机房防雷方案（初步）

一、       分析概述

A、        雷害和浪涌的产生

1、         直击雷

 随着经济的发展，城市建筑日益增高造成雷电击穿空气的距离缩短，所以雷击概率加大，同时全球气候变暖及大气环流变化致使夏季雷暴期延长，直击雷对建筑的危害也大大的增加。

2、         传导雷、感应过电压及感应雷

作为拥有高集成度精密设备的机房，其遭受直击雷的可能性并不大，但由于其内部元气件高度集成化导致其抗过压与过流的能力较低（美国通用研究公司提供资料表明磁场脉冲超过0.07高斯，就可引起计算失误；磁场脉冲超过2.4高斯就可以引起集成电路永久性损坏），因此危害主要来源于传导雷、感应过电压、感应雷及开关操作引起的浪涌。当雷电先导直接击中室外金属导体时，其雷电流将沿导线向室内传播，从而形成传导雷。当雷电形成时，室外相应区域的长金属导体表面将感应出与雷电云所带电荷极性相反的电荷（此时还被导体束缚），当雷电先导对地放电时雷电云团电荷与异性电荷中和而使电场消失，长金属导体上积累的电荷将自由运动，其产生的高压沿导线以近似于光速向导线两侧传播，这就是感应过电压（脉冲波），根据经验公式计算，长高压架空线路上的感应过电压可达300-400KV，长低压架空线路上感应过电压可达100KV，通讯线路上可达40-60KV。当雷电云对地闪击或带异性电荷雷电云相互之间发生闪击时，其产生的电磁场可在周围大空间范围内的架空线路、埋地线路、钢轨或其它导体上产生感应过电压，称为感应雷，又称二次雷效应，机房雷害主要来源于此。

3、         开关操作引起的浪涌

机房用电设施多为感性或容性负载（有储能作用），当进行大负荷切换时便会产生瞬时过电压（电源线一般小于6KV，感应到信号线上一般5KV），其脉宽较宽（ms级），其危害也很大。

B、雷电和浪涌的危害

1、设备损坏，工作人员伤亡。

2、设备或元器件寿命降低。

3、传输或储存的数据丢失，设备误动作。

4、整个系统停顿，其间接损失和影响远大于直接损失。

C、接地与防雷器等电位连接

1、         传统接地的作用

做过机房工程的人都知道，做机房时必须作好机房接地系统，而机房接地系统的主要作用是为了消除电磁干扰。机房内部和外部的电力线、天线、日光灯和其它电器产生的辐射和干扰能引起计算机误操作甚至瘫痪，对应的防范措施是合理布线、作好接地和屏蔽。但机房内电源动力线和信号线芯线不能接地且不可能完全屏蔽，因此对于从电源线和信号线进入的浪涌无能为力。为了消除浪涌，必须将电源动力线和信号线芯线对地作等电位连接，即分级安装限压或限流型防雷器。

2、         机房内导电体的等电位连接（S星型结构与M网络结构）

3、独立接地系统之间的处理

    根据我国计算机机房设计规范和建筑物防雷设计规范，计算机机房接地可能涉及的种类有交流工作接地、安全保护接地、重复接地、静电接地、直流工作接地、防雷接地等多种。但一般只有交流工作接地（小于或等于4欧姆）、安全保护接地（小于或等于4欧姆）、直流工作接地（按计算机系统具体要求）、防雷接地（小于或等于5/10欧姆）四种，四种地进行联合接地时要求小于或等于1欧姆。目前IEC及GB50057-94D都推荐采用联合接地，但有些用户和设备制造商仍采用独立的直流地，极可能出现雷击时防雷接地体对直流地产生反击的情况（两地间电位差可达数百KV），因此在两地间距离小于一定数值（如20米）时，在防雷接地和直流地之间加装等电位连接器如OBO防雷器中的480，该连接器内部为放电间隙，平时不导通，当两地间电位差达到1KV时将击穿导通，从而达到均衡电位的目的。

