信息机房的雷电防护技术

摘要：以某大型信息机房为例，根据GB50057《建筑物防雷设计规范》、GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》规定，通过电源系统防护、等电位联结、接地等措施对信息机房进行雷电防护，从源头上确保信息机房的防雷安全。

关键词:信息机房雷电防护

概述

雷电是一种极具破坏力的自然现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十千安或上百千安。千百年来，雷电所造成的破坏可谓不计其数。落雷后在雷击中心1.5-2Km半径的范围内都可能产生危险过电压，损害线路上的设备。在联合国国际十年减灾委员会公布的对人类造成最严重危害的十大自然灾害中，雷暴由于其对人类生命、财产的巨大侵害，被列在了显著的位置。

近些年来，伴随着高新技术的发展，尤电子元件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，造成雷电和过电压破坏的比例呈明显上升的趋势。据统计，雷电对微电子设备的破坏而造成的损失，远远超过雷击火灾的损失，已成为当今电子时代的一大公害。因此，如何设置防雷措施，保障通信设备运行完好及人身安全，以及如何有效抑制雷击过电压和电磁干扰成为一个全新的课题，也是大多数信息中心技术人员迫切需要解决的问题。

1 防雷分类界定

根据国标GB50057《建筑物防雷设计规范》第二章 建筑物的防雷分类规定，该信息机房应划为第三类防雷建筑物：

根据国标GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》雷电防护分级的有关规定，确定该机房雷电防护级别为B级。

2 电源系统的防雷及过电压保护

由于计算机网络设备的耐压较低，根据建筑物防雷设计规范（GB 50057-94）规定，还应该防雷电电子脉冲。对其系统进行信息雷害风险评估，系统应该按评估等级进行防雷设计，一般需要采用2-3级SPD保护才能保证设备的安全正常运行。一般多级保护的作用是在第一级选择开关型或限压型避雷器，以泻放大的雷电流；第二级使用限压型避雷器保护敏感设备；当第二级避雷器钳制电压仍不够低时，用第三级避雷器进一步降低设备两端电位，使被保护设备承受的电压低于其冲击耐压。由于信息设备越来越小型化，对雷电流越来越敏感，因此一定要按规程选择和配置避雷器。

电源系统的防护措施主要是在供电线路上安装电源SPD浪涌保护器，在雷击发生时将雷电流泄放入地，并且将线路上的瞬间过电压限制到一个安全的水平。一般应当采取多级防护的措施。

第一级SPD浪涌保护器尽量靠近建筑物电气装置的电源进线处，连接线尽可能短而直。第二、三级尽量靠近被保护设备，连接线尽可能短而直。浪涌保护器所连接导线的总长度不超过0.5米。主要是防止输电线上由雷电电磁脉冲和雷电电磁感应引起的过电压给设备带来的危害，根据机房的实际情况我们在机房主配电箱输入后端 (防雷分区的LPZ0B-LPZ1区，国标规定此区间必须加装10/350μs测试波形的避雷器不小于15KA)加装第一级避雷器并入配电箱开关出口。

第二级防护目的在于将第一级电源SPD电涌保护器泄放后线路上仍然存在的过电压进一步限制，确保一般用电设备的安全。在每个分配电进线处（动力柜配电，空调柜配电，UPS输出）并联安装第二级防雷SPD一套,作为二级防护。

第三级保护的作用是防止过电压及浪涌电压对重要设备造成损害而采取的保护，对重要设备和普通设备进行三级分流限压精细保护。在机房或配线间在楼层的配电进线处（小型机配电柜，PC机服务器及存储配电柜）并联第三级防雷SPD一套,作为三级防护。

电涌保护器的要求：电涌保护器必须能够承受预期通过他们的雷电流，以及通过雷电流时的最大钳压，并有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。对于SPD的安装应满足其两端引线尽可能短的要求，引线长度要求不大于0.5米，开关型SPD与限压型SPD之间距离不应小于10米，限压型SPD之间距离不应小于5米，如达不到此距离则需加装退耦装置。电源系统接地阻值应不大于4.0Ω。

3 机房等电位连接

机房等电位接地网系统包括以下三个方面内容：室内均压等到电位处理、机房专用地网工程、地电位均衡处理。

3.1机房均压等电位安装。使用30*3mm铜带在机房做等电位连接排，用16mm铜导线引出至机房基准接地点并用铜连接端子连接接地设备端。

3.2机房等电位联接地网安装。用铜箔编制成120cm*120cm的网格，压在防静电地板下，与均压等电位连接环进行有效电气连接，用16mm铜导线引出至机房局部等电位联结端子箱。采用铜质材料的管、线排等型材，对机房地网的接地体、引下线、均压带等进行有效联接。

等电位联结的实体：机房内电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器（SPD）接地端等均应以最短的距离与等电位连接装置的接地端子连接。机房铺设30*3铜带做总等电位体，网络设备、分配电箱设置分等电位体，进行等电位连接。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、由电子设备构成的信息系统均应与等电位联结装置进行可靠电气连接。

实行等电位连接的连接体为金属连接导体和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器(SPD)。通过星型结构把设备直流地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。此机房选M型结构。

4 机房的防雷接地

根据现场勘察情况，大楼接地无法直接采用,机房无接地。应当在大楼东侧5米处增设人工接地地网，考虑到大楼附近为水泥硬化路面，经常有人、车走动，应当将周围回填物挖掘1米后在设置接地地网。

制作接地地网时应满足如下要求：a、垂直接地体采用50*50*5热镀锌角钢，长度为2.5米，受地方限制时可适当减小。b、水平连接线采用40*4热镀锌扁钢。c、垂直接地体间距为5米，但当空间不允许时可根据实际情况适当缩小。d、接地体之间所有焊点均应进行防腐蚀处理。接地装置的焊接长度：圆钢直径的6倍。e、接地体埋深，其上端距地面应不小于1.0米，在寒冷地区，接地体应埋设在冻土层以下。接地电阻小于4欧姆。f、接地体制作后1端和大楼接地联合，在大楼外距地面1.5米处设置总等电位端子箱。接地线采用BVR50平引入机房，接地线长度15米。