機(jī)房的防雷設(shè)計(jì)

機(jī)房的防雷設(shè)計(jì)隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越深入人們生活和工作中，同時(shí)也預(yù)示著數(shù)字化、信息化時(shí)代的來(lái)臨。這些微電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的普遍應(yīng)用，使得防雷的問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。由于微電子設(shè)備具有高密度、高速度、低電壓、和低功耗等特性，這就使其對(duì)各種諸如雷電過(guò)電壓、電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感。如果防護(hù)措施不力，隨時(shí)隨地可能遭受重大損失。值得我們關(guān)注的是雷電不僅僅破壞系統(tǒng)設(shè)備，更為重要的是使系統(tǒng)的通訊中斷、工作停頓、聲譽(yù)受損，其間接損失無(wú)法估量。雷電的種類(lèi)電力線是雷電侵入的重要渠道，雷電襲擊機(jī)房供電的電力線主要有三種方式，即：遠(yuǎn)點(diǎn)雷擊、近點(diǎn)雷擊和錯(cuò)相位雷擊。遠(yuǎn)點(diǎn)雷擊：即根據(jù)磁電轉(zhuǎn)換原理電力供應(yīng)線路上輸送50赫茲的交變電流，線路隨之產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，雷擊擊穿大氣時(shí)產(chǎn)生高壓電場(chǎng)，雷擊高壓電場(chǎng)通過(guò)靜電吸收原理，向大地方向運(yùn)動(dòng)。在下雨天氣，空氣濕度增大，此時(shí)雷電較易擊穿空氣通過(guò)電力線的保護(hù)地入地從而因較高的電壓損毀用電設(shè)備。為此，防雷必須首先考慮遠(yuǎn)點(diǎn)雷擊。近點(diǎn)雷擊：雷電近點(diǎn)襲擊電力線，實(shí)際上是雷電襲擊用電設(shè)備所在的建筑物的避雷針，從而引起雷電電磁脈沖的保護(hù)問(wèn)題。避雷針引下線由于電感作用，最大只能將50%的電流引入大地。30米以上的樓體引下線只能引下較少電流，其余則通過(guò)地面有連接的水管，電力屏蔽槽等聯(lián)合引雷，其中有25%擊穿UPS輸出負(fù)載的電源線及局域網(wǎng)線等設(shè)備后，通過(guò)邏輯地線入地。其中包括UPS的輸入、輸出的火線對(duì)地線端。為此，必須對(duì)UPS及重要用電設(shè)備如小型機(jī)、服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行等電位保護(hù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行保護(hù)，堵死一切雷電導(dǎo)入的端口，才能有效的保護(hù)設(shè)備免受雷電襲擊。錯(cuò)相位雷擊：一個(gè)高能量的雷擊在一條火線上，一個(gè)低能量的雷擊在另一條火線上，線線之間產(chǎn)生一個(gè)壓差，從而侵入設(shè)備造成雷電的二次雷擊稱(chēng)錯(cuò)位雷擊，為此，對(duì)于UPS的輸入和輸出端也應(yīng)安裝保護(hù)。感應(yīng)雷擊：雷電擊在建筑物避雷針上，通過(guò)避雷針的引下線對(duì)地泄放，電流在引下線由上而下產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)快速運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)，從而因電磁感應(yīng)在建筑物的線路上感應(yīng)高壓從而擊毀傳輸設(shè)備。感應(yīng)雷擊能量較小但其電壓較高，所以防護(hù)感應(yīng)雷應(yīng)全面進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)級(jí)別可略微降低。雷電的危害十八世紀(jì)中葉，富蘭克林（1706?1790）研究大氣物理，建立了雷電理論并發(fā)明了避雷針，二十世紀(jì)七十年代以后，隨著科技的發(fā)展，電子技術(shù)幾乎滲透到所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。