淺談機(jī)房感應(yīng)雷防雷工程設(shè)計(jì)

王戀平++王戀祝++張強(qiáng)宜

摘 要：計(jì)算機(jī)機(jī)房防雷設(shè)計(jì)思想，其他學(xué)者也提出了眾多不同的技術(shù)方案這些方案考慮的角度不盡相同，但還沒(méi)有形成一個(gè)更加完善的機(jī)房防雷體系.機(jī)房防雷的重點(diǎn)一方面是直擊雷的防范，另一方面是感應(yīng)雷的防范，要研究?jī)烧叩姆婪对O(shè)計(jì)融合為一個(gè)安全的機(jī)房防雷方案，從而切實(shí)充分地保障計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)備免遭雷擊，減少損失。該文將討論機(jī)房設(shè)計(jì)中的防感應(yīng)雷技術(shù)，分析雷擊的危害、雷擊的方式、雷電的入侵途徑和防雷的技術(shù)原理，結(jié)合實(shí)例給出防雷設(shè)計(jì)的一般步驟.對(duì)于研究機(jī)房的安全、防感應(yīng)雷設(shè)計(jì)的思想都具有指導(dǎo)意義，對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)房技術(shù)的普及應(yīng)用、保障機(jī)房人員和設(shè)備的安全具有重要意義。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī) 機(jī)房防雷體系 工程設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0053-02

雷電產(chǎn)生的強(qiáng)電磁場(chǎng)沿著與設(shè)備相連的信號(hào)線(xiàn)、電源線(xiàn)侵入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由于雷電產(chǎn)生強(qiáng)大電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)產(chǎn)生的強(qiáng)脈沖與導(dǎo)線(xiàn)藕合傳導(dǎo)，從而沿著線(xiàn)路入侵。設(shè)備接地體在雷擊時(shí)產(chǎn)生瞬間高電位而損壞。這是因?yàn)榉雷o(hù)直擊雷的裝置將雷電電流引向自身由接地體分流流入大地，在接地體上形成高電位，使與接地體連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由于接地體電位升高而損壞。在計(jì)算機(jī)機(jī)房交換機(jī)、服務(wù)器、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安置在建筑物內(nèi)，受建筑物的防雷系統(tǒng)保護(hù)，直擊雷破壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可能性較小，但建筑物外部的網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路可能受到直擊雷的破壞，目前戶(hù)外的網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路基本采用光纖線(xiàn)路，大大減少了直擊雷破壞的可能；機(jī)房中發(fā)生雷擊事件主要是感應(yīng)雷的破壞，因此防雷的重點(diǎn)是感應(yīng)雷。在防范雷擊入侵的時(shí)候要注意設(shè)備安裝方法，包括線(xiàn)路和布局、安裝位置的規(guī)范，以免受雷電在空間分布的電場(chǎng)、磁場(chǎng)的影響而損壞線(xiàn)路和設(shè)備。

1 機(jī)房防雷的設(shè)計(jì)理念

該文所討論的設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)機(jī)房感應(yīng)雷的防雷設(shè)計(jì)。是針對(duì)機(jī)房防雷的專(zhuān)門(mén)方案，結(jié)合防直擊雷、防感應(yīng)雷、等電位連接、設(shè)備接地的防護(hù)，形成綜合防雷措施，辦公用房的防直擊雷措施能有效地降低雷電流的直接侵入，電源線(xiàn)路、數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)路的防護(hù)措施又有效地抑制雷電波和雷電電磁脈沖對(duì)設(shè)備造成的危害，機(jī)房?jī)?nèi)各導(dǎo)電部位的等電位連接，可有效地防止因電位差而導(dǎo)致的電位反擊，保障了人員、設(shè)備的安全和正常工作運(yùn)行。

1.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)

（1）一級(jí)防雷：在中心機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)輸入端安裝網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)用防雷器作一級(jí)保護(hù)。中心交換機(jī)和二級(jí)交換機(jī)是用光纖連接，光纖防雷效果好，因此這部分的網(wǎng)絡(luò)可不作一級(jí)防雷設(shè)計(jì)。

（2）二級(jí)防雷：各二級(jí)交換機(jī)與機(jī)通過(guò)雙絞線(xiàn)連接，因此在各二級(jí)交換機(jī)的機(jī)柜內(nèi)安裝網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)專(zhuān)用防雷器，24路端口保護(hù)。（3）三級(jí)防雷：各HUB和PC機(jī)采用帶有網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的防雷插座，這部分的防雷保護(hù)已經(jīng)在電源部分三級(jí)防雷中作了保護(hù)設(shè)計(jì)。

