数据中心综合布线系统的抗干扰与接地

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综合布线系统由几个子系统组成，各子系统所使用的信号大小、频率高低等都不相同，因而相互之间存在着干扰，如何抗干扰？本文将为您详细介绍数据中心综合布线系统的抗干扰与接地的方法。
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综合布线系统是现代化数据中心安全稳定运行的必不可少的部分。综合布线系统通常包括以下几大组成部分:计算机网络系统、通信网络系统、机房设备自动化系统、安全防范系统、保安监控系统等。而对于消防报警及联动控制系统,因为防火规范的要求,通常应单独设置布线系统而不纳入综合布线系统的范围。

1 数据中心综合布线系统的干扰

综合布线系统由几个子系统组成,各子系统所使用的信号大小、频率高低等都不相同,因而相互之间存在着干扰,还有各种负载的干扰。概括起来,综合布线系统存在以下的干扰源。

1.1 来自数据中心建筑内部的干扰源
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(1)配电网和配电箱产生的高频干扰。

$ k* [7 `( l2 `1 W+ L7 t! {* d(2)大功率电动机电火花所产生的谐波干扰。

(3)荧光灯、电子镇流器产生的干扰。

3 n$ u0 ?3 p. U# M  y3 z(4)高频开关电源产生的干扰。
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) C/ W5 P7 w/ N. i. k3 E(5)电话的振铃电流所产生的干扰。

9 W( K$ j: p. L# g' i6 Z  m(6)信息处理设备产生的周期性脉冲干扰。
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+ ?$ i% U1 e; n; o/ a# {若综合布线系统不能与这些干扰源保持安全距离,可采用屏蔽系统来减小或消除以上干扰源对综合布线系统的干扰。
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# V: x# T2 j+ a& y# B1.2 来自数据中心建筑外部的干扰源

# W& I( t+ I* ]+ Q+ [+ ]9 }: O来自数据中心建筑外部的干扰源有:

6 ^% q; E! ^) o# j" W雷达、无线电发射设备、移动电话基站、高压电线、电气化铁路、处于雷击区环境的干扰信号等。
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/ R9 N3 @2 k  l6 P* l+ m9 V7 |显然智能建筑外部的干扰源都具有较高的电场强度,当综合布线系统外部存在以上的干扰源之一时也应采用屏蔽系统。

3 ]: l0 v8 k' H: u1.3 来自综合布线系统周围环境的干扰源
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综合布线系统周围环境的干扰信号场强或综合布线系统的噪声电平超过以下规定时也应采用屏蔽系统加以防护。
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(1)计算机局域网,若引入的干扰信号的频率为l0kHz～600MHz时,其场强为1V/m;频率为600MHz～2.8GHz的干扰信号,其场强为5V/m。
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(2)电信终端设备,通过信号直流或交流等引入线引入频率为15～80MHz的干扰信号时,场强为3V/m(幅度调制80%,1kHz)。

% K- r, N. t% V9 e% k$ D8 |(3)具有模拟/数字终端接口的终端设备提供电话服务时,噪声电平超过40dB的带宽总和应小于200MHz。
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) y2 V; c2 z7 y( e& }# O(4)背景噪声最少应比基准电平小12dB。
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2 综台布线系统的抗干扰措施
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综合布线系统发射的干扰波的电场强度超过规定值时,其是否需要防护措施的因素比较复杂,其中危害最大的就是防电磁干扰和电磁辐射。电磁干扰关系到综合布线系统能否正常工作的问题;电磁辐射则涉及到综合布线系统在正常运行情况下信息不被其他人员窃取的安全问题,或者造成电磁污染。

在进行综合布线系统工程设计时,必须根据建设单位的要求,进行周密的安排与设计,选择合适的防护措施。
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; R5 W/ r. u, a0 j4 M9 D5 ?2.1 减小电磁干扰的屏蔽措施

