2013年郑州网络机房防雷方案|郑州雷圣机房防雷工程设计方案

关键词：郑州网络机房防雷工程方案，防雷接地产品，防雷箱，电源防雷器，河南信号防雷器，直击雷防护。

网络机房防雷系统

设

计

方

案

河南雷圣防雷工程有限公司

2013年1月15日

机房系统防护设计方案

一、雷电防护概述

雷电是一种破坏力的自然现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十万安培。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范围内都可能产生危险过电压损害线路上的设备。雷电灾害如同暴雨、飓风一样都属于气象（自然）灾害，它与水、旱、刑事*、交通事故统称为影响社会安全和经济发展的六大灾害。

雷电产生于雷暴，而雷暴往往伴随强对流天气而形成，是由大气环流和当地气象因素决定的。雷暴是积雨云中云与云之间或云与地之间产生的放电现象，并伴有火花放电，强大电流通过时，又使空气迅速膨胀产生巨大的响声，即雷电。闪电有枝状、片状、带状、球状，其中枝状zui为常见。

雷暴的能量是由太阳辐射能转化的大气不稳定能所供给的。每年进入春季，太阳辐射增强，大气中的不稳定能增加，因雷暴始发于春季，盛夏，太阳辐射强烈，大气不稳定能储存多，雷暴频繁。秋冬以后，太阳辐射减弱，因而雷暴逐渐减少。但由于气候变化和大气污染等原因，现在冬季也经常出现雷击现象。据悉，每个闪电的强度可以高达100万伏，一个中等强度雷暴的功率约有10万千伏安，相当于一座小型核电站的输出功率。

近年来，随着大量的数据设备和精密仪器应用的范围日益广泛，雷电损害造成的事故有逐年上升的趋势。由于通讯计算机网络精密设备内部结构的高度集中化，使设备耐受过电压、过电流的能力下降，更易遭受雷电破坏。轻者可造成计算机终端和通信设备的接口损坏，使通信中断，大量信息丢失或无法传输；重者使网络主机损坏，导致网络瘫痪，工作无法进行。计算机网络系统易遭受雷击损坏的设备有：MODEM（调制解调器）、ROUTER（路由器）SWITCH（交换机）、HUB、服务器、通信卡、UPS、计算机电源及主板。例如：电力、银行是近年时常遭受雷击的地方，原因是采用微机联网，由于微电子产品，普遍绝缘强度低，过电压耐受力差，一旦遭受雷击，轻则程序混乱，重则将微机损坏，与微机一样，通讯也是近年雷击袭击的新目标，其原因一是数量增多，二是通讯设备*之后承受力随之减弱，过去使用的元件，耐受能量为一个焦耳左右，而进的元件只是过去元件耐受能力千万分之一。

二、防雷体系概况

由接闪器、避雷器件、均压等电位体、接地装置等构成的工程网络称为综合防雷工程系统。技术*是安全的有效保证，在保证安全的前提下对设计提出了更加严格的要求。一个完善的防雷体系应包括三方面内容：

1、               外部防雷，即由外部防雷装置（接闪器、引下线和接地装置）承接50%以上的雷电流泄入大地；

2、               内部防雷，即采用等电位连结、屏蔽、防闪络技术和装置阻塞雷电波沿金属导线和空间电磁场入侵的途径；

3、               电涌保护，利用某些元件的非线性特性，组成电涌保护器（SPD）并将其连结在配电和信号线路中，将累计产生的过电压和过电流通过SPD泄入大地。

