S与M型等电位连接.doc

信息系统的S型及M 型等电位连接技术探讨
来源： | 作者：孙丹波 赵连义 | 发布时间：2008-11-13 15:08:17 | 浏览：1125次【 字体：大 中 小】

摘 要 阐述在TN—s和TN—c—s接地型式中，信息系统只宜采用s型等电位连接，且要做好三相用电平衡，减少零地漂移电压，而不适宜采取M型等电位连接措施。只有在1Tr和IT供电系统中，信息系统才既可以采用s型也可以采用M型等电位连接。
关键词 s型等电位连接M型等电位连接 漂移电压
等电位连接技术已纳入我国一系列新颁布的强制性国标中，这对推动我国电气技术的发展、保证国家财产和人民生命的安全具有积极作用。笔者通过近几年大量的信息机房防雷工程实践，总结国内外有关专家的最新观点，对等电位连接技术有了一些粗浅的认识，希望能与广大工程技术人员探讨。
1 信息设备受干扰的原因
信息设备在正常工作过程中必须具备一个稳定的基准参考电位。信息设备所受干扰有两种，一是低频干扰，二是高频干扰。低频干扰主要表现为共阻抗耦合形成的干扰，由于各设备的接地点不同，地线中有电流流过时，造成各设备接地点的电位不同，从而形成干扰。具体分析可参见图1。图1中由于低频电流在接地平面内流动，设备的接地点A、B、c间有电位差，从而对信息设备形成干扰。为了消除共阻抗耦合，许多规范、规程中要求设备采用一点接地。也即是S型接地。

还有一种低频干扰主要表现为地电位抬升，如三相用电不平衡、零线重复接地、机壳漏电等形成的干扰。目前，大部分信息设备如微机等其工作接地与保护接地在机壳内已连在一起，最后经电源系统的PE线引至大地，如果PE线上有干扰电压该干扰电压会直接加到计算机的逻辑低电平上，造成整个系统的误码或信号中断。为了消除干扰，基本上都是要求处理好三相用电平衡，或者设备单独接地。
高频干扰表现在当信号或电磁干扰的频率相当高或采用快速逻辑时，如果接地线过长，由于分布电感、分布电容及引线电阻的影响导致各设备接地点的电位不尽相同，从而形成高频干扰，如图2所示。图2中设备的A点、B点、c点间有一定的电位差。虽然它们在O点的电位是相同的。为了消除高频干扰，要求信息设备的接地线尽可能短，为此各设备需采用多点接地，也即是M型接地。

2 采用等电位措施后。TN—s、TN—c—s电源系统对信息设备造成的干扰
目前，采用比较多的电源系统主要为TN—s、TN—c—s及1Tr系统，也有少量场合采用IT及TN—c系统。规范中大多要求采用TN—s、TN—c—s系统，有的观点认为，在TN—s、TN—c—s系统中只有N线带电，而PE线不带电。笔者认为这是不正确的，正确的说法应该是N线带电流，PE线不带电流，但是PE线与N线相对大地都带有一定的电压。
在TN—s、TN—c—s系统中， 由于三相用电不平衡而造成N线中有电流流过，N线与大地之间存在接地电阻。这样，入地点O处与真正的大地间必有一定的电位差。也就是说，O点带有一定的电压，此电压也就是PE线带的电压。如果PE线直接与信息设备相连而不形成其他接地回路，则PE线上不会有电流流过。但是一旦PE线参与等电位连接，比如与结构主钢筋相连，由于PE线上的电位高于大地电位，会有电流沿PE线经结构钢筋流入建筑物的基础地网。而目前的规范上恰恰又要求PE线应参与等电位连接。
如果信息设备采用s型接法与PE线相连(单点接地)，由于设备所有接地点都通过一点入地，即使PE线上有电流，也不会产生共阻抗耦合，如图3所示。图3中虽然消除了共阻抗耦合，但由于PE线上带有电压，此电压会影响设备的信号地(直流地、逻辑地)。为此应尽量做到三相用电平衡，减少零地漂移电压(一般要求小于2V)，使PE线上电位降低。

M型接地一般做法：在机房内，从建筑物的结构主钢筋中大约每隔5m引出一等电位连接板，然后利用镀锌扁钢或铜带绕机房四周一圈，并与结构主钢筋中的等电位连接板连接，形成等电位母排。继之以网格状铜排或利用静电地板的金属支架与母排相连，形成等电位接地平面。机房内的所有金属构件均与此等电位接地平面相连，信息设备的工作地线、保护地线也以最短的距离与之相连，形成多点接地。当然，PE线也必须参与等电位连接。如前所述， 由于PE线上带有电位，必有电源经PE线流入等电位接地平面，然后通过法拉第笼式结构钢筋网入地图4中等电位接地平面上出现了工频

电流，导致各设备的接地点电位不一致而引起干扰。
3 ，ITI(或IrI)系统信息设备可进行S型或M型等电位连接
如何消除由共阻抗耦合和地电位升高引起的低频干扰呢?笔者认为采用，ITI’供电系统可解决这一问题(由于IT系统只在少数的特殊场合使用。在此不做赘述)。，ITI’系统中PE线与N线是真正分开的，PE线中既没有电流也没有对地电压，可以说是完全干净的。PE线以任何方式与建筑物结构钢筋或信息系统的等电位接地平面相连，都不会产生干扰电流。
目前，几乎所有的机房为避免雷电或强电的干扰，均于室外设置单独接地，对信息设备而言无意中已形成，ITI’系统。此时只要电源N线不与建筑物钢筋
等金属构件相连，信息设备就可以随意进行S型及M型等电位连接。
为了最大程度地降低高频干扰，信息机房最好采用M型等电位连接，并形成网格等电位接地平面，这样可使各设备的地线最短。同时，在发生雷电等强电磁场干扰时，接地金属网格可起到衰减环路的作用，即网格中心没有电流，只在四周环形连接带上有电流存在。所以，各设备的地线最好垂直接在M型网格的中间部位，而不接在四周的环形母排上。
4结论
现阶段信息系统的接地方式不一。除规范中已不建议采用的单独接地外，有人过分强调一点接地；有人强调共网不共线，且强弱电地线要分开一定的距离；还有人把强电地与弱电地之间用电涌保护器相连，以求雷击时导通，实现共地，而平时断开，使信息设备免受干扰。笔者认为上述做法皆有一定的缺陷。而应做到：
a．电源系统为TN-S、TN-C-S的信息设备不宜采用M型等电位连接，只宜采用S型等电位连接，且要做好三相用电平衡，减少零地漂移电压。
b．当电源系统为，ITI’(或IrI’)时，信息设备既可采用M型等电位连接，也可采用S型等电位连接。从减少高频干扰的角度看，宜采用M型等电位连接，地线垂直接在网格型等电位平面的中间部位