淺談機房感應雷防雷工程設計

王戀平++王戀祝++張強宜

摘 要：計算機機房防雷設計思想，其他學者也提出了眾多不同的技術方案這些方案考慮的角度不盡相同，但還沒有形成一個更加完善的機房防雷體系.機房防雷的重點一方面是直擊雷的防范，另一方面是感應雷的防范，要研究兩者的防范設計融合為一個安全的機房防雷方案，從而切實充分地保障計算機機房設備免遭雷擊，減少損失。該文將討論機房設計中的防感應雷技術，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原理，結合實例給出防雷設計的一般步驟.對于研究機房的安全、防感應雷設計的思想都具有指導意義，對計算機機房技術的普及應用、保障機房人員和設備的安全具有重要意義。

關鍵詞：計算機 機房防雷體系 工程設計

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0053-02

雷電產生的強電磁場沿著與設備相連的信號線、電源線侵入網絡系統。由于雷電產生強大電磁場，該電磁場產生的強脈沖與導線藕合傳導，從而沿著線路入侵。設備接地體在雷擊時產生瞬間高電位而損壞。這是因為防護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絡設備由于接地體電位升高而損壞。在計算機機房交換機、服務器、路由器等網絡設備安置在建筑物內，受建筑物的防雷系統保護，直擊雷破壞網絡設備的可能性較小，但建筑物外部的網絡線路可能受到直擊雷的破壞，目前戶外的網絡線路基本采用光纖線路，大大減少了直擊雷破壞的可能；機房中發生雷擊事件主要是感應雷的破壞，因此防雷的重點是感應雷。在防范雷擊入侵的時候要注意設備安裝方法，包括線路和布局、安裝位置的規范，以免受雷電在空間分布的電場、磁場的影響而損壞線路和設備。

1 機房防雷的設計理念

該文所討論的設計，主要是針對機房感應雷的防雷設計。是針對機房防雷的專門方案，結合防直擊雷、防感應雷、等電位連接、設備接地的防護，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，電源線路、數據信號線路的防護措施又有效地抑制雷電波和雷電電磁脈沖對設備造成的危害，機房內各導電部位的等電位連接，可有效地防止因電位差而導致的電位反擊，保障了人員、設備的安全和正常工作運行。

1.1 網絡系統防雷設計

（1）一級防雷：在中心機房的網絡輸入端安裝網絡專用防雷器作一級保護。中心交換機和二級交換機是用光纖連接，光纖防雷效果好，因此這部分的網絡可不作一級防雷設計。

（2）二級防雷：各二級交換機與機通過雙絞線連接，因此在各二級交換機的機柜內安裝網絡交換機專用防雷器，24路端口保護。（3）三級防雷：各HUB和PC機采用帶有網絡保護的防雷插座，這部分的防雷保護已經在電源部分三級防雷中作了保護設計。

（4）在設計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、管套等圍起保護網絡設備，在主機房將所有的金屬門窗與天花板龍骨多次連接，將雷電形成的脈沖電磁場從空間入侵的通道阻隔開來，以達到電磁屏蔽的目的。（5）設計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引至大樓的地面，再將它們與避雷地樁接成綜合接地網，這樣，它們應有同樣的電位，在發生雷擊時便不會發生雷電反擊而損壞設備。（6）在這部分的設計中可結合前面的線路設計來考慮，同時在綜合布線系統中要注意以下幾個方面的問題：電源線路不要與網絡線路同槽架設，數據插座與電源插座保持一定距離。廣域網線路不要與局域網線路同槽架設。網絡線路沿墻壁布置時，有條件應距離墻壁一定距離安裝。屏蔽槽要有足夠的厚度，并要求兩點接地。

2 下面用實例來說明用以上設計的運用方法

例1：

對黔西南州興義市農村合作銀行新建辦公樓機房設在一樓，共計約100 m2，其供電形式為單，整個系統尚未安裝防雷設施。如接地，監控設備UPS，內部電源、均壓帶、等電位連接、PE接地等無防雷電感應和雷電波侵入防護設施。