雷电过电压对大搂内部电子设备的损害主要有以下途径

l       网络数据线路在远端遭受直接或感应雷击，沿网络线路进入设备。

l       有线通讯线路在远端遭受直接或感应雷击，沿通讯线路进入设备 。

l       建筑物内部的各种线路，感应雷击电磁脉冲辐射，进入设备 。

l       电源供电线路在远端遭受直接或感应雷击，沿供电线路进入设备 。

l       地电压过高，反击进入设备 。

l       天线遭受直接雷击或接收感应雷击 。

l       避雷针引下线，在避雷针接闪泄放雷电流时，产生的LEMP电磁脉冲辐射 。

l       临近建筑物或附近地面、树木等遭受雷击，同时带来LEMP 和 附近地面的跨步电压（地电压反击）。

l       95%的闪电发生在云对云之间，可以产生几百千安培的电流和*的LEMP 。

三. 对以上途径入侵的雷电压及过电流进行防护手段

（1）大楼通过建筑物主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理。

应符合下列要求：

l       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。

l       所有避雷针应采用避雷带互相连接。

l       建筑物应装设均压环。

l       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4欧姆。

（2）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：

l     通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。

l     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粱并沿建筑物立柱或横梁布线较长的距离，通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。

（3）根据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zui容易遭受损害，危险性量高，足暴露区，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引入。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敝层而形成。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。

    进入建筑物大搂的电源线和通讯线应在 XCC、UPS、 HLX 区交界处，以及终端设备的前端根据IEC1312——雷电电磁脉冲防护标准，安装上电源类SPD，以及通讯网络类SPD 。（SPD瞬态过电压保护器），SPD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。

四.有外部防雷措施设备的安全更重要内部放防感应雷措施  

我们知道外部防雷措施中避雷设施的引下线在避雷设施接闪以后，会有很大的瞬变电流通过，也就是说在周围会产生很大的瞬变电磁场（LEMP）。因此，安装了外部避雷措施不能代替内部防雷措施。再者，我们都知道，避雷针的工作原理是引雷，所以在概率上来说，安装了避雷针以后，建筑物的避雷系统遭受雷击的可能性会增大，也就是说LEMP发生的几率会变大和产生点的距离会缩短（引下线处），所以安装了外部避雷措施的含有电脑网络等系统的大楼更加需要内部防雷措施

电源系统内部保护

 为尽量降低侵入电源的的过压，可如图一样在电力线上分区加装避雷器，通过多级避雷措施后可将侵入设备的残压限制到一个合理的水平。

进行三级防雷是因为能量需要逐级泄放和传输线路会感应LEMP（雷击电磁脉冲辐射） 

*级防雷的目的： 防止直接的传导雷进入 LPZ 1区，将上万至数十万付的浪涌电压限制到2500-3000伏

第二级防雷的目的： 进一步将通过*级防雷器的残余浪涌电压或限制到1500-2000伏，对LPZ1 - LPZ 2 实施等电位连接。

第三级防雷的目的： zui终保护设备的手段，将残余浪涌电压的值降低到1000伏以内，使浪涌的能量不致损坏设备。

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（1）电源部分防护：

雷电侵害主要是通过线路侵入。高压部分*有高压避雷装置，电力传输线把对地的电力限制到小于6000伏（IEC62.41），而线对线则无法控制。所以，对380v低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分：建议在高压变压器后端到楼宇总配电桂间的电缆内芯线两端应对应加避雷器，作一级保护；在大楼配电盘到楼层配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备服务器、交换机、以及UPS的前端应对地加装避雷器，作为三级保护。目的是用分流（限幅）技术即采用高吸收能量的分流设备（避雷器）将雷电过电压（脉冲）能量分流泄入大地，达到保护目的，所以，分流（限幅）技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络防护的关键，因此，做好合格优良的安装至关重要。

（2）信号部分保护：

对于信息系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护量级根据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。其主要考虑的如：卫星接收系统、系统、网络专线系统等。建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端，应对地加装避雷器，电缆中的空线对应接地，并做好屏蔽接地。其中应注意系统设备的在线电压、传输速率、按口类型等，以确保系统正常的工作。

