校園網絡機房綜合防雷工程設計方案

摘 要通過介紹校園網絡機房綜合防雷工程的設計方案，說明雷電防護工程是保護通信線路、設備及人身安全的重要技術手段，是確保通信線路、設備運行不可缺少的技術環節，以及如何建立起符合國家有關規范的防雷體系。

關鍵詞網絡機房；防雷；設計

中圖分類號 G481 文獻標識碼 A 文章編號 1671-489X（2008）08-0076-03

在當今的電子信息時代，雷災出現的特點與以往有極大的不同，可以概括為：

1）受災面大大擴大，從電力、建筑這2個傳統領域擴展到幾乎所有行業，特別是與高新技術關系最密切的領域。

2）從二維空間入侵變為三維空間入侵。從閃電直擊和過電壓波沿線傳輸變為空間閃電的脈沖電磁場從三維空間入侵到任何角落，無孔不入地造成災害，因而防雷工程已從防直擊雷、感應雷進入防雷電電磁脈沖（LEMP），即雷電災害的空間范圍擴大了。

3）雷災的經濟損失和危害程度大大增加了。它襲擊的對象本身的直接經濟損失有時并不太大，而由此產生的間接經濟損失和影響難以估計。

4）雷災的主要對象已集中在微電子器件設備上。微電子技術的應用滲透到各種生產和生活領域，微電子器件極端靈敏這一特點很容易受到無孔不入的LEMP的作用，造成微電子設備的失控或者損壞。

為此，當今時代的防雷工作的重要性、迫切性、復雜性大大增加，雷電的防御已從直擊雷防護到系統防護。防雷的基本途徑就是要提供一條雷電流（包括雷電電磁脈沖輻射）對地泄放的合理路徑，而不能讓其隨機性選擇放電通道，簡言之就是要控制雷電能量的泄放與轉換。

現代防雷保護一般設3道防線：

1）外部保護——將絕大部分雷電流直接引入地下泄散；

2）內部保護——阻塞沿電源線或數據線、信號線引入的侵入波危害設備；

3）過電壓保護——限制被保護設備上雷電過電壓幅值。

這3道防線相互配合，各盡其職，缺一不可。

現以沈陽醫學院網絡機房為例，簡述校園網絡機房綜合防雷工程設計方案。

1 網絡機房條件

學院網絡機房所在教學樓周邊較為空曠，土質比較潮濕，該地區屬于多雷區，易遭受雷擊。教學樓已安裝有防直擊雷的避雷帶，但沒有建立整體、綜合的防雷系統，致使校園網的服務器、交換機及其他教學設備容易遭受感應雷的危害，造成損失。

1.1 供電系統學院網絡機房位于教學樓北樓的3層，機房內安裝有多個網絡機柜和交換機機柜，機柜中分別安裝20臺服務器、2臺核心交換機、防火墻、路由器及大功率UPS等設備。

機房供電系統未安裝任何電源浪涌保護裝置，如果遇有雷電波侵入，將通過供電系統對服務器、核心交換機、防火墻、路由器、大功率UPS等設備造成損害。

1.2 網絡線路 學院網絡機房與學院內其他建筑的信號線均為光纜，在很大程度上避免了感應雷的入侵，但在教學樓內的網線主要為六類線，這些網線仍然可能成為感應雷的入侵途徑，使服務器等設備遭受感應雷的侵害。

1.3 接地系統 網絡機房沒有專用的接地系統，所有設備的外殼也未能與接地系統做等電位連接，機房靜電地板下沒有均壓環，不能有效地保護各種設備。

2 防雷設計依據

1）《建筑物防雷設計規范》（GB50057—94）2000版；2）《民用建筑電氣設計規范》（JGJ/T16—92）；3）《電子計算機機房設計規范》（GB50174—93）；4）《計算站場地安全要求》（GB9361—88）；5）《電子設備雷擊保護導則》（GB7450－87）；6）《建筑物電子信息系統防雷技術規范》；7）《雷電電磁脈沖的防護》；8）《過電壓保護器》。

3 整體防雷工程設計及施工方案

依據《建筑物防雷設計規范》，學院網絡機房所在教學樓為三類防雷建筑物。依據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》，該建筑物所含的電子信息系統按D級設防。依據已確定保護級別，采取如下相應的保護措施：

