計(jì)算機(jī)房總體防雷解決方案

一、電源系統(tǒng)的防雷與過電壓保護(hù)

由于機(jī)房電力供給是由大樓的建筑物主配電引入。電源高壓端的防雷保護(hù)已由電力供電部門實(shí)施。因此，對(duì)于UPS電源系統(tǒng)的雷電防護(hù)，我們采取以下的防雷保護(hù)方案：

UPS配電回路設(shè)計(jì)，安裝在防雷配電箱內(nèi)，(我們嚴(yán)格按照《機(jī)信息系統(tǒng)防雷保護(hù)器》、《交流無間隙金屬氧化物避雷器》的要求組裝)采取兩級(jí)輸入防雷系統(tǒng)保護(hù)。

1、UPS電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)

從機(jī)房目前的情況來分析，供電線路穿越各級(jí)防雷區(qū)，考慮到機(jī)房各種不同用電設(shè)備的耐過壓的能力，我們建議采用如下的電源系統(tǒng)防雷方案，以達(dá)到最佳的防護(hù)效果和最經(jīng)濟(jì)的投入。

由于機(jī)房UPS不間斷電源設(shè)備是用于為機(jī)房?jī)?nèi)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)各用電設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠和高質(zhì)量的用電環(huán)境唯一的重要設(shè)備，并且是由市電供電輸入機(jī)房的主要途徑，所以我們將電源系統(tǒng)防護(hù)的重點(diǎn)放在了對(duì)UPS不間斷電源的保護(hù)上。

在計(jì)算機(jī)專用配電柜、UPS電源做兩級(jí)輸入防雷保護(hù)。具體的防護(hù)措施為：參考IEC1312的描述，在LPZ0B區(qū)，雖然不會(huì)被直接雷擊擊中，但遠(yuǎn)端雷電閃擊沿電力線傳來雷電電磁脈沖的強(qiáng)度沒有衰減，本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)也沒有減弱。

第一級(jí)防護(hù)為粗保護(hù)，選用TJ-4AC100SPD進(jìn)行防護(hù)，吸收大能量雷電流，此器件為低壓電源中的使用而特別設(shè)計(jì)，它是用于主配電系統(tǒng)的采用了密封和自點(diǎn)火技術(shù)的B級(jí)防雷及電涌保護(hù)器。它通過一個(gè)電子點(diǎn)火裝置來控制放電間隙的點(diǎn)火電壓。

第二級(jí)選用TJ-4AC80SPD，對(duì)雷電流進(jìn)一步吸收，同時(shí)還將起到吸收線路上的感性負(fù)載和容性負(fù)載的“通”“斷”引起的浪涌電壓及對(duì)相電壓可能的誤輸入線電壓的保護(hù)，最終輸入U(xiǎn)PS一個(gè)潔凈的電源;

對(duì)終端設(shè)備的防雷保護(hù)為細(xì)保護(hù)，選用TJ-4AC40，將殘余的雷電流基本吸收，通過地線泄入大地。

電源系統(tǒng)的全部防雷器件集中安裝在低壓配電系統(tǒng)中，組成兩級(jí)輸入防護(hù)的防雷系統(tǒng)，用于UPS電源系統(tǒng)的保護(hù)。對(duì)這部分器件采用的是可帶電插拔更換結(jié)構(gòu)(熱插拔)，無需在維護(hù)時(shí)切斷電源，方便不能隨意關(guān)機(jī)用戶使用。

二、通訊系統(tǒng)的防雷與過電壓保護(hù)

通訊系統(tǒng)防雷包括由戶外引至戶內(nèi)的通訊線路,主要線路包括網(wǎng)絡(luò)通訊線路、專線、微波通信線(天饋線)等;(由于網(wǎng)絡(luò)通訊線路、專線線路是由光纖引入可不予考慮)，通過現(xiàn)場(chǎng)勘查：

三層有一條微波天饋系統(tǒng)存在感應(yīng)雷隱患，需要做防雷保護(hù)，因此我們選用

一、電源系統(tǒng)的防雷與過電壓保護(hù)