D、UPS与防雷器

       1、未安装防雷器件的UPS其防浪涌功能可以说无。

2、有些UPS内置压敏电阻具有氧化锌防雷器反应快的特点，但其通流量远小于专用的氧化锌防雷器。当足够大的雷击脉冲来到时，UPS内置压敏电阻将损坏并可能呈现短路状态，UPS将报故障并影响设备供电。

3、         部分进口名牌UPS，根据国际IEC801-5的标准（抑制吸收电源供电线路输入端的雷电电压及电流的强浪涌，其冲击电流为20KA，冲击电压为6KV，波形为8/20微秒）安装有标准的防雷器件，但这类UPS能否完善地保护自身并通过保护自身进而达到保护后级设备的目的呢？答案是否定的。根据科学家长期测定的统计数据表明，直击雷电在一般低压架空线路产生的过压幅值高达100KV，电信线路高达40-60KV；感应雷在无屏蔽架空线路上的最高电压达20KV，无屏蔽地下电缆上可达10KV。因此，即使装有符合IEC801-5标准防雷器件的UPS如果其前端没有加装有效的高能量防雷器件，同样可能遭受毁损性雷击。

二、设计依据

    1、依据国际电工委员会IEC标准、德国VDE标准和中国GB标准与部委颁发的设计规范的要求，该建筑物和大楼内之机房等设备都必须有完整完善之防护措施，保证该系统能正常运作。这包括电源供电系统、不间断供电系统，海洛斯机房精密空调设备、电脑网络、微波通信设备等装置都应有防护装置保护。

2、GB50057-94〈建筑物防雷设计规范〉

3、GB50174-93〈计算机房防雷设计规范〉

4、GB2887-89 〈计算站场地技术文件〉

5、GB9361-88 〈计算站场地安全要求

6、JGJ/T16-92  〈民用建筑电气执行规范〉

7、GA173-1998  〈计算机信息系统防雷保安器〉

8、IEC1312〈雷电电磁脉冲的防护〉

9、IEC 61643 〈SPD电源防雷器〉

10、IEC 61644  〈SPD 通讯网络防雷器〉

11、VDE0675〈过电压保护器〉

三、防雷方案设计

本方案制定的目的是考虑大楼实际环境因素和用户实际需要而作出一套比较完整而易于操作的防雷设计及安装技术的防雷方案，从而达到整个计算机房设备系统安全地运行。

      1 、现场勘查

2、完善设备所在建筑的外部防雷系统，安装的避雷针或避雷线（网）应使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器保护范围内。架空避雷网的网格尺寸不应大于5m*5m或6m*4m。所有避雷针应采用避雷带互相连接。建筑物应装设均压环。防直击雷的接地装置应围绕建筑物敷设成环型接地体，每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。

3、机房内通信电缆以及地线的布放和连接。通过模拟不同的布线、屏蔽、接地方式和空间电磁场对通信线路的电磁感应影响情况试验，对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式有如下要求：通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部；通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁，应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。

4、根据IEC（国际电工委员会）雷电保护区的划分要求，建筑物大楼外部是直接雷的区域，在这个区域内的设备最容易遭受损害，危险性最高，是暴露区，为0区;建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区,可将其分为1区、2区，越往内部，危险程度越低，雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路感应引入(如图1)。保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管则通过这些界面，穿过各级雷电保护区的金属构件必须在每一穿过点做等电位连接。进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在LPZ₀与LPZ₁、LPZ₁与LPZ₂区交界处，及终端设备的前端（根据IEC1312——雷电电磁脉冲防护标准）安装上OBO之不同类别的电源类SPD以及通讯网络类SPD(如图2，SPD为瞬态过电压保护器是用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段)。