（4）在設(shè)計(jì)中采用的屏蔽方法是在連接硬件外層包上金屬屏蔽層以濾除不必要的電磁波.采用：金屬網(wǎng)、管套等圍起保護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在主機(jī)房將所有的金屬門(mén)窗與天花板龍骨多次連接，將雷電形成的脈沖電磁場(chǎng)從空間入侵的通道阻隔開(kāi)來(lái)，以達(dá)到電磁屏蔽的目的。（5）設(shè)計(jì)考慮采用綜合接地方式，即交流接地和安全工作接地合二為一，與直流接地、防雷接地分別用三根接地引線(xiàn)引至大樓的地面，再將它們與避雷地樁接成綜合接地網(wǎng)，這樣，它們應(yīng)有同樣的電位，在發(fā)生雷擊時(shí)便不會(huì)發(fā)生雷電反擊而損壞設(shè)備。（6）在這部分的設(shè)計(jì)中可結(jié)合前面的線(xiàn)路設(shè)計(jì)來(lái)考慮，同時(shí)在綜合布線(xiàn)系統(tǒng)中要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：電源線(xiàn)路不要與網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路同槽架設(shè)，數(shù)據(jù)插座與電源插座保持一定距離。廣域網(wǎng)線(xiàn)路不要與局域網(wǎng)線(xiàn)路同槽架設(shè)。網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路沿墻壁布置時(shí)，有條件應(yīng)距離墻壁一定距離安裝。屏蔽槽要有足夠的厚度，并要求兩點(diǎn)接地。

2 下面用實(shí)例來(lái)說(shuō)明用以上設(shè)計(jì)的運(yùn)用方法

例1：

對(duì)黔西南州興義市農(nóng)村合作銀行新建辦公樓機(jī)房設(shè)在一樓，共計(jì)約100 m2，其供電形式為單，整個(gè)系統(tǒng)尚未安裝防雷設(shè)施。如接地，監(jiān)控設(shè)備UPS，內(nèi)部電源、均壓帶、等電位連接、PE接地等無(wú)防雷電感應(yīng)和雷電波侵入防護(hù)設(shè)施。

按照“國(guó)標(biāo)”有關(guān)防雷規(guī)范要求及根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)備采取電源系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)上的防護(hù)。從而達(dá)到攔截、分流、鉗位、接地、等電位連接的要求。使之形成內(nèi)外雷電防護(hù)，保障設(shè)備置于良好的電磁環(huán)境下正常運(yùn)行，保護(hù)人員及設(shè)備的安全，本著科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則，可靠的防雷效果，特設(shè)計(jì)以下防雷方案：

（1）項(xiàng)目說(shuō)明，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)為二類(lèi)機(jī)房防雷設(shè)計(jì)，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，被保護(hù)設(shè)備的配置做調(diào)整。（2）方案組成：主要包括兩大部分。第一部分接地與等電位連接；第二部分 設(shè)備電源線(xiàn)路與信號(hào)傳輸線(xiàn)路雷電防護(hù)；（3）方案目的：保護(hù)機(jī)房?jī)?nèi)人員和各計(jì)算機(jī)設(shè)備在雷電發(fā)生情況下的安全與正常運(yùn)作，達(dá)到減少和預(yù)防雷擊危害。（4）設(shè)計(jì)依據(jù)：GB50057—94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB50343—2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》，GB50174—93《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》，JGJ/T16—92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB/T2887—2000《電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范》。（5）方案具體內(nèi)容：機(jī)房所在辦公樓頂已安裝有避雷帶作為防直擊雷設(shè)施，引下線(xiàn)為柱筋，接地極為建筑基礎(chǔ)。機(jī)房位于四層約100 m，供電形式為T(mén)N-S系統(tǒng)（三相四線(xiàn)制），因此，應(yīng)對(duì)機(jī)房進(jìn)行電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采取拑位、泄放、等電位連接、屏蔽等防護(hù)措施，使整體形成綜合雷電防護(hù)的方式，以保障人員、設(shè)備置于良好的電磁環(huán)境下安全運(yùn)行。

1）直擊雷防護(hù)，建筑物的防直擊雷裝置已經(jīng)安裝，本方案不在體現(xiàn)。但幕墻要作接地處理。

2）防感應(yīng)雷、本方案電源系統(tǒng)采取逐級(jí)降壓的原則實(shí)行三級(jí)防雷電過(guò)壓保護(hù)。根據(jù)《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174—93的規(guī)定，由大樓總電源對(duì)機(jī)房供電經(jīng)UPS電源分別送至機(jī)房各設(shè)備。