（3）接地处理

在计算机机房的建设中，一定要求有一个良好的接地系统，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题，防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。一般整个建筑物的接地系统有：建筑物地网（与法拉第网相接）、电源地（要求地阻小于4欧）、逻辑地（也称信号地）、防雷接地等，则容易出现地电位反击事故，因此，各接地系统之间的距离达不到规范的要求时，应尽可能连接在一起，如实际情况不允许直接连接的，可通过地电位均衡器实现等到电位连接。为确保系统正常工作，应每年定期用精密地阻仪，检测地阻值。接地装置由接地极及一些附件、辅助材料组成。接地装置的选材和施工主要决定于土质结构，即土壤的地阻率ρ。不同层土质结构不同，因而地阻率降到zui低。

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本方案设计依据以下规范：

1.《建筑物防雷设计规范》            GB50057－94

2.《电子计算机机房设计规范》        GB50174-93

3.《建筑物防雷设施安装》            99D562

4.《防雷器的选择》                  IEC61312-3

5.《雷击电磁脉冲的防护》            IEC61024-1

6.《低压防雷器》                           IEC 61643-1-1

7.《低压防雷器的安装》              IEC61643-1-2   

8.《低压线路上的过电压》            IEC62066

9.《通信防雷器》                    IEC61644-2-1

防雷工程是一个系统工程，必须综合考虑，将外部防雷措施和内部防雷措施（接闪功能、分流影响、均衡电位、屏敝作用、合理布线、加装过电压保护器等多项重要因素）作为整体来统一考虑防雷措施。

本设计本着遵循“整体防御、综合治理、多重保护、层层设防”的方针，依据以上防雷规范，力求zui大限度地避免由于雷击造成重要设备损害。

五、电源系统防护设计内容

根据GB 50054-95《低压配电设计规范》和GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。

     雷电防护设计是一项系统工程，系统结构愈合理，系统的各个部分之间才可以有机结合，相互之间的作用就愈协调，从而使整个系统在总体上达到*的运行状态。在本机房系统防雷保护设计中主要的目的是将防雷与计算机信息系统的客观实际条件进行有机的结合，通过合理配置，使之溶为一体，确保系统的稳定工作，从而发挥出系统防护工作的*效果。

依据IEC-61024雷击区域划分（室外区，室内区，设备区）的要求， 建筑物必须安装有防直击雷装置的避雷针或避雷带（在本设计方案中不考虑直击雷的防护）；电源线和信号线安装防雷电感应的避雷器；以及采用各种接地、屏蔽手段在防雷区界面处进行等电位联结，达到消除防雷区内各设备之间电位差的目的。

A、电源部分防雷保护

*级电源防雷：

根据GB 50054-95《低压配电设计规范》和GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。

作为系统电源进线端的一级电源防护，在雷击多发地带至少应有60-100KA的通流容量，可将数万甚至数十万伏的雷击过电压限制到数千伏，防雷器可并联安装在办公楼总配电柜内的电源进线处或配电低压输出端。

具体措施；在总配电室低压输出端并联安装壹套，一级雷光电源防雷箱LGA603J-Ⅱ或LGA603P-Ⅱ，用于建筑内整体设备的电源*级的防雷初级保护。

第二级电源防雷：

分配电柜的电源防雷器，对通过电源初级防雷器的雷电能量进一步泄放，可将几千伏的过电压进一步限制到1点几千伏，雷电多发地带需要具有40KA的通流容量，防雷器可并联安装在分配电柜处。

具体措施：在机房配电柜 三相电源总进线端，并联安装壹套电源二级防雷箱LGA403J-Ⅱ或LGA403PⅡ-箱式电源防雷壹套，用于二楼所有电气设备的电源二级防雷保护

要求第二级防雷器的线路安装距离距*级防雷器10米，以使防雷器的动作分级起效。

第三级防雷系统：

第三级防雷即用电设备的末级防雷，这也是系统防雷中zui容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，如服务器、交换机等 ， 这些器件的击穿电压往往只是几十伏，zui大允许工作电源也只是mA级的，若不做第三级的防雷，由经过一级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。应在每机房 UPS处安装 LGA201J-Ⅱ或LGA201P-Ⅱ做为第三级室内设备的末级防雷保护，保护楼机房内电子设备的单向供电设备。供电设备安全保护要求有10KA以上的通流容量。