(1)信息系统的金属物外壳、电缆屏蔽层和金属线槽等在引入框架或建筑物时做等电位连接。对信息系统所处的防雷区宜进行磁场强度的衰减计算,根据计算结果采取相应的屏蔽措施。

(2)数据中心不应设在建筑物的高层,应在大楼的低层中心部位。相关设备要尽量远离建筑物的外墙。根据防雷分区和信息设备的要求采取相应的屏蔽措施,使雷击时产生的电磁场向内层衰减。

' A. P" S& b& }: I(3)信息设备是非金属外壳且建筑物的屏蔽没有达到要求时,可根据信息设备的重要性对机房或设备直接加装金属屏蔽网或屏蔽室、金属屏蔽网或屏蔽室和等电位连接带相接。

; n6 v" k' v& ?( a% A: ^2.2 户外线路的屏蔽措施

进行户外线路的屏蔽要注意以下几点。
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(1)需要保护的地方都应采用屏蔽电缆并将其屏蔽层的两端进行等电位连接,屏蔽层经过雷电防护区的交界处也应进行等电位连接。

(2)使用含金属部件的光缆时,在进户处应将所有金属插头、金属挡潮层及金属加强芯等金属构件进行等电位连接。
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(3)建筑物间互连的电缆应敷设在金属管道内,金属管道的两端要电气连接并接到各建筑物的等电位连接带上。管道内的电缆也要进行等电位连接。如果临近的建筑物间有电力和通信电缆连接时,也要将其接地装置相互连接在一起。

' J2 E1 e- N7 q2 S$ E( |# S& r' ^2.3 加强布线系统内在的结构及材料的抗干扰性

+ V" d1 T% l* z) x0 a# _这主要是对可能产生电磁干扰的产品及可能受电磁干扰影响的设备提出的要求。具体的要求可在产品制造过程中依照相应的标准进行检测。
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总的来说,计算机设备、通信设备及电子设备等产品的外形结构应采用金属材料制成的箱、盒、柜或架,使其成为法拉第笼的形式,具有接地端子,并进行良好接地。这样做在某种程度上可加强设备抗干扰和防辐射的能力。
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对于综合布线系统线缆的选用也要符合系统要求,并结合建筑物周围的电磁环境进行综合考虑,通常以抗干扰能力和传输能力为主要考虑因素,同时也要考虑经济成本问题。
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选择综合布线系统的缆线和连接硬件的时候,确定某一类别后要保证其一致性。如选择屏蔽,则缆线和连接硬件都要是屏蔽的,且有良好的接地系统。综合布线系统的链路中通常采用双绞线,双绞线具有吸收和发射电磁波的能力。
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' ?! v# A2 ~+ D+ Y. C! k0 r2.4 注意设备和传输线路与不同干扰源间的距离
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% s! D! y" M* i! Y3 p& j: b8 W/ |综合布线系统除采用屏蔽、做好接地以提高自身的抗干扰、防辐射能力外,还要尽可能地远离干扰源,以减少其对系统正常运行的影响,提高系统和设备的可靠性,使综合布线系统在数据中心中真正成为标准、规范的布线系统。

通过一些实验可知传输线距离干扰源不同距离时,其传输信号的失真程度是不同的。所以,在施工安装过程中要重视布线系统与不同干扰源间距离的关系,严格按规范设计、施工,并做好相应的测试工作,以保证综合布线系统正常可靠。

3 综合布线系统的接地系统
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从以上分析可以看出,减小或消除综合布线系统的电磁干扰和辐射干扰的一个很重要的方法就是屏蔽,而屏蔽必须进行良好的接地。