由于機(jī)房電力供給是由大樓的建筑物主配電引入。電源高壓端的防雷保護(hù)已由電力供電部門實(shí)施。因此，對(duì)于UPS電源系統(tǒng)的雷電防護(hù)，我們采取以下的防雷保護(hù)方案：

UPS配電回路設(shè)計(jì)，安裝在防雷配電箱內(nèi)，(我們嚴(yán)格按照《機(jī)信息系統(tǒng)防雷保護(hù)器》、《交流無間隙金屬氧化物避雷器》的要求組裝)采取兩級(jí)輸入防雷系統(tǒng)保護(hù)。

1、UPS電源系統(tǒng)的防雷保護(hù)

從機(jī)房目前的情況來分析，供電線路穿越各級(jí)防雷區(qū)，考慮到機(jī)房各種不同用電設(shè)備的耐過壓的能力，我們建議采用如下的電源系統(tǒng)防雷方案，以達(dá)到最佳的防護(hù)效果和最經(jīng)濟(jì)的投入。

由于機(jī)房UPS不間斷電源設(shè)備是用于為機(jī)房?jī)?nèi)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)各用電設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠和高質(zhì)量的用電環(huán)境唯一的重要設(shè)備，并且是由市電供電輸入機(jī)房的主要途徑，所以我們將電源系統(tǒng)防護(hù)的重點(diǎn)放在了對(duì)UPS不間斷電源的保護(hù)上。

在計(jì)算機(jī)專用配電柜、UPS電源做兩級(jí)輸入防雷保護(hù)。具體的防護(hù)措施為：參考IEC1312的描述，在LPZ0B區(qū)，雖然不會(huì)被直接雷擊擊中，但遠(yuǎn)端雷電閃擊沿電力線傳來雷電電磁脈沖的強(qiáng)度沒有衰減，本區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)也沒有減弱。

第一級(jí)防護(hù)為粗保護(hù)，選用TJ-B1-40SPD進(jìn)行防護(hù)，吸收大能量雷電流，此器件為低壓電源中的使用而特別設(shè)計(jì)，它是用于主配電系統(tǒng)的采用了密封和自點(diǎn)火技術(shù)的B級(jí)防雷及電涌保護(hù)器。它通過一個(gè)電子點(diǎn)火裝置來控制放電間隙的點(diǎn)火電壓。

第二級(jí)選用TJ-C1-20SPD，對(duì)雷電流進(jìn)一步吸收，同時(shí)還將起到吸收線路上的感性負(fù)載和容性負(fù)載的“通”“斷”引起的浪涌電壓及對(duì)相電壓可能的誤輸入線電壓的保護(hù)，最終輸入U(xiǎn)PS一個(gè)潔凈的電源;

對(duì)終端設(shè)備的防雷保護(hù)為細(xì)保護(hù)，選用TJ-D1-10SPD，將殘余的雷電流基本吸收，通過地線泄入大地。

電源系統(tǒng)的全部防雷器件集中安裝在低壓配電系統(tǒng)中，組成兩級(jí)輸入防護(hù)的防雷系統(tǒng)，用于UPS電源系統(tǒng)的保護(hù)。對(duì)這部分器件采用的是可帶電插拔更換結(jié)構(gòu)(熱插拔)，無需在維護(hù)時(shí)切斷電源，方便不能隨意關(guān)機(jī)用戶使用。

二、通訊系統(tǒng)的防雷與過電壓保護(hù)

通訊系統(tǒng)防雷包括由戶外引至戶內(nèi)的通訊線路,主要線路包括網(wǎng)絡(luò)通訊線路、專線、微波通信線(天饋線)等;(由于網(wǎng)絡(luò)通訊線路、專線線路是由光纖引入可不予考慮)，通過現(xiàn)場(chǎng)勘查：

三層有一條微波天饋系統(tǒng)存在感應(yīng)雷隱患，需要做防雷保護(hù)，因此我們選用TJ-75F視頻SPD對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