5、选用和使用SPD注意事项：

         应在不同使用环境选用不同性能的SPD。在选用电源SPD时要考虑供电系统的制式、额定电压等因素。LPZ₀与LPZ₁区交界处的SPD必须是经过仿雷电波形冲击试验达标的产品。对于信号SPD在选型时应考虑SPD与电子设备的相容性。SPD保护必须是多级的，例如对大楼电子设备电源部分雷电保护而言，可采取泄流型SPD与限压型SPD前后两级进行保护。为各级SPD之间做到有效配合，当两级SPD之间电源线或通讯线距离未达规定要求时，应在两级SPD之间采用适当退耦措施。 信号SPD应满足信号传输速率、工作电平、网络类型的需要，同时接口应与被保护设备兼容。信号SPD由于串接在线路中，在选用时应选用插入损耗较小的SPD。 在选用SPD时，应让供应商提供相关SPD技术参数资料。正确的安装才能达到预期的效果。SPD的安装应严格依据厂方提供的安装要求进行安装。卫星接收机高频电缆在进入机房前其金属屏蔽外皮应接地。

6、等电位连接的要求：

实行等电位连接的主体应为设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道；供电线路含外露可导电部分；防雷装置；由电子设备构成的信息系统。实行等电位连接的连接体为金属连接导体（如图3）和无法直接连接而作为瞬态等电位连接的电涌保护器(SPD)。大楼的计算机房六面应敷设金属屏蔽网，屏蔽网应与机房内环形接地母线均匀多点相连。通过星型(S型结构或网形M型)结构(见图4)把设备直接地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上（小型机房选S型，大型机房选M型结构）。机房内的电力电缆(线)、通信电缆(线)宜尽量采用屏蔽电缆。架空电力线由终端杆引下后应更换为屏蔽电缆，进入大楼前应水平直埋50m以上，埋地深度应大于0.6m，屏蔽层两端接地，非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋50m以上，铁管两端接地。

7、防雷器具体配置

A、         在动力室电源进线总配电盘上安装并联型电源专用高能量避雷器V25-B+c/3+NPE-385，构成对雷电的第一级衰减。

B、         在机房配电柜（或UPS专业配电盘）空气开关后安装适当容量的并联型防雷器V20-C/1+NPE，构成对雷电的第二级衰减。

C、         如果UPS的输出线路较长、跨楼层或架空，则应在其输出端加装适当容量的防雷插座MS-103(一拖三)，既构成对设备的第三级防护，也可以防止雷电从负载侧反击回来，加装防雷器的容量应根据现场实际情况而定。或者选用北京突破公司生产的防雷插座.

D、         对各种信号数据线和直流控制线，可根据其传输速率、工作电平和接口方式等选用相对应的防雷器。

1、         网络防雷器选用RJ45-E100/4-F。

2、         DDN专线采用RJ45-V24T/4-F。

3、         电话拨号线用RJ45-TELE/4-F。

4、         ISDN用RJ45-ISDN/4-F。

E、         MK-B峰值电流记录卡用于记录历史最大一次雷击电流。

F、         如大楼地和机房地相对独立，则在两地间加装480一只。

四、OBO电源防雷器及信号防雷器配置图

1、电源防雷

2、信号防雷

五、所采用电源防雷器及信号防雷器技术参数

六、工程预算

A、防雷器

1、        V25-B+C/3+NPE—385     

2、         V20-C/1+NPE            

3、         480                  

4、         MS-103                

5、         RJ45-E100/4-F

2、        RJ45-V24T/4-F

3、        RJ45-TELE/4-F

4、        RJ45-ISDN/4-F

5、        MK-B峰值电流记录卡

B、机房地

C、辅材

D、工程费（器件费的15%--20%）

E、工程总预算 A+B+C+D

七、附件

1、             OBO BETTERMANN 公司和产品介绍（见彩页）

2、             公司简介

3、             测试报告

4、             认证证书

5、             OBO主要用户名单

八、防雷器安装中应注意的问题

1、         不可擅自更改用户原有的配电和通讯线路。

2、         防雷器的安装必须可靠。

3、         ……

九、售后服务

1、         保修期:5

2、         响应时间：24小时