数是减少的,但埋深超过一定范围后,Kjm又开始增大。这是因为地网最大接触系数Kjm和埋深h的关系曲线(接地网面积A=40×40m2,接地体直径d=0.01m,网孔个数n=400个)敷设深度的不同,在网孔中心地面上产生的电场强度的变化决定的,引起网孔中心地面与地网之间产生的电位差不同。当埋深增加到一定深度后,电流趋向于地层深处流动,地面上的电流密度越来越小,因而网孔中心地面与地网之间的电位差又开始增大,因此,规程中规定的敷设深度是合理的。

2.7 近年来,降阻剂在电力系统接地工程中得到了广泛的应用,接地装置的主要作用是对接地故障电流的扩散,起主要作用的是大地的散流性,而不是地网接触的局部的土壤电阻率的降低。而降低阻剂的主要作用是降低与地网接触的局部土壤电阻率,换句话说,是降低地网与土壤的接触电阻,而不是降低地网本身的接地电阻。其次,对于大型地网,由于均压带和垂直接地极的存在,屏蔽作用较大,降阻剂的作用一般很小。

3、接地引下线

3.1 接地线截面的热稳定校验根据热稳定条件,接地线的最小截面应符合下式要求:S≥Igt/c式中:S——接地线的最小截面mm2Ig——流过接地线的电流稳定值Ac——材料热稳定系数(钢c=70)t——电流流经等效持续时间s对于引下线可按上式校验,对于主网,考虑主网的分流作用,可按上式的0.7倍考虑。关于电流流经等效持续时间的取值问题,也是近年来引起争论的问题之一。t值取值的合理与否,对材料使用量有较大的影响。目前通常取t=1.0s。其次,主网的截面略小些也比较合理,这也是合理设计地网的一种措施。

3.2 接地引下线设计应注意的几个问题

3.2.1 接地引下线应就近入地,并以最短的距离与地中的主网相连。

3.2.2 接地引下线应与其他并行及交叉线路保持0.5米以上的距离。

3.2.3 加强机房内弱电系统及管槽与地网连接的可靠性。