機(jī)房有一條DDN專線存在感應(yīng)雷隱患，需要做防雷保護(hù)，因此我們選用TJ-RJ45網(wǎng)絡(luò)SPD對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

機(jī)房還有一套ADSL設(shè)備存在感應(yīng)雷隱患，需要做防雷保護(hù)，因此我們選用TJ-RJ11通訊SPD對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

三、接地系統(tǒng)

防雷器件首先起到的作用是對(duì)雷電流的吸收和泄放作用，同時(shí)也是一種“等電位連接器”。所有的防雷產(chǎn)品器件的防護(hù)原理均是在雷擊發(fā)生的瞬間內(nèi)，迅速啟動(dòng)響應(yīng)，保證設(shè)備、大地、建筑物及其附屬設(shè)備之搭接構(gòu)成一等電位體，從而避免過電壓的損壞，實(shí)現(xiàn)均壓等電位的關(guān)鍵就是整個(gè)機(jī)房的地線系統(tǒng)。所以說接地系統(tǒng)在系統(tǒng)防雷中非常重要的。

1、接地系統(tǒng)

理想的建筑物避雷系統(tǒng)的接地裝置，包括從接閃器及引下線的理想狀態(tài)最好是無任何電阻，一旦雷擊發(fā)生，避雷針接閃時(shí)，不論雷電流有多大，接地裝置上任何一點(diǎn)對(duì)大地的電勢(shì)差為零，因此，接地的阻值應(yīng)盡可能的小。

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50174-93《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，交流工作接地和安全保護(hù)接地，接地電阻均不應(yīng)大于4Ω，直流工作接地中，接地電阻應(yīng)按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具體要求確定;(GBJ79-85中規(guī)定電信站接地電阻要求≤1Ω)。

依據(jù)IEC1024標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜共用一組接地裝置。但是由于某些計(jì)算機(jī)設(shè)備的工作狀態(tài)差異不同，接地系統(tǒng)共地很難實(shí)現(xiàn)時(shí)，我們建議應(yīng)該采用等電位理論，達(dá)到瞬間等電位方式，常態(tài)獨(dú)立接地方式(即機(jī)房接地系統(tǒng)與其他交流地、安全保護(hù)地、防雷地進(jìn)行軟連接)。

2、地線裝置現(xiàn)狀

目前機(jī)房的市電供電系統(tǒng)采用三相五線制，送入機(jī)房。機(jī)房地線接地電阻應(yīng)<1Ω。地線為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的獨(dú)立接地網(wǎng)，從現(xiàn)場(chǎng)情況看，機(jī)房應(yīng)做等電位連接，安裝均壓等電位帶。

3、機(jī)房設(shè)備對(duì)接地系統(tǒng)的要求

安裝要求UPS電源輸入為三相四線制，輸出為三相五線制，輸出端為隔離變壓器型，保證中線對(duì)地線電壓小于1V，滿足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需要。

4、均壓等電位連接

機(jī)房的各種地線間及地線與大樓結(jié)構(gòu)的主鋼筋之間，必須進(jìn)行有效的連接，即全部采用共用接地系統(tǒng)，當(dāng)雷電引起地電位高壓反擊時(shí)，整個(gè)大樓及機(jī)房呈現(xiàn)系統(tǒng)等電位，防雷系統(tǒng)呈現(xiàn)工作狀態(tài)，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。

關(guān)于機(jī)房設(shè)備的金屬外殼接地在相關(guān)的國(guó)標(biāo)與部標(biāo)中均提出：機(jī)房設(shè)備的金屬(導(dǎo)電)外殼必須接地的規(guī)定(通常稱為保護(hù)接地，也就是用導(dǎo)線將外殼與PE線相連)。這一要求的目的是將設(shè)備外殼與地線(PE)進(jìn)行等電位連接，這樣不但保證了操作人員的安全(觸摸外殼時(shí)不會(huì)發(fā)生觸電的危險(xiǎn));同時(shí)還將被保護(hù)設(shè)備的外殼(對(duì)于輸入、輸出線)的電位處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，并將電磁干擾的大部分雜散電流導(dǎo)入大地。