但由于半導(dǎo)體集成電路不能耐受過(guò)電壓和過(guò)電流的沖擊，因此凡是使用這些器件的設(shè)備，如電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、現(xiàn)代化通信系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)以及各種高層建筑物和特殊用途的建筑物均不可避免的頻繁遭受雷害的侵襲。雷電有很大的破壞力，其電壓瞬間可達(dá)數(shù)百萬(wàn)伏至數(shù)千萬(wàn)伏，電流達(dá)幾百千安，可擊毀建筑物或構(gòu)筑物，引起火災(zāi)或爆炸事故，使危險(xiǎn)物質(zhì)發(fā)生泄露。還可損壞電子電氣設(shè)備或造成電氣設(shè)備絕緣擊穿，引起大規(guī)模停電，從而危及供電系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)等電子電氣系統(tǒng)，造成數(shù)據(jù)丟失、生產(chǎn)和商業(yè)活動(dòng)中斷等后果，給人員生命及財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。廣域網(wǎng)的雷害主要來(lái)自感應(yīng)雷擊，通常不受直擊雷的破壞，因廣域網(wǎng)線遭受高壓雷電襲擊時(shí)，其自身首先溶斷。所以防護(hù)感應(yīng)雷是廣域網(wǎng)的防雷重點(diǎn)。DDN專(zhuān)線及電話(huà)備份線最易遭受雷擊,在此類(lèi)線路的進(jìn)口端均應(yīng)安裝防雷器。局域網(wǎng)雖然都在室內(nèi)，但由于設(shè)備接口耐壓很低，加之線路屏蔽、布線距離、布線方式等因素，感應(yīng)雷擊浪涌過(guò)壓都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備造成破壞，局域網(wǎng)的RJ45頭因信號(hào)是一收一發(fā)，其保護(hù)應(yīng)按2對(duì)線來(lái)對(duì)待。對(duì)于網(wǎng)線的布線從防雷角度應(yīng)明確要求：電力線不能與網(wǎng)絡(luò)線同槽鋪設(shè)；廣域網(wǎng)線不能與局域網(wǎng)線同槽架設(shè)。網(wǎng)線安裝與墻壁有條件應(yīng)留有一定距離。線路外安裝屏蔽槽進(jìn)行保護(hù)。機(jī)房防雷技術(shù)1、接閃接閃裝置就是我們常說(shuō)的避雷針（避雷帶、避雷線或避雷網(wǎng)），接閃就是讓在一定程度范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電放電不能任意地選擇放電通道，而只能按照人們事先設(shè)計(jì)的防雷系統(tǒng)的規(guī)定通道，將雷電能量泄放到大地中去。2、 等電位連接為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差，就特別需要實(shí)行等電位連接，電源線、信號(hào)線、金屬管道等都要通過(guò)過(guò)壓保護(hù)器進(jìn)行等電位連接，各個(gè)內(nèi)層保護(hù)區(qū)的界面處同樣要依此進(jìn)行局部等電位連接，并最后與等電位連接母排相連。3、 接地接地就是讓已經(jīng)內(nèi)入防雷系統(tǒng)的閃電電流順利地流入大地，而不能讓雷電能量集中在防雷系統(tǒng)的某處對(duì)被保護(hù)物體產(chǎn)生破壞作用，良好的接地才能有效的泄放雷電能量，降低引下線上的電壓，避免發(fā)生反擊。4、 分流這是現(xiàn)代防雷技術(shù)中迅猛發(fā)展的重點(diǎn)，是防護(hù)各種電氣、電子設(shè)備的關(guān)鍵措施。所謂分流就是在一切從室外來(lái)的導(dǎo)體（包括電力電源線、數(shù)據(jù)或信號(hào)線、電話(huà)線或天線的饋線等）與接地裝置或接地線之間并聯(lián)一種適當(dāng)?shù)谋芾灼鳎⊿PD）,當(dāng)直擊雷或感應(yīng)雷在線路上產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時(shí)，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，閃電電流就由此處分流入地了。