3）對(duì)電源系統(tǒng)采取三級(jí)保護(hù)，第一級(jí)設(shè)置于大樓總配電柜處，第二級(jí)設(shè)置于機(jī)房UPS供電線(xiàn)路上（UPS前端），第三級(jí)設(shè)置于各設(shè)備處（UPS后端），重要設(shè)備如需要，可采用防雷插板進(jìn)行精細(xì)保護(hù)。endprint

各級(jí)電源避雷器參數(shù)指標(biāo)如下：

第一級(jí)（SPD）采用通流量60KA、殘壓〈2KV、響應(yīng)時(shí)間〈50nS。

第二級(jí)（SPD）采用通流量40KA、殘壓〈1.5KV、響應(yīng)時(shí)間〈50nS。

第三級(jí)（SPD）采用通流量20KA、殘壓〈950V、響應(yīng)時(shí)間〈50nS。

精細(xì)保護(hù)；采用通流量5—10KA專(zhuān)用設(shè)備防雷插板。

4）數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸線(xiàn)纜上的防護(hù)：當(dāng)信號(hào)傳輸系統(tǒng)采用光纜傳輸時(shí)可不考慮信號(hào)線(xiàn)路的防護(hù)，但光纜的金屬加強(qiáng)芯應(yīng)可靠接地。

（6）接地系統(tǒng)：如沒(méi)有良好的接地，防雷系統(tǒng)也就形同虛設(shè)。因此必須安裝可靠的接地系統(tǒng)用于防雷系統(tǒng)及設(shè)備的保護(hù)接地，需從戶(hù)外空地內(nèi)增設(shè)人工接地體，直至接地體設(shè)計(jì)電阻符合要求。增設(shè)人工接地極采用5×50×50角鋼做垂直接地極，接地極間用-40×4的鍍鋅扁鐵焊接相連，并將基礎(chǔ)地極或新增地極作等電位連接，并引出二接地端子通過(guò)16mm多股銅芯線(xiàn)套PVC管進(jìn)入機(jī)房與機(jī)房?jī)?nèi)的等電位連接體（-30×3銅排）連接。UPS電源、機(jī)柜、等均分采用6mm2的銅芯線(xiàn)與接地銅排緊固連接。這樣，室內(nèi)所有的設(shè)備地線(xiàn)均與接地母排進(jìn)行電氣聯(lián)結(jié)，線(xiàn)路的金屬屏蔽管、金屬橋架、配電盤(pán)的外殼，也均與等電位母排進(jìn)行電氣聯(lián)結(jié)。避雷器用6～10 mm2的銅芯線(xiàn)與接地銅排緊固連接。機(jī)房?jī)?nèi)各電源三孔單相插座均接入PE保護(hù)地線(xiàn)。

（7）機(jī)房等電位連接：1）輔助地網(wǎng)與大樓基礎(chǔ)地作等效連接，接地電阻小于4.0歐姆。2）機(jī)房采用兩條-30×3銅條作為接地母排。由兩條接地 母線(xiàn)引入連接，作為工作地、保護(hù)地、防靜電地的匯集排。3）機(jī)房各設(shè)備外殼均由各支線(xiàn)分別匯聚于接地銅排上。4）機(jī)房?jī)?nèi)各電源插座統(tǒng)一按左零右火標(biāo)準(zhǔn)接線(xiàn)。

（8）材料選用：接地極：采用50×5 mm的角鋼作垂直接地，—40×4扁鋼作水平地極。接地母線(xiàn)：采用16 mm2多股銅芯線(xiàn)。接地支線(xiàn)：分別采用10 mm2、6 mm2、4 mm2多股銅芯線(xiàn)。等電位銅排：采用—30×3銅條鋪設(shè)。

（9）方案可行性：本方案是在大樓具有完整的防直擊雷設(shè)施下，針對(duì)機(jī)房防雷的專(zhuān)門(mén)方案，結(jié)合大樓防直擊雷、防感應(yīng)雷、等電位連接、設(shè)備接地的防護(hù)，形成綜合防雷措施，大樓的防直擊雷措施能有效地降低雷電流的直接侵入，電源線(xiàn)路、數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)路的防護(hù)措施又有效地抑制雷電波和雷電電磁脈沖對(duì)設(shè)備造成的危害，機(jī)房?jī)?nèi)各導(dǎo)電部位的等電位連接，可有效地防止因電位差而導(dǎo)致的電位反擊，保障了人員、設(shè)備的安全和正常工作運(yùn)行，因此本方案可付諸貴行實(shí)施。endprint