# y, x) B# h' v, ~( L* X; E% Q综合布线系统的接地包括接地线、接地母线(每层楼的接地端子)、接地干线、主接地母线(总接地端子)、接地引入线以及接地体等6部分。

3.1 接地线

/ h& X/ G5 J/ T7 }接地线指的是综合布线系统中各个设备与接地母线之间的连接导线。接地线为铜质绝缘导线,其截面积应不小于4mm2。
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$ r7 D% g5 d* Q$ c# S* v综合布线系统采用屏蔽电缆布线时,信息插座的接地可通过电线屏蔽层作为接地线连接到每层楼的配线柜。综合布线的电缆通过穿钢管或金属线槽进行敷设时,钢管或金属线槽要保持连续的电气连接,且其两端要有良好的接地。

3.2 接地母线

接地母线连接本楼层所有接地设备的接地线,然后与系统接地线再相接。每层楼的所有配线柜应和本层楼的接地母线连接在一起,和接地母线同处一配线间内的所有综合布线用的金属架构及接地干线也应和该接地母线连接在一起。

% R, v- ]& }1 \( S2 x接地母线常采用铜线,其最小尺寸为6mm(厚)×500mm(宽),长度则由实际长度来定。接地母线要尽量采用电镀工艺以减小接触电阻。

3.3 接地干线
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/ P" L: {, T" l% C3 w接地干线是指由主接地母线引出,连接所有接地母线的接地导线。接地干线应安装在不受物理和机械损伤的保护处,建筑物内的水管和金属电线屏蔽层不能当作接地干线来使用。建筑物内有两根或两根以上的垂直接地干线时,垂直接地干线间在每隔三层楼以及顶楼应用与接地干线等截面的绝缘导线相连接。

若接地干线上电位差大于lV时,楼层间配线应单独用接地干线接到主接地母线上。

: f  V# y7 h6 f9 T5 q% h5 k3.4 主接地母线
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通常情况下,一栋建筑物至少有一个主接地母线。主接地母线是综合布线接地系统中接地干线和设备接地线的连接点,其理想的设置位置为外线引入间或建筑物配线间。接地引入线、接地干线、直流配电屏蔽接地线、外线引入间的所有接地线以及与主接地母线同处于一配线间的所有综合布线用的金属架构,都应和主接地母线进行良好的焊接。

外线引入电缆有屏蔽层或是穿管保护时,屏蔽层和金属管也应焊接到主接地母线上。

主接地母线采用铜芯导线,最小截面为6mm×l00mm,长度则由实际长度来定。主接地母线也要尽量采用电镀工艺以减小接触电阻。
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3.5 接地引入线
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接地引入线指的是连接主接地母线和接地体(装置)之间的连接导线。为防腐蚀,宜采用40mm×4mm或是50mm×5mm的镀锌扁钢,另外在其出土部分要有防机械损伤的措施,且不宜与暖气管道同沟布放。
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2 O7 ^* O) y* e' _6 h3.6 接地体(装置)

综合布线系统的接地体与其他接地装置的接地体一样,也可分为自然接地体和人工接地体两类。当综合布线系统采用单独的接地系统时,接地体一般采用人工接地体且应满足以下的条件。
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(1)该接地体与其他工频低压交流接地体间的距离不得小于10m。
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/ c; C+ `7 ]' F(2)该接地体与该建筑物的防雷系统接地体间的距离不得小于2m。
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9 L: e. w; o. k2 z" b(3)该接地体的接地电阻不得大于4Ω。
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当综合布线系统同其他系统一起采用联合接地时,接地体一般利用建筑物基础内的钢筋作为自然接地体,要求联合接地体的接地电阻不应大于lΩ。实际应用中常采用联合接地系统,联合接地和单独接地相比有以下几个明显的优点:

(1)建筑物遭受雷击时,楼层内各点电位分布较均匀,设备及人员的安全有保障。同时,建筑物的框架结构对中波电磁场还能提供10～40dB的屏蔽。

# e) R$ S0 P! [/ C+ E6 g8 }) J(2)容易得到较小的接地电阻。
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7 M& D( j0 u3 @2 Q(3)利用自然接地体,可节约金属材料,占地较少。