淺談?dòng)?jì)算機(jī)機(jī)房網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)

1、淺談?dòng)?jì)算機(jī)機(jī)房網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的防雷設(shè)計(jì) 淺談?dòng)?jì)算機(jī)機(jī)房網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的防雷設(shè)計(jì) 孫遜 江西信息應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院 環(huán)境工程系 助教 摘 要： 雷電及過(guò)電壓對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的危害很大，輕的造成數(shù)據(jù)喪失、控制設(shè)備誤操作、死機(jī)， 嚴(yán)重的會(huì)毀壞設(shè)備，中斷效勞，甚至使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。那么深入了解雷電感應(yīng)危害，并有效合理的對(duì)雷電 感應(yīng)進(jìn)行防護(hù)，保護(hù)計(jì)算機(jī)電子信息系統(tǒng)平安，是目前擺在我們面前的當(dāng)務(wù)之急。 關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);防雷;過(guò)電壓; 等電位; SPD; A Survey of the Lightning Protection Design and Impliment for ComputerNetwork

2、 Sunxun Jiangxi Vocational and Technical Collage of Information Application Department of Environmental Engineering Assistant Abstract: Both lighting and overvoltage are very harmful to computer network hardware which can not only cause data losing,mis-operation of controlling equipment,machine deat

3、h,but also destroy devices severely,interrupting service,even making network paralysis.Therefore,knowing the dangerous of Lighting Induction deeply and protection reasonably to computer electronic information systems is urgent. Key words:computer network:protection;overvoltage;epuipotential;SPD 1 目前

4、存在的問(wèn)題 目前，隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高速開(kāi)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)雷擊的防護(hù)要求越來(lái) 越高，由于對(duì)雷擊的防護(hù)措施不力或存在認(rèn)識(shí)上的偏差，往往起不到應(yīng)有的防護(hù)效果，機(jī)房 遭受到雷擊頻繁發(fā)生。 特別是在雷雨季節(jié)， 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一些電子電氣設(shè)備受到雷擊的 干擾， 有些遭雷擊而燒毀， 造成直接經(jīng)濟(jì)損失。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷防護(hù)要引起足夠重視， 做到有備無(wú)患， 對(duì)防雷設(shè)施進(jìn)行整改， 做好整體防護(hù)措施， 才能更好地維護(hù)機(jī)房的平安運(yùn)行。 1.1 解決思路 0>. 建筑物直擊雷防護(hù) 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 50057-94 ?建筑物防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?的要求，重要計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機(jī)房 所在大樓為第二類(lèi)或第

5、三類(lèi)防雷建筑物， 一般都按要求建設(shè)有防雷設(shè)施，如大樓天面的避雷 網(wǎng)(帶)、避雷針或混合組成的接閃器等，這些接閃器通過(guò)大樓立柱根底的主鋼筋，將強(qiáng)大的 雷電流引入大地，形成較好的建筑物防雷設(shè)施。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)置在建筑物內(nèi)，受建筑物防雷 系統(tǒng)保護(hù)，直擊雷直接擊中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可能性就非常小，因此通常不必再安裝防護(hù)直 擊雷的設(shè)備。 . 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)感應(yīng)雷防護(hù) 感應(yīng)雷由靜電感應(yīng)產(chǎn)生，也可由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，形成感應(yīng)雷電壓的機(jī)率很高，對(duì)建筑物 內(nèi)的低壓電子設(shè)備造成較大的威脅，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷工作重點(diǎn)是防止感應(yīng)雷入侵。入 侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的雷電過(guò)電壓過(guò)電流主要有以下三個(gè)途徑： 1由交流電源供電線路入侵 計(jì)算機(jī)

6、系統(tǒng)的電源由室外架空電力線路輸入室內(nèi)， 架空電力線路可能遭受直擊雷和感應(yīng) 雷；直擊雷擊中高壓電力線路，經(jīng)過(guò)變壓器耦合到 380V 低壓側(cè)，入侵計(jì)算機(jī)供電設(shè)備；另 外低壓線路也可能被直擊雷擊中或感應(yīng)出雷電過(guò)電壓。在 220V 電源線上出現(xiàn)的雷電過(guò)電壓 平均可達(dá) 10000V，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可造成消滅性打擊。 (2)由計(jì)算機(jī)通信線路入侵 由計(jì)算機(jī)通信線路入侵分為三種情況。 情況一：當(dāng)?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r(shí)，強(qiáng)雷電壓將鄰近土壤擊穿，雷電流直接入侵到 電纜外皮，進(jìn)而擊穿外皮，使高壓入侵線路。 情況二：雷云對(duì)地面放電時(shí)，在線路上感應(yīng)出上千伏的過(guò)電壓，擊壞與線路相連的電氣 設(shè)備，通過(guò)設(shè)備連線侵入通信線