3.1 供電線路防感應雷保護措施供電線路是一個互通的配電網絡，一旦電源線的某處感應到了雷電，則雷電會沿供電線路傳到很遠的用電設備，電源浪涌從電源線路竄入設備，造成設備損壞。在供電線路上安裝電源浪涌保護器，目的是為了將線路上的電壓限制在一個安全的水平。正常情況下，電源浪涌保護器處于高阻狀態，對電源傳輸不造成任何影響，當有雷電、浪涌電壓或其他過電壓產生時，電源浪涌保護器自動導通接地，雷電過后自動恢復，從而使過高的電壓不致加到設備造成損壞或誤操作。

根據網絡機房實際情況，依據上述規范特設計如下方案：

電源部分按三級設防，對學院網絡機房供電系統防感應雷采取三級防護措施：

1)在1樓配電室向3樓網絡機房供電的空氣開關的輸出端并聯安裝三相電源浪涌保護器(雷霆LTP380-80KA)一臺為第1級防護；

2)在2樓配電柜中向3樓網絡機房供電的空氣開關的輸出端并聯安裝三相電源浪涌保護器 (雷霆LTP380-40KA)一臺為第2級防護；

3)在3樓網絡機房隔壁配電柜中向網絡機房供電的空氣開關的輸出端并聯安裝三相電源浪涌保護器 (雷霆LTP380-20KA)一臺為第3級防護。如圖1所示。

3.2 網絡設備防感應雷保護措施 網絡系統產品均系微電子產品，這些設備具有高密度、高速度、低電壓和低功耗等特性，它們對雷電過電壓、電力系統操作過電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感，這就使得網絡系統設備極易遭受雷擊、過電壓破壞，并造成經濟損失和安全方面的風險。

本方案對雷電防護重點在于網絡主機的保護。在20臺服務器的接口端，分別串連安裝一臺LTP—N—RJ45信號浪涌保護器。對服務器進行防雷保護。所有避雷器都要與地網連接。如圖2所示。

3.3 地網工程 防雷的基本途徑就是要提供一條雷電流對地泄放的合理路徑，對所有建筑而言，如沒有良好的接地系統，就不能建立雷電流泄放的通道，導致遭受雷電侵害。本方案在網絡機房所在建筑外的地面建一處接地系統（地網），要求接地電阻小于1歐姆。

考慮學院四周主要土壤電阻率不可預知及地網作業環境的實際情況，地網施工將采用傳統做法（鋼材為主）結合防雷高科技降阻材料（降阻模塊）的施工工藝，在保證接地電阻滿足要求的前提下，最大限度使接地電阻長期有效。

3.4 地網作法 在地面挖長35 m，寬500 mm，深800 mm的條型地溝，在地溝中每隔5 m夯入垂直地極，然后將水平地極敷設到地溝中，并與垂直地極焊牢，添加降阻模塊，在焊接處涂抹瀝青防腐，再添加降阻劑，最后將地面填平夯實。（水平地極采用4 mm×40 mm熱浸鍍鋅扁鋼，垂直地極采用2 m長DN50熱浸鍍鋅管鋼。）

接地系統通過BV35銅纜作為引上線，接入網絡機房，供信號避雷器接地及設備外殼接地用。接地電阻小于1歐姆。

3.5 等電位連接 針對網絡機房抗靜電地板下未安裝均壓環，機房所有設備未做等電位連接的實際情況，本次對此機房安裝一個均壓環。具體做法是：在距機房圍墻500 mm處，用30 mm×3 mm紫銅帶制作環形均壓環，均壓環通過200 mm×300 mm×8 mm紫銅板制成的匯流排與接地系統連接，機房內部全部設備的外殼均用BV16銅線連接到均壓環上。

同時將各機房內設備的外殼、金屬門窗等均用BV16銅線連接到等電位匯流排上，再由等電位匯流排與接地系統連接，形成有效的等電位連接系統，可有效地為所有設備的靜電干擾提供泄放通道，保證設備的安全，同時避免與建筑物等相連的其他設備的浪涌對機房設備的反沖。

綜上所述，在實施以上防雷系統工程后，將建立起符合國家有關規范的防雷體系，可以對較大的雷電起到防護作用。

說明：

1）圖3為地網安裝位置圖。

2）水平地極采用4 mm×40 mm熱浸鍍鋅扁鋼。

3）垂直地極采用DN50熱浸鍍鋅管鋼。

4）地網作法：在地面挖寬500 mm、深800 mm的條型地溝，在地溝中每隔5 m夯入垂直地極，然后將水平地極敷設至地溝中，并與垂直地極焊牢，在焊接處涂抹瀝青，添加適量常效降阻劑、接地模塊，最后將地面填平夯實。

5）進入室內的接地引線用BV35銅纜與地網相連，室外留有測試盒。

6）地網接地電阻值小于1歐姆。