5、線路的屏蔽

關(guān)于均壓等電位帶的實(shí)施，我們建議在機(jī)房的地板下設(shè)均壓等電位地線帶，以30mm×3mm的TJ-CUB銅排，在各室內(nèi)分別形成網(wǎng)型(M型)結(jié)構(gòu)的均壓等電位帶，且作好此帶的絕緣支撐，最終以星形(S型)形式與機(jī)房的直流邏輯地線接通，另外機(jī)房UPS供電系統(tǒng)電源插座及信號(hào)地均在最近的距離內(nèi)與均壓等電位帶相連，避免因設(shè)備間電勢(shì)差而使設(shè)備損壞。

關(guān)于線路的屏蔽情況我們是這樣考慮的：感應(yīng)雷擊很多是由于傳輸線路在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)高壓，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)遭到破壞，對(duì)傳輸線路采取屏蔽措施，是降低感應(yīng)雷擊破壞的有效方法。目前機(jī)房?jī)?nèi)的大部分線路采用穿管布線(金屬軟管或硬管)，但從實(shí)際情況看，綜合布線的金屬護(hù)管的屏蔽接地需改進(jìn)，使每根護(hù)管兩端有效接地，并與均壓等電位帶連接，最大限度的減少感應(yīng)雷擊侵入的渠道。

6、法拉第籠的問題

當(dāng)機(jī)房的均壓等電位網(wǎng)絡(luò)與大樓的鋼筋網(wǎng)相連時(shí)，形成一個(gè)稀疏的法拉第籠。或者我們建議機(jī)房裝修時(shí)做防靜電處理，墻壁采用防靜電鋁塑板，并與機(jī)房共地系統(tǒng)相連。使機(jī)房的形成一個(gè)法拉第籠。

注：1.接地引下線的連接必須在防雷配電柜前進(jìn)行;

2.UPS電源插座必須就近與均壓等電位相連接。

機(jī)房有一條DDN專線存在感應(yīng)雷隱患，需要做防雷保護(hù)，因此我們選用TJ-RJ45網(wǎng)絡(luò)SPD對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

機(jī)房還有一套ADSL設(shè)備存在感應(yīng)雷隱患，需要做防雷保護(hù)，因此我們選用TJ-RJ11通訊SPD對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

三、接地系統(tǒng)

防雷器件首先起到的作用是對(duì)雷電流的吸收和泄放作用，同時(shí)也是一種“等電位連接器”。所有的防雷產(chǎn)品器件的防護(hù)原理均是在雷擊發(fā)生的瞬間內(nèi)，迅速啟動(dòng)響應(yīng)，保證設(shè)備、大地、建筑物及其附屬設(shè)備之搭接構(gòu)成一等電位體，從而避免過電壓的損壞，實(shí)現(xiàn)均壓等電位的關(guān)鍵就是整個(gè)機(jī)房的地線系統(tǒng)。所以說接地系統(tǒng)在系統(tǒng)防雷中非常重要的。

1、接地系統(tǒng)

理想的建筑物避雷系統(tǒng)的接地裝置，包括從接閃器及引下線的理想狀態(tài)最好是無任何電阻，一旦雷擊發(fā)生，避雷針接閃時(shí)，不論雷電流有多大，接地裝置上任何一點(diǎn)對(duì)大地的電勢(shì)差為零，因此，接地的阻值應(yīng)盡可能的小。

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50174-93《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，交流工作接地和安全保護(hù)接地，接地電阻均不應(yīng)大于4Ω，直流工作接地中，接地電阻應(yīng)按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具體要求確定;(GBJ79-85中規(guī)定電信站接地電阻要求≤1Ω)。

依據(jù)IEC1024標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜共用一組接地裝置。但是由于某些計(jì)算機(jī)設(shè)備的工作狀態(tài)差異不同，接地系統(tǒng)共地很難實(shí)現(xiàn)時(shí)，我們建議應(yīng)該采用等電位理論，達(dá)到瞬間等電位方式，常態(tài)獨(dú)立接地方式(即機(jī)房接地系統(tǒng)與其他交流地、安全保護(hù)地、防雷地進(jìn)行軟連接)。