7、路。這種入侵沿通信線路傳播，涉及面廣，危害范圍大。 情況三： 假設(shè)通過(guò)一條多芯電纜連接不同來(lái)源的導(dǎo)線或者多條電纜平行鋪設(shè)時(shí)，當(dāng)某一導(dǎo) 線被雷電擊中時(shí)，會(huì)在相鄰的導(dǎo)線感應(yīng)出過(guò)電壓，擊壞低壓電子設(shè)備。 (3)地電位還擊電壓通過(guò)接地體入侵 雷擊時(shí)強(qiáng)大的雷電流經(jīng)過(guò)引下線和接地體泄入大地，在接地體附近放射型的電位分布， 假設(shè)有連接電子設(shè)備的其它接地體靠近時(shí)，即產(chǎn)生高壓地電位還擊，入侵電壓可高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏。 建筑物防直擊雷的避雷引入了強(qiáng)大的雷電流通過(guò)引下線入地， 在附近空間產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng) 變化，會(huì)在相鄰的導(dǎo)線 包括電源線和信號(hào)線上感應(yīng)出雷電過(guò)電壓，因此建筑物避雷系統(tǒng) 不但不能保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，反而可能引入了雷

8、電流。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等設(shè)備的集成電路芯片 耐壓能力很弱，通常在 100V 以下，因此必須建立多層次的計(jì)算機(jī)防雷保護(hù)系統(tǒng)，層層防護(hù)， 確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的平安。 2 解決方案 2.1 對(duì)于雷電磁場(chǎng)的影響，主要是直擊雷擊中機(jī)房大樓時(shí)，雷電流在建筑物的內(nèi)局部布 直接影響到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備，特別是對(duì)電磁干擾敏感的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信終端設(shè)備。合 理選擇機(jī)房的位置及機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的合理布局可有效的減少雷害。 2.2 在供電系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的接口處安裝電涌保護(hù)器 SPD，并對(duì)出入機(jī)房纜 線采取屏蔽、接地，實(shí)現(xiàn)等電位連接等措施，可有效減少雷擊過(guò)電壓對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備 的侵害。 2.3 機(jī)房采用聯(lián)合接地

9、可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網(wǎng)是有效防雷的關(guān) 鍵。機(jī)房的聯(lián)合地網(wǎng)通常由機(jī)房建筑物根底 含地樁、環(huán)形接地 體裝置、工作 電力 變壓器地網(wǎng)等組成。對(duì)于敏感的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的防雷，接地系統(tǒng)的良好與否，直接關(guān)系到 防雷的效果和質(zhì)量。如果地網(wǎng)不合要求，應(yīng)改善地網(wǎng)條件，適當(dāng)擴(kuò)大地網(wǎng)面積和改善地網(wǎng)結(jié) 構(gòu)，使雷電流盡快地泄放，縮短雷電流引起的高過(guò)電壓的保持時(shí)間，以到達(dá)防雷要求。 3 工程實(shí)例 3.1 工程根本情況 江西信息應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息中心機(jī)房，在綜合大樓的四樓，大樓已有避雷針、避雷 帶等外部防雷設(shè)施；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的供電系統(tǒng)由市電三相低壓電源供電， 機(jī)房供電電源由 配電室配電柜直供大樓配電箱，

10、 由大樓配電箱至機(jī)房配電箱供應(yīng) UPS 電源設(shè)備；信息中心機(jī) 房計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信線進(jìn)線采用光纜進(jìn)入信息中心， 出線采用 UTP 雙絞線纜， 機(jī)房?jī)?nèi)沒(méi)有防雷 措施，沒(méi)有平安保護(hù)接地。 . 方案設(shè)計(jì) 信息中心所在大樓已有避雷針， 在另加避雷帶和避雷網(wǎng)混合作為接閃器，屋頂面四角以 及突出拐角處安裝 60 厘米的避雷小針進(jìn)行側(cè)擊和繞擊的防護(hù)，建筑物主柱內(nèi)對(duì)角鋼筋作為 引下線； 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)按 B 類(lèi)要求設(shè)計(jì)，供電系統(tǒng)采取 34 級(jí)電涌保護(hù)器 SPD進(jìn)行保護(hù)。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)采取精細(xì)保護(hù)，對(duì)于進(jìn)出保護(hù)區(qū)的電纜、電線在進(jìn)入保護(hù) 區(qū)時(shí)適當(dāng)安裝信號(hào)接口電涌保護(hù)器SPD。機(jī)房實(shí)行聯(lián)合接地，建立合格的