雷電流在分流之后,仍會(huì)有少部份沿導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備,這對(duì)于一些不耐高壓的微電子設(shè)備來(lái)說(shuō)是很危險(xiǎn)的,所以對(duì)于這類(lèi)設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機(jī)殼前,應(yīng)進(jìn)行多級(jí)分流（即不少于三級(jí)防雷保護(hù)）。5、屏蔽屏蔽就是用金屬網(wǎng)、箔、殼或管子等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對(duì)象包圍起來(lái),使閃電的電磁脈沖波從窨入侵的通道全部截?cái)?。所有的屏蔽套、殼等均需要接地?、躲避當(dāng)雷電發(fā)生時(shí),關(guān)閉設(shè)備,拔掉電源插頭；在建筑物基建選址時(shí),就應(yīng)該躲開(kāi)多雷區(qū)或易遭雷擊的地點(diǎn),以免日后增大防雷工程的開(kāi)支和費(fèi)用。機(jī)房防雷措施計(jì)算機(jī)機(jī)房?jī)?nèi)擁有大量的電子設(shè)備，是各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)（信息）中心的核心所在。然而，由于機(jī)房?jī)?nèi)的電子設(shè)備耐過(guò)電壓能力較差，加之這些電子設(shè)備絕大部分都是通過(guò)各種傳輸線相互連接的，當(dāng)雷電引起傳輸線上產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí)，與線纜連接的設(shè)備接口部分、甚至整個(gè)設(shè)備都容易受到損壞。因此應(yīng)通過(guò)合理屏蔽、交流配電系統(tǒng)防雷、通信弱電系統(tǒng)防雷和均壓等電位接地等措施來(lái)保護(hù)機(jī)房及各類(lèi)設(shè)備免遭雷擊。1．屏蔽屏蔽措施可以屏蔽掉相當(dāng)部分沿空間傳播的感應(yīng)電磁脈沖，這一措施需要機(jī)房建筑物在建設(shè)初期體現(xiàn)。2．對(duì)傳輸線屏蔽對(duì)各種機(jī)房金屬傳輸線的屏蔽層、外金屬管套做好接地；對(duì)暴露于室外的非屏蔽層金屬線纜，尤其是架空敷設(shè)的線纜應(yīng)穿金屬管敷設(shè)，并對(duì)金屬管進(jìn)行接地。使建筑物形成屏蔽網(wǎng)將建筑物的主鋼筋網(wǎng)焊接連通，并與建筑物防雷接地的地網(wǎng)相連接，以形成屏蔽網(wǎng)。如果建筑物鋼筋的數(shù)量較少或鋼筋分布難以形成網(wǎng)狀，則可考慮在數(shù)據(jù)機(jī)房的各個(gè)建筑面上安裝屏蔽并與設(shè)備保護(hù)地的地網(wǎng)相連接。屏蔽網(wǎng)不僅可以防御感應(yīng)雷，而且還可以防止外界其它電磁干擾。值得注意的是，室內(nèi)金屬門(mén)窗應(yīng)與屏蔽連通。交流配電系統(tǒng)防雷在各種各樣的傳輸線中，機(jī)房電源線是分布最廣的傳輸線，其受雷電感應(yīng)的幾率最高，也最易引入感應(yīng)雷。此外，根據(jù)對(duì)雷電波的頻譜分析，雷電波的絕大部分能量集中在40kHz以下，其中最大的諧波分量就在工頻附近，因此，雷電波最容易與電源線路發(fā)生耦合。事實(shí)也證明，60-80％的感應(yīng)雷和雷電波入侵均來(lái)自于電力傳輸線。針對(duì)交流配電系統(tǒng)的部分防雷設(shè)置需根據(jù)被保護(hù)信息系統(tǒng)的使用用途及重要程度確定防雷等級(jí)，GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，信息系統(tǒng)防雷等級(jí)分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，根據(jù)防雷等級(jí)采取多級(jí)保護(hù)，逐級(jí)泄流降壓最終使配電線路中的過(guò)電壓（過(guò)電流）降到設(shè)備能承受的范圍內(nèi)。一般企、事業(yè)單位計(jì)算機(jī)機(jī)房根據(jù)其用途分類(lèi)大部分可參考D級(jí)防護(hù)模式，即最少不得少于兩級(jí)浪涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)：第一級(jí)的浪涌保護(hù)器額定通流量（8/20“時(shí)）不小于50kA；末級(jí)浪涌保護(hù)器保護(hù)水平不大于1.5kV（特殊需要保護(hù)的電子電氣設(shè)備保護(hù)水平要求）。