1、屏蔽布线系统应着重检测的项目
◆ 机柜、桥架、管路的等电位联结测试;
◆ 测试工作区交流电源保护地线情况;
◆ 屏蔽层等电位联结效果 (“真实连通性”)。
2、全程屏蔽与等电位联结
使用屏蔽布线的目的是提高系统的电磁兼容性,要最大可能性地发挥屏蔽布线EMC性能优势,必须满足两个条件:“全程屏蔽”和“屏蔽层正确可靠接地”。全程屏蔽,即:布线系统中所使用的配线架、线缆、接插件、网络设备、网卡均采用屏蔽产品。正确理解“接地”概念,对实现屏蔽效果与工程验收十分重要。
电子设备电磁兼容(EMC)中定义的“地”,与防雷保护概念中的“地”不同,不是物理大地(地球本身),而是指系统的等电位(零电位)参考面。在此,接地的目的在于为干扰信号提供一个向“等(零)电位参考面”有效泄放的低阻抗通路,其接地电阻或阻抗,应理解为等电位联结导体间的“连接阻抗”,代表宽频范围内在保护地线上不同点之间连通效果。“接物理大地”的接地电阻对于设备电磁兼容性并不重要,典型的例子是:飞机、火箭等航空航天器,在脱离地面的飞行过程中,飞行器中经等电位联结的电子设备均能正常工作,并表现相当好的电磁兼容性。
2.1 检查配电方式
根据《GB/T16895.17-2002建筑物电气装置 第5部分:电气设备的选择和安装 第548节:信息技术装置的接地配置和等电位联结》(IEC 60364-5-548:1996)548.4规定:“在安装或可能安装有重要信息技术装置的建筑物中,为了把信号电缆中通过的中性线电流所引起的EMC问题减到最低程度,应考虑在电源进线点之后,使用单独的保护导体(PE)和中性导体(N),……为信息技术设备供电时,输出应为TN-S系统(如图1所示)。”在《GB/T 16895.16-2002建筑物电气装置 第4部分:安全防护 第44章:过电压保护 第444节:建筑物电气装置电磁干扰(EMI)防护》(IEC 60364-4-444:1996)444.3.12规定:“在装有敏感设备的电气装置中避免采用TN-C系统。” 《GB50312-2007》6.1.2对工作区电源的要求,也体现了上述原则。
2.2 工作区插座中保护地线阻抗
如果工作区交流电源线径满足《JGJ16-2008民用建筑电气设计标准》中“表7.4.2”规定:“固定敷设的电缆和绝缘电线,电力和照明线路,铜导咦钚〗孛婊?.5 mm2”,按布线长度100米计算,则接地保护线电阻:
R=ρ*L/S=17.241*10-6*100*103/1.5=1.15Ω
工程中,可利用相关仪表实测,合格的保护地线是进行后续屏蔽层相关测试的基础。
3、屏蔽层等电位联结效果
3.1 测试接线图连通性的局限性
《综合布线系统工程设计规范(GB 50311-2007)》3.5.4要求屏蔽布线施工“应保持屏蔽层的连续性。”相应地,在《综合布线系统工程验收规范(GB 50312-2007)》中规定,“电缆屏蔽层连通情况”是每条电缆的必测项目。
但接线图中屏蔽层连通性检测有以下局限性:
◆ 只是水平布线(或信道)的测试,不反映屏蔽层与等电位联结导体的连通情况;
◆ 只有通、断、与线对短路提示,没有量化数据,不能就此判断连通性质量
3.2 测试屏蔽层与电源保护地线的回路电阻
《TIA/EIA 568B1.2-2003》中规定:“工作区电源插座接地线与信息插座屏蔽端接导体间电阻不应超过21Ω。”这一参数可以作为评测的依据。但如果根据现在的屏蔽双绞线制造水平,这一数据显得过于宽松。
工作区屏蔽层的接地情况属于“共用接地的接地系统”(共用交流保护地线接地),应满足《GB 50311-2007》7.0.4的接地电阻规定,即:“综合布线系统应采用共用接地的接地系统,如单独设置接地体时,接地电阻不应大于4Ω。”或满足《JGJ16-2008民用建筑电气设计标准》12.7.1-3规定:“除另有规定外,电子设备接地电阻值不宜大于4Ω。”
通过实际测试和理论计算(详细计算过程参见附录),将此回路电阻定为4Ω是合理的,能够更准确地对屏蔽工程施工质量做出评测。
3.3 工作区等电位联结效果的测试方法
(1)终端设备安装前
如图3所示,确认电源插座接线正确后,用万用表电阻挡直接测试信息插座屏蔽罩和电源插座保护地线(PE线),记录电阻读数,此值应小于4Ω。
完成电阻测试后,还可顺便抽测信息插座屏蔽罩和电源插座保护地线(PE线),记录AC/DC电压读数,此值应小于1V(rms)。
(2)终端设备安装后(推荐方法)