11、接地系統(tǒng)，對(duì) 進(jìn)出保護(hù)區(qū)界面的管、線、槽實(shí)行等電位連接。有效地將雷電過(guò)電壓降低到設(shè)備能夠承受的 水平。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括： (1) 機(jī)房設(shè)備瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù)的設(shè)計(jì)； (2) 機(jī)房等電位連接的設(shè)計(jì)； (3) 接地網(wǎng)制作設(shè)計(jì)。 . 機(jī)房電源設(shè)備瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房作為一個(gè)欲保護(hù)的區(qū)域，從 EMC 電磁兼容的觀點(diǎn)來(lái)看，由外到內(nèi)可 分為幾級(jí)保護(hù)區(qū)。建筑物大樓外部是直接雷的區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的設(shè)備最容易遭受損害， 危險(xiǎn)性最高，是暴露區(qū)，為 LPZ0 區(qū)；建筑物內(nèi)部到機(jī)房所處的位置為非暴露區(qū),可將其分為 LPZ1 區(qū)、LPZ2 區(qū)，越往內(nèi)部，危險(xiǎn)程度越低。電源線路是雷電過(guò)電壓侵入的主要途徑之一。 從

12、總配電室變壓器低壓輸出端到機(jī)房設(shè)備端，必須實(shí)行分級(jí)保護(hù)， 將雷電過(guò)電壓降低到設(shè)備 能夠承受的水平。 (1)總低壓配電室的總配電柜電源輸出端配置三相箱式電源避雷器 1 臺(tái)，作為第一級(jí)防 雷保護(hù)。標(biāo)稱(chēng)放電電流選用 50-100kA，預(yù)防直擊雷。 (2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所在建筑樓層總配電箱電源引入端配置箱式電源避雷器，作為第二級(jí)防雷 保護(hù)。配置三相箱式避雷器，標(biāo)稱(chēng)放電電流選用40kA，預(yù)防感應(yīng)雷擊或操作過(guò)電壓。 (3)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機(jī)房配電箱電源引入端配置電源避雷器，作為第三級(jí)防雷保護(hù)。配置單相 箱式避雷器，標(biāo)稱(chēng)放電電流選用 20kA，預(yù)防感應(yīng)雷擊或操作過(guò)電壓。 (4)重要網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜或設(shè)備端采用模塊式電源避雷器，作

13、為第四級(jí)防雷保護(hù)。標(biāo)稱(chēng)放電電 流選用 5kA，預(yù)防感應(yīng)雷擊或操作過(guò)電壓。 . 數(shù)據(jù)信號(hào)通信接口避雷器的配置 根據(jù)通信設(shè)備的具體情況，主要考慮由室外引入的數(shù)據(jù) 語(yǔ)音或視頻信號(hào)線路的防雷 保護(hù)。避雷器主要串接在線路的兩端設(shè)備的接口處。 (1)效勞器 1000M輸入端口處安裝單口 RJ45 端口信號(hào)避雷器，以保護(hù)效勞器。 (2)24 口網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)串聯(lián) 24 口的 RJ45 端口信號(hào)避雷器，防止因雷擊感應(yīng)或電磁場(chǎng)干擾 沿雙絞線竄入而毀壞設(shè)備。 . 等電位連接設(shè)計(jì) 在機(jī)房做一個(gè)接地總匯流排，使交流工作接地、平安保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接 地等四種接地共用一組接地裝置。機(jī)房接地匯流排盡量安裝在防靜電地板下隱蔽處。 將所有 進(jìn)入大樓的通信電纜及線纜用金屬管道進(jìn)行屏蔽，并將所有的金屬管道 包括水管、煤氣管 及各種屏蔽管道在進(jìn)入大樓之前，就近接地。采用聯(lián)合接地網(wǎng)，目的是消除各地網(wǎng)之間的 電位差，保證設(shè)備不因雷電的還擊而損壞。 . 接地網(wǎng)制作設(shè)計(jì) 接地是避雷技術(shù)非常重要的環(huán)節(jié)之一，無(wú)論是直擊雷或感應(yīng)雷，最終都是把雷電流引入 大地。因此，對(duì)于敏感的數(shù)據(jù) 信號(hào)通信設(shè)備而言，沒(méi)有合理而良好的接地系統(tǒng)是不能可 靠避雷的。因此，對(duì)接地電阻 4 的