交流配電系統(tǒng)的防雷措施最好在機(jī)房及建筑物建設(shè)的初期體現(xiàn)，但如果初期未考慮到，后期逐步完善也是比較容易實(shí)現(xiàn)的。3．信號(hào)系統(tǒng)防雷由于與信號(hào)傳輸線相連的設(shè)備接口的工作電壓較低，而且耐壓水平也很低，這些機(jī)房設(shè)備對(duì)于由信號(hào)傳輸線引入的感應(yīng)雷電波特別敏感，極易受到損壞。因此，非常有必要在設(shè)備的信號(hào)接口處安裝具有抗過(guò)電壓保護(hù)能力、工頻過(guò)電流保護(hù)功能及響應(yīng)速度快、防雷性能優(yōu)越的信號(hào)防雷設(shè)備。值得一提的是，連接各樓宇的光纜內(nèi)的金屬加強(qiáng)芯應(yīng)進(jìn)行等電位接地處理（詳見(jiàn)2.4均壓和等電位接地），避免雷電通過(guò)光纜內(nèi)的鋼絲傳導(dǎo)進(jìn)機(jī)房。信號(hào)系統(tǒng)的防雷根據(jù)GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》要求，應(yīng)針對(duì)信號(hào)線路的種類(lèi)、工作電壓、線路屏蔽情況以及傳輸速率等條件選擇相應(yīng)的浪涌保護(hù)器，保護(hù)線路及傳輸設(shè)備的安全，一般在機(jī)房使用過(guò)程中根據(jù)設(shè)備的投入使用情況不斷完善。4．均壓和等電位接地均壓和等電位連接是防止地電位反擊的有效方法。在建筑物的一定范圍內(nèi)把進(jìn)入建筑物的各種金屬管道和線纜的屏蔽層做成等電位連接，形成一個(gè)封閉的均壓環(huán)，以消除可能存在的破壞力極強(qiáng)的電位差。常用的接地方式有共用接地、獨(dú)立接地和混合接地三種。根據(jù)GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》、GB50057-94《建筑物防雷技術(shù)規(guī)范》要求，計(jì)算機(jī)機(jī)房的接地系統(tǒng)推薦采用共用接地方式，即把建筑物防雷地、設(shè)備保護(hù)地、交流工作地、直流工作地連在一起（優(yōu)先使用建筑物自然接地，即建筑物基礎(chǔ)接地），建立等電位系統(tǒng)，以避免各地網(wǎng)間的電位差對(duì)設(shè)備進(jìn)行反擊。機(jī)房?jī)?nèi)的電磁波會(huì)感應(yīng)金屬導(dǎo)體，使空氣中的懸浮塵粒導(dǎo)電而產(chǎn)生靜電，同時(shí)，帶電的懸浮塵粒會(huì)附著在設(shè)備外殼等不帶電金屬構(gòu)件上。當(dāng)設(shè)備外殼上不同電荷的靜電積累達(dá)到一定的極限時(shí)，正負(fù)電荷就會(huì)放電產(chǎn)生幾千伏以上的電壓，極易造成設(shè)備的損壞或設(shè)備運(yùn)行不正常。為避免這種現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)在機(jī)房?jī)?nèi)安裝高級(jí)全鋼抗靜電地板，還應(yīng)在周?chē)鷫ι显O(shè)置由銅排或銅網(wǎng)組成的均壓帶（環(huán)），將機(jī)房?jī)?nèi)金屬機(jī)柜、金屬橋架、機(jī)柜、光纜金屬加強(qiáng)芯、抗靜電地板龍骨等不帶電金屬構(gòu)件與均壓帶（環(huán)）就近連接，保證靜電能順利的泄入大地。均壓等電位接地應(yīng)在機(jī)房建設(shè)時(shí)實(shí)現(xiàn)，后期機(jī)房設(shè)備、機(jī)柜等到位投入使用后，施工難度相對(duì)較大。機(jī)房防雷施工對(duì)于網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)的電源線防護(hù)，首先，進(jìn)入系統(tǒng)總配電房的電源進(jìn)線，應(yīng)采用金屬鎧裝電纜敷設(shè)，電纜鎧裝層的兩端應(yīng)良好接地；如果電纜沒(méi)有鎧裝層，則就將電纜穿鋼管埋地，鋼管兩端接地，埋地的長(zhǎng)度應(yīng)不小于15米。