为消除表笔与被测导体间接触电阻对读数的影响,同时进一步验证屏蔽层与等电位联结体的连通效果,建议在装有屏蔽网卡的终端设备到位后,通过屏蔽跳线接入屏蔽布线系统,并通过3芯电源线与TN-S供电系统相连。使用钳形地阻仪在跳线或设备电源线上测试阻抗,其结果能更准确地反映设备使用状态下,屏蔽层与等电位联结的实际情况,此值应小于4Ω。
4、其他可在工程现场使用的测试方法
4.1 利用时域反射估测屏蔽层阻抗
根据导体中电脉冲信号遇到阻抗波动点就会产生回波反射的原理,通过计算回波信号出现的时间,即可定位导体的开路、短路或阻抗异常点的位置。
将屏蔽双绞线全部线芯或其中之一当作1根导体,屏蔽层作为另1根导体进行时域反射测试,可反映屏蔽层转移阻抗情况,查看屏蔽层均匀性。屏蔽层部分破损、受外应力过大等“软故障”理论上都能从图线上看到其发生位置。
4.2 测试线外串扰,评估屏蔽隔离度(耦合衰减)
屏蔽布线系统“线外串扰” 反映的是“屏蔽隔离度”指标,可用于估测屏蔽层性能。工程现场测试“线外串扰”有3种方式,并可据此判断屏蔽效果。
5 布线工程中的屏蔽验收方法对比
序号 测试项目 测试方法 测试位置 测试条件 优点 缺点 推荐等级
1 工作区
屏蔽层对保护地交/直流电压 万用表 信息插座屏蔽罩与工作区电源保护地 直接测试 1.提供标准规定的量化数据
2.仪表与操作简单 1.不直接反映连通情况
2.不能故障定位 ★★
2 工作区
屏蔽层对保护地
回路电阻 万用表 信息插座屏蔽罩与工作区电源保护地 直接测试 1.提供标准规定的量化数据
2.仪表与操作简单 1.部分反映连通情况
2.不能故障定位 ★★★★
3 工作区
设备工作状态下,屏蔽层与保护地线全程阻抗 钳形地阻仪 设备跳线或设备电源线 短接线芯后测试 1.提供标准规定的量化数据
2.全面测试屏蔽层与等电位联结体的连通效果
2.非接触式测试,避免表笔接触电阻造成的误差 1.必须使用钳形地阻测试仪表
2.不能故障定位 ★★★★★
4 估测屏蔽层转移阻抗 时域反射 屏蔽层与线对(芯)导体 直接测试 可以故障定位 1.必须使用专用仪表
2.只测线缆屏蔽层,不测保护地线 ★★★
5 估测线缆屏蔽隔离度 线外串扰 配线架端口 挑选2根电缆直接测试 直接反映屏蔽效果 1.使用专用仪表
2.操作复杂费时
3.不能定位故障点 ★
6 屏蔽布线系统的故障分析
屏蔽布线系统中的绝大多数故障与非屏蔽布线系统一样,排除方法也没有区别。而在屏蔽布线系统特有的故障中,最常见的有以下几种:
)屏蔽层对芯线短路
现象:测试时出现屏蔽层与某根芯线短路。
分析:通常是因为屏蔽层中的丝网、铝箔或接地导线与芯线接触,或者是剪去屏蔽层时使芯线外露,造成短路。
排除方法:首先找到故障可能出现的模块端接处,打开模块的屏蔽壳体后,将屏蔽层或接地到线调整到正确位置(或剪去)后即可。
)屏蔽层开路
现象:测试时测试仪显示屏蔽层开路。
分析:有三种可能:
◆ 屏蔽层内的绝缘层断裂,这一现象十分少见。
◆ 屏蔽模块端接时没有将屏蔽层接好
◆ 屏蔽模块内的屏蔽连接断裂。
排除方法:针对第1种和第3种,可以在打开模块的屏蔽壳体后后,使用万用电表分别检测双绞线两端的屏蔽导通性能(人为在其中一端制造屏蔽层与芯线短路即可实现单端测试)和屏蔽模块前后的屏蔽连接,就可以得到正确的答案。当然用“时域反射”测试,能更准确地发现故障位置。
针对第2种情况,用肉眼仔细观看屏蔽层端接点的情况,可以找出大多数故障;如果没有查出,可以使用万用表在屏蔽壳体与屏蔽双绞线之间检查通断情况。更换产品或重新进行屏蔽端接即可。
(3)回路电阻偏大
现象:工作区电源插座与屏蔽层回路电阻大于4Ω。
分析:由于回路由电源保护地线和屏蔽层两部分导体组成,需分别检查确定故障位置。
◆ 通过专用仪表,检查电源插座接线状态和电路阻抗;
◆ 检查线缆端接、信息插座、设备接口等环节,通过万用表或时域反射测试屏蔽层状态。
排除:电源接地故障请相关专业人员排除,弱电布线系统故障,通过更换部件排除,设备接口由设备售后维修。
(4)屏蔽层带电
现象:在屏蔽布线系统正在投入使用之时,用户接触屏蔽模块或插头时有麻电感觉。
分析:屏蔽层接地开路或呈高阻状态,对地电压大于50V(RMS),远超过标准规定的1V。
查找:检查工作区电源插座,确认保护地线端接正常,测试其接地电阻是否小于1.2Ω。检查机柜的接地,测试其接地电阻是否小于4Ω。按本文“三”测试系统回路电阻,确认电阻是否小于4Ω。
排除:如果结果为“开路”或“偏大”,参见B或C方法排除故障。
(5)E屏蔽层效果不佳
现象:系统明显受到干扰。
分析:屏蔽失效。
查找:按“三”检查屏蔽层等电位联接效果,电阻是否小于4Ω。如果满足4Ω,则说明是线缆本身存在问题
排除:更换。