单相的用电设备，可以选用雷光箱式电源防雷器并联安装在机房UPS电源进线端，用于在设备前端作为第三级电源防雷器，其目的是将雷电及其他浪涌电压限制到对设备没有损害的水平，特别是对日常天天发生的电源系统操作过电压、电源高次谐波等具有限制和保护作用，可以延长设备的正常使用寿命，减少运行维护成本。

Ø       具体措施：在二楼 机房内UPS电源进线处 并联安装电源第三级箱式防雷器LGA201J-Ⅱ或LGA201P-Ⅱ用于机房所重要设备的电源末级防雷保护。

六、信号部分防护

在雷击发生时，产生巨大瞬变电磁场，在1KM范围内的金属环路，如网络、信号及通讯金属连线等都会感应到雷击，将会影响网络、信号及通讯系统的正常运行甚至*破坏系统。对于网络、信号及通讯方面的防雷工作是较易被忽视的，往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。本方案中网络设备防护方面，依据GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》、YD/T5098 《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》中信号系统雷电及过电压防护要

求，考虑到机房设备的重要性，针对中心机房网络交换机及服务器网卡以及其他网络设备的网卡等做重点防护。

具体实施： 

1、从室外进入机房的ADSL通信线路连接各服务器 ，大都暴露户外，而且有时走线较长，zui容易遭受雷电感应产生强大的感应电流，从而通过线路损害连接设备及其后接设备。为此，在机房服务器与外线连接，在三台服务器前进线端安装网络信号防雷器LGX-RJN5-1 以保护后续主机连接设备。安装位置机房服务器进线端。

2、在二楼机房控制中心机房交换机网络接口前端串联安装壹套24口机架式网络防雷器LGX-RJZ-111，用于网络中心交换机的网络端口的防护。

3、100M网络防雷保护依据TIA/EIA-568B-2.1标准设计，在机房1000M网络连接处安装雷光LGX-RJN5-11分为单口保护式结构，具有*的滤波功能和良好的频率传输特性，*符合国内和100M网络布线标准和其他通讯标准。响应速度快，保护电压低，能zui有效的保护网络设备的安全。

A机房等电位防护

等电位连接是现代防雷技术重要的防护措施之一。将进入机房的各类管线的屏蔽层、机架等在进入大楼前进行等电位连接后接地。将机房内安装的各级防雷器的接地线分别进行等电位连接后接地，以抑制机房各个设备间的电位差。

系统设备本身（含外露可导电部分）、PE线、机柜、机架、电气和电子设备的外壳、直流工作地、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、管道、屏蔽槽、电涌保护器SPD的接地等均应以zui短的距离就近与等电位连接地网直接连接。

B、接地系统

接地是防雷的重要组成部分，是防雷装置的基础，是使雷电流更好的泻入大地，根据实际情况，需重新做一个综合接地体。为保证计算机系统的接地阻值，还应尽量减小上引线的电阻值。此次设计上引线选用载面积为10mm²的铜芯地线电缆。接地体的具体位置和上引线的具体路由，在施工时以尽可能的情况下，减少上引线的长度。通过增大导线载面和减小导线长度的措施，来尽量减小接地引线的电阻值。防雷接地，应按现行国家规定标准选用适当的接地装置，构成一个接地的接地系统。使浪涌电流更好的迅速泄流入地。

如果接地电阻达不到要求应做单独接地系统，做到安全牢固。考虑到地网使用的长期性和耐腐蚀性，建议使用镀锌角钢和降组剂配合连制 地网。地网布置依据地形设计为 L型。水平接地体使用40×4mm镀锌扁钢，埋深 大与2米；或垂直接地体使用 LGD01B铜包钢接地棒；

