浅谈机房感应雷防雷工程设计

摘 要：计算机机房防雷设计思想，其他学者也提出了众多不同的技术方案这些方案考虑的角度不尽相同，但还没有形成一个更加完善的机房防雷体系.机房防雷的重点一方面是直击雷的防范，另一方面是感应雷的防范，要研究两者的防范设计融合为一个安全的机房防雷方案，从而切实充分地保障计算机机房设备免遭雷击，减少损失。该文将讨论机房设计中的防感应雷技术，分析雷击的危害、雷击的方式、雷电的入侵途径和防雷的技术原理，结合实例给出防雷设计的一般步骤.对于研究机房的安全、防感应雷设计的思想都具有指导意义，对计算机机房技术的普及应用、保障机房人员和设备的安全具有重要意义。

关键词：计算机 机房防雷体系 工程设计

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0053-02

雷电产生的强电磁场沿着与设备相连的信号线、电源线侵入网络系统。由于雷电产生强大电磁场，该电磁场产生的强脉冲与导线藕合传导，从而沿着线路入侵。设备接地体在雷击时产生瞬间高电位而损坏。这是因为防护直击雷的装置将雷电电流引向自身由接地体分流流入大地，在接地体上形成高电位，使与接地体连接的网络设备由于接地体电位升高而损坏。在计算机机房交换机、服务器、路由器等网络设备安置在建筑物内，受建筑物的防雷系统保护，直击雷破坏网络设备的可能性较小，但建筑物外部的网络线路可能受到直击雷的破坏，目前户外的网络线路基本采用光纤线路，大大减少了直击雷破坏的可能；机房中发生雷击事件主要是感应雷的破坏，因此防雷的重点是感应雷。在防范雷击入侵的时候要注意设备安装方法，包括线路和布局、安装位置的规范，以免受雷电在空间分布的电场、磁场的影响而损坏线路和设备。

1 机房防雷的设计理念

该文所讨论的设计，主要是针对机房感应雷的防雷设计。是针对机房防雷的专门方案，结合防直击雷、防感应雷、等电位连接、设备接地的防护，形成综合防雷措施，办公用房的防直击雷措施能有效地降低雷电流的直接侵入，电源线路、数据信号线路的防护措施又有效地抑制雷电波和雷电电磁脉冲对设备造成的危害，机房内各导电部位的等电位连接，可有效地防止因电位差而导致的电位反击，保障了人员、设备的安全和正常工作运行。

1.1 网络系统防雷设计

（1）一级防雷：在中心机房的网络输入端安装网络专用防雷器作一级保护。中心交换机和二级交换机是用光纤连接，光纤防雷效果好，因此这部分的网络可不作一级防雷设计。

（2）二级防雷：各二级交换机与机通过双绞线连接，因此在各二级交换机的机柜内安装网络交换机专用防雷器，24路端口保护。（3）三级防雷：各HUB和PC机采用带有网络保护的防雷插座，这部分的防雷保护已经在电源部分三级防雷中作了保护设计。

（4）在设计中采用的屏蔽方法是在连接硬件外层包上金属屏蔽层以滤除不必要的电磁波.采用：金属网、管套等围起保护网络设备，在主机房将所有的金属门窗与天花板龙骨多次连接，将雷电形成的脉冲电磁场从空间入侵的通道阻隔开来，以达到电磁屏蔽的目的。（5）设计考虑采用综合接地方式，即交流接地和安全工作接地合二为一，与直流接地、防雷接地分别用三根接地引线引至大楼的地面，再将它们与避雷地桩接成综合接地网，这样，它们应有同样的电位，在发生雷击时便不会发生雷电反击而损坏设备。（6）在这部分的设计中可结合前面的线路设计来考虑，同时在综合布线系统中要注意以下几个方面的问题：电源线路不要与网络线路同槽架设，数据插座与电源插座保持一定距离。广域网线路不要与局域网线路同槽架设。网络线路沿墙壁布置时，有条件应距离墙壁一定距离安装。屏蔽槽要有足够的厚度，并要求两点接地。

2 下面用实例来说明用以上设计的运用方法

例1：

对黔西南州兴义市农村合作银行新建办公楼机房设在一楼，共计约100 m2，其供电形式为单，整个系统尚未安装防雷设施。如接地，监控设备UPS，内部电源、均压带、等电位连接、PE接地等无防雷电感应和雷电波侵入防护设施。