由總配電房至各大樓的配電箱以及機(jī)房樓層配電箱的電力線路，均應(yīng)采用金屬鎧裝電纜進(jìn)行敷設(shè)。這樣可以大大減少電源線感應(yīng)過(guò)電壓的可能性。其次，在電源線路上安裝電源防雷器，是必不可少的防護(hù)措施。根據(jù)IEC防雷規(guī)范中有關(guān)防雷分區(qū)的要求，將電源系統(tǒng)分為三級(jí)保護(hù)?？稍谙到y(tǒng)總配電房的配電變壓器低壓側(cè)安裝最大流通容量100KA~150KA的一級(jí)電源防雷箱；在各大樓的總配電箱安裝通流容量為60KA~80KA的二級(jí)電源防雷箱；在機(jī)房的重要設(shè)備（如交換機(jī)、服務(wù)器、UPS等）的電源進(jìn)線處安裝最大通流容量40KA的三級(jí)電源防雷器；根據(jù)情況可在在機(jī)房的重要設(shè)備UPS電源前安裝單相兩級(jí)聯(lián)動(dòng)串聯(lián)式電源防雷箱。所有防雷器均應(yīng)良好接地。機(jī)房?jī)?nèi)網(wǎng)絡(luò)傳輸線主要使用的是光纖和雙絞線。其中光纖不需要特別的防雷措施，但若室外的鎧狀光纖是架空的，那么需要將光纖的金屬部分接地。而雙絞線屏蔽效果較差，因此感應(yīng)雷擊的可能性比較大，應(yīng)將此類(lèi)信號(hào)線敷設(shè)在屏蔽線槽中，屏蔽線槽應(yīng)良好接地；也可穿金屬管敷設(shè)，金屬管應(yīng)全線保持電氣上的連通，并且金屬管兩端應(yīng)良好接地。在信號(hào)線路上安裝信號(hào)防雷器，對(duì)防感應(yīng)雷是一種行之有效的辦法。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)，可在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)線進(jìn)入到廣域網(wǎng)路由器之前安裝專(zhuān)用信號(hào)防雷器；在系統(tǒng)主干交換機(jī)、主服務(wù)器以及各分交換機(jī)、服務(wù)器的信號(hào)線入口處分別安裝RJ45接口的信號(hào)防雷器。信號(hào)防雷器的選型應(yīng)綜合考慮工作電壓、傳輸速率、接口形式等。所有防雷器均應(yīng)良好接地。附：IEC防雷分區(qū)概念根據(jù)IEC61312-1防雷分區(qū)的定義：雷電保護(hù)區(qū)LPZOA（OA區(qū)）該區(qū)內(nèi)的各物體都可能遭受直接雷擊，同時(shí)在該區(qū)內(nèi)雷電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)能自由傳播，沒(méi)有衰減。雷電保護(hù)區(qū)LPZOB（OB區(qū)）該區(qū)內(nèi)的各種物體在接閃器保護(hù)范圍內(nèi)，不會(huì)遭受直接雷擊，但該區(qū)內(nèi)的雷電電磁場(chǎng)因沒(méi)有屏蔽裝置，雷電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)也能自由傳播，沒(méi)有衰減。雷電保護(hù)區(qū)LPZI（1區(qū)）當(dāng)需要進(jìn)一步減少雷電流和電磁場(chǎng)時(shí)，應(yīng)引入后續(xù)防雷區(qū)，并按照需要保護(hù)的系統(tǒng)所需求的環(huán)境選擇。后續(xù)防雷區(qū)的要求條件。區(qū)間不同級(jí)別防雷器的安裝位置區(qū)別B級(jí)C級(jí)D級(jí)可否遭受直接雷擊是否對(duì)磁場(chǎng)傳播有衰減OA區(qū)可能遭受直接雷擊沒(méi)有衰減OB區(qū)不會(huì)遭受直接雷擊沒(méi)有衰減1區(qū)0區(qū)與1區(qū)之間的交界處不會(huì)遭受直接雷擊有衰減2區(qū)等1區(qū)與2區(qū)之間的交界處重要設(shè)備前端不會(huì)遭受直接雷擊進(jìn)步衰減防雷器分級(jí)保護(hù)原理IEC61312定義了防雷的保護(hù)分區(qū)，根據(jù)保護(hù)分區(qū)的要求需要在每個(gè)分區(qū)的交界處，安裝相對(duì)應(yīng)的防雷器，在LPZOB區(qū)與LPZ1區(qū)的交界處安裝B級(jí)（即第一級(jí)）防雷器，在LPZ1區(qū)與LPZ2區(qū)的交界處安裝C級(jí)（即第二級(jí)）的防雷器，在LPZ2區(qū)內(nèi)的設(shè)備前端安