按照“國標”有關防雷規范要求及根據實際需要，設備采取電源系統、信號傳輸系統上的防護。從而達到攔截、分流、鉗位、接地、等電位連接的要求。使之形成內外雷電防護，保障設備置于良好的電磁環境下正常運行，保護人員及設備的安全，本著科學、經濟、實用的原則，可靠的防雷效果，特設計以下防雷方案：

（1）項目說明，該項目設計為二類機房防雷設計，具體根據現場情況，被保護設備的配置做調整。（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 設備電源線路與信號傳輸線路雷電防護；（3）方案目的：保護機房內人員和各計算機設備在雷電發生情況下的安全與正常運作，達到減少和預防雷擊危害。（4）設計依據：GB50057—94《建筑物防雷設計規范》，GB50343—2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》，GB50174—93《電子計算機機房設計規范》，JGJ/T16—92《民用建筑電氣設計規范》，GB/T2887—2000《電子計算機場地通用規范》。（5）方案具體內容：機房所在辦公樓頂已安裝有避雷帶作為防直擊雷設施，引下線為柱筋，接地極為建筑基礎。機房位于四層約100 m，供電形式為TN-S系統（三相四線制），因此，應對機房進行電源系統、數據傳輸系統采取拑位、泄放、等電位連接、屏蔽等防護措施，使整體形成綜合雷電防護的方式，以保障人員、設備置于良好的電磁環境下安全運行。

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

2）防感應雷、本方案電源系統采取逐級降壓的原則實行三級防雷電過壓保護。根據《電子計算機機房設計規范》GB50174—93的規定，由大樓總電源對機房供電經UPS電源分別送至機房各設備。

3）對電源系統采取三級保護，第一級設置于大樓總配電柜處，第二級設置于機房UPS供電線路上（UPS前端），第三級設置于各設備處（UPS后端），重要設備如需要，可采用防雷插板進行精細保護。endprint

各級電源避雷器參數指標如下：

第一級（SPD）采用通流量60KA、殘壓〈2KV、響應時間〈50nS。

第二級（SPD）采用通流量40KA、殘壓〈1.5KV、響應時間〈50nS。

第三級（SPD）采用通流量20KA、殘壓〈950V、響應時間〈50nS。

精細保護；采用通流量5—10KA專用設備防雷插板。

4）數據信號傳輸線纜上的防護：當信號傳輸系統采用光纜傳輸時可不考慮信號線路的防護，但光纜的金屬加強芯應可靠接地。

（6）接地系統：如沒有良好的接地，防雷系統也就形同虛設。因此必須安裝可靠的接地系統用于防雷系統及設備的保護接地，需從戶外空地內增設人工接地體，直至接地體設計電阻符合要求。增設人工接地極采用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，并將基礎地極或新增地極作等電位連接，并引出二接地端子通過16mm多股銅芯線套PVC管進入機房與機房內的等電位連接體（-30×3銅排）連接。UPS電源、機柜、等均分采用6mm2的銅芯線與接地銅排緊固連接。這樣，室內所有的設備地線均與接地母排進行電氣聯結，線路的金屬屏蔽管、金屬橋架、配電盤的外殼，也均與等電位母排進行電氣聯結。避雷器用6～10 mm2的銅芯線與接地銅排緊固連接。機房內各電源三孔單相插座均接入PE保護地線。

（7）機房等電位連接：1）輔助地網與大樓基礎地作等效連接，接地電阻小于4.0歐姆。2）機房采用兩條-30×3銅條作為接地母排。由兩條接地 母線引入連接，作為工作地、保護地、防靜電地的匯集排。3）機房各設備外殼均由各支線分別匯聚于接地銅排上。4）機房內各電源插座統一按左零右火標準接線。

（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：采用16 mm2多股銅芯線。接地支線：分別采用10 mm2、6 mm2、4 mm2多股銅芯線。等電位銅排：采用—30×3銅條鋪設。

（9）方案可行性：本方案是在大樓具有完整的防直擊雷設施下，針對機房防雷的專門方案，結合大樓防直擊雷、防感應雷、等電位連接、設備接地的防護，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，電源線路、數據信號線路的防護措施又有效地抑制雷電波和雷電電磁脈沖對設備造成的危害，機房內各導電部位的等電位連接，可有效地防止因電位差而導致的電位反擊，保障了人員、設備的安全和正常工作運行，因此本方案可付諸貴行實施。endprint