按照“国标”有关防雷规范要求及根据实际需要，设备采取电源系统、信号传输系统上的防护。从而达到拦截、分流、钳位、接地、等电位连接的要求。使之形成内外雷电防护，保障设备置于良好的电磁环境下正常运行，保护人员及设备的安全，本着科学、经济、实用的原则，可靠的防雷效果，特设计以下防雷方案：

（1）项目说明，该项目设计为二类机房防雷设计，具体根据现场情况，被保护设备的配置做调整。（2）方案组成：主要包括两大部分。第一部分接地与等电位连接；第二部分 设备电源线路与信号传输线路雷电防护；（3）方案目的：保护机房内人员和各计算机设备在雷电发生情况下的安全与正常运作，达到减少和预防雷击危害。（4）设计依据：GB50057―94《建筑物防雷设计规范》，GB50343―2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》，GB50174―93《电子计算机机房设计规范》，JGJ/T16―92《民用建筑电气设计规范》，GB/T2887―2000《电子计算机场地通用规范》。（5）方案具体内容：机房所在办公楼顶已安装有避雷带作为防直击雷设施，引下线为柱筋，接地极为建筑基础。机房位于四层约100 m，供电形式为TN-S系统（三相四线制），因此，应对机房进行电源系统、数据传输系统采取位、泄放、等电位连接、屏蔽等防护措施，使整体形成综合雷电防护的方式，以保障人员、设备置于良好的电磁环境下安全运行。

1）直击雷防护，建筑物的防直击雷装置已经安装，本方案不在体现。但幕墙要作接地处理。

2）防感应雷、本方案电源系统采取逐级降压的原则实行三级防雷电过压保护。根据《电子计算机机房设计规范》GB50174―93的规定，由大楼总电源对机房供电经UPS电源分别送至机房各设备。

3）对电源系统采取三级保护，第一级设置于大楼总配电柜处，第二级设置于机房UPS供电线路上（UPS前端），第三级设置于各设备处（UPS后端），重要设备如需要，可采用防雷插板进行精细保护。

各级电源避雷器参数指标如下：

第一级（SPD）采用通流量60KA、残压〈2KV、响应时间〈50nS。

第二级（SPD）采用通流量40KA、残压〈1.5KV、响应时间〈50nS。

第三级（SPD）采用通流量20KA、残压〈950V、响应时间〈50nS。

精细保护；采用通流量5―10KA专用设备防雷插板。

4）数据信号传输线缆上的防护：当信号传输系统采用光缆传输时可不考虑信号线路的防护，但光缆的金属加强芯应可靠接地。

（6）接地系统：如没有良好的接地，防雷系统也就形同虚设。因此必须安装可靠的接地系统用于防雷系统及设备的保护接地，需从户外空地内增设人工接地体，直至接地体设计电阻符合要求。增设人工接地极采用5×50×50角钢做垂直接地极，接地极间用-40×4的镀锌扁铁焊接相连，并将基础地极或新增地极作等电位连接，并引出二接地端子通过16mm多股铜芯线套PVC管进入机房与机房内的等电位连接体（-30×3铜排）连接。UPS电源、机柜、等均分采用6mm2的铜芯线与接地铜排紧固连接。这样，室内所有的设备地线均与接地母排进行电气联结，线路的金属屏蔽管、金属桥架、配电盘的外壳，也均与等电位母排进行电气联结。避雷器用6～10 mm2的铜芯线与接地铜排紧固连接。机房内各电源三孔单相插座均接入PE保护地线。

（7）机房等电位连接：1）辅助地网与大楼基础地作等效连接，接地电阻小于4.0欧姆。2）机房采用两条-30×3铜条作为接地母排。由两条接地 母线引入连接，作为工作地、保护地、防静电地的汇集排。3）机房各设备外壳均由各支线分别汇聚于接地铜排上。4）机房内各电源插座统一按左零右火标准接线。

（8）材料选用：接地极：采用50×5 mm的角钢作垂直接地，―40×4扁钢作水平地极。接地母线：采用16 mm2多股铜芯线。接地支线：分别采用10 mm2、6 mm2、4 mm2多股铜芯线。等电位铜排：采用―30×3铜条铺设。

（9）方案可行性：本方案是在大楼具有完整的防直击雷设施下，针对机房防雷的专门方案，结合大楼防直击雷、防感应雷、等电位连接、设备接地的防护，形成综合防雷措施，大楼的防直击雷措施能有效地降低雷电流的直接侵入，电源线路、数据信号线路的防护措施又有效地抑制雷电波和雷电电磁脉冲对设备造成的危害，机房内各导电部位的等电位连接，可有效地防止因电位差而导致的电位反击，保障了人员、设备的安全和正常工作运行，因此本方案可付诸贵行实施。