2、地線裝置現(xiàn)狀

目前機(jī)房的市電供電系統(tǒng)采用三相五線制，送入機(jī)房。機(jī)房地線接地電阻應(yīng)<1Ω。地線為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的獨(dú)立接地網(wǎng)，從現(xiàn)場(chǎng)情況看，機(jī)房應(yīng)做等電位連接，安裝均壓等電位帶。

3、機(jī)房設(shè)備對(duì)接地系統(tǒng)的要求

安裝要求UPS電源輸入為三相四線制，輸出為三相五線制，輸出端為隔離變壓器型，保證中線對(duì)地線電壓小于1V，滿足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需要。

4、均壓等電位連接

機(jī)房的各種地線間及地線與大樓結(jié)構(gòu)的主鋼筋之間，必須進(jìn)行有效的連接，即全部采用共用接地系統(tǒng)，當(dāng)雷電引起地電位高壓反擊時(shí)，整個(gè)大樓及機(jī)房呈現(xiàn)系統(tǒng)等電位，防雷系統(tǒng)呈現(xiàn)工作狀態(tài)，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。

關(guān)于機(jī)房設(shè)備的金屬外殼接地在相關(guān)的國(guó)標(biāo)與部標(biāo)中均提出：機(jī)房設(shè)備的金屬(導(dǎo)電)外殼必須接地的規(guī)定(通常稱為保護(hù)接地，也就是用導(dǎo)線將外殼與PE線相連)。這一要求的目的是將設(shè)備外殼與地線(PE)進(jìn)行等電位連接，這樣不但保證了操作人員的安全(觸摸外殼時(shí)不會(huì)發(fā)生觸電的危險(xiǎn));同時(shí)還將被保護(hù)設(shè)備的外殼(對(duì)于輸入、輸出線)的電位處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，并將電磁干擾的大部分雜散電流導(dǎo)入大地。

5、線路的屏蔽

關(guān)于均壓等電位帶的實(shí)施，我們建議在機(jī)房的地板下設(shè)均壓等電位地線帶，以30mm×3mm的TJ-CUB銅排，在各室內(nèi)分別形成網(wǎng)型(M型)結(jié)構(gòu)的均壓等電位帶，且作好此帶的絕緣支撐，最終以星形(S型)形式與機(jī)房的直流邏輯地線接通，另外機(jī)房UPS供電系統(tǒng)電源插座及信號(hào)地均在最近的距離內(nèi)與均壓等電位帶相連，避免因設(shè)備間電勢(shì)差而使設(shè)備損壞。

關(guān)于線路的屏蔽情況我們是這樣考慮的：感應(yīng)雷擊很多是由于傳輸線路在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)高壓，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)遭到破壞，對(duì)傳輸線路采取屏蔽措施，是降低感應(yīng)雷擊破壞的有效方法。目前機(jī)房?jī)?nèi)的大部分線路采用穿管布線(金屬軟管或硬管)，但從實(shí)際情況看，綜合布線的金屬護(hù)管的屏蔽接地需改進(jìn)，使每根護(hù)管兩端有效接地，并與均壓等電位帶連接，最大限度的減少感應(yīng)雷擊侵入的渠道。

6、法拉第籠的問題

當(dāng)機(jī)房的均壓等電位網(wǎng)絡(luò)與大樓的鋼筋網(wǎng)相連時(shí)，形成一個(gè)稀疏的法拉第籠。或者我們建議機(jī)房裝修時(shí)做防靜電處理，墻壁采用防靜電鋁塑板，并與機(jī)房共地系統(tǒng)相連。使機(jī)房的形成一個(gè)法拉第籠。

注：1.接地引下線的連接必須在防雷配電柜前進(jìn)行;

2.UPS電源插座必須就近與均壓等電位相連接。