 接地电阻难以达到要求时，可采取埋接地体，设置外延接地体，在接地体周围添加经环保部门认可的降阻剂或其他新技术，新材料等措施。

七 、 工程施工组织方案

1、技术组织方案

 符合GB 50057-94 《建筑物防雷设计规范》（2000版）要求。防雷接地系统方案按照方案设计要求要求， 机房机柜、服务器、交换机 等 、其它金属通道等进行的综合防雷，能对直击雷和雷击电磁脉冲有可靠的防护措施、有效遏制地电位反击和形成法拉第笼屏蔽保护效果；接地极（含均压带、水平射线、水平地极、垂直地极、环形地网等）的施工方案就简明、合理，通过有效的技术手段，布置防雷接地极，确保整体机房设备的安全而不遭雷击损坏。

1、          整个防雷接地系统的接地电阻≤4欧姆。

2、          按照防雷规范进行施工，并接受甲方监督和指导。

3、          使用的主要器件、防雷模块等是国内产品，并通过ISO质量体系认证及防雷产品检测检验中心的合格证。

4、          所用材料的钢材部分经过热镀锌（电泳或钝化）处理，镀锌厚度不小于80um。

5、          钢材焊接部分接口圆钢≥6d（双面焊）或≥12d（单面焊），扁钢≥2b（三成焊），圆钢与扁钢≥6d（双面焊）焊接面经过严格的防锈处理。

6、          金属接地体、地极等，凡用扁钢材料的，扁钢厚度不小于4毫米。

7、          所用降阻材料是防腐型长效接地降阻剂（对金属接地体表面年平均腐蚀率≤0.02毫米，埋地时对金属接地体表面年平均腐蚀率≤0.04毫米）。

8、          工程中使用到的材料，在安装使用前向业主出具材料清单和产品合格证。

     为确保工程施工质量我公司组织了强有力的工程施工队伍及工程施工管理人员参与此次工程施工如下：

2、施工工期组织方案

为确保安全 ，特对该防雷工程施工计划，为确保工程施工工期，准对此次工程我公司进行如下安排：

工程施工计划7天完工。（不可抗拒因素除外）具体施工安排如下：

1） 防雷施工安排周期表

3、施工安全组织方案

在实施防雷工程过程中，严格遵循科学的原则和经济的原则，依据有关国家规范和电工委员会有关规范，运用*的防雷理论和工程技术进行工程勘测和施工。

1. 根据该工程的规模、特点及工期要求，分为三个阶段：施工准备阶段，施工阶段，调试验收阶段。

2. 施工准备阶段；

2.1 设备及材料准备

2.1.1 在与甲方签订合同后，立即安排准备所有需要的器材、工具、辅材等，并按甲方要求送到施工现场。

2.1.2 电焊机、电烙铁、剥线钳、电工刀、水平仪、冲击钻、扳手、钳子、螺丝刀等施工工具准备（常用工具）。

2.1.3  25 mm² 、16mm²、10mm²BVR铜线、线鼻子、焊条、焊锡、焊膏、绝缘胶带、胶布、等辅材准备。

2.1.4 现场准备

（1）根据甲方要求办妥施工人员出入证。

（2）对施工人员进行严格的安全教育。

（3）与甲方协商每天何时进场与退场的施工时间。

（4）认真检查施工器具的安全性和可靠性。

3. 施工阶段

施工阶段是整个工程项目管理的核心阶段，必须确保工期进度和工程施工质量，做到安全文明施工。

3.1 执行技术规范和技术标准

     1、GB 50057-94    《建筑物防雷设计规范》（2004版）

2、GB 50343-2004  《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

3、GB 50174-93    《电子计算机机房设计规范》

4、IEC 61312      《雷电电磁脉冲的防护》

5、GB/T2887-2000  《电子计算机场地通用规范》

6、GB50198-94     《 民用闭路监视电视系统工程技术规范 》

7、GB50200-94     《有线电视系统工程技术规范》

    3.2 电源避雷器挂墙明设，底边距地距离根据现场确定。

3.3接地线安装

3.4电源避雷器进线安装。在UPS前安装电源避雷器时，先检查和确保UPS供电满载在可靠供电时间前提下，安装时应在尽量短的时间内完成。避雷器的引线不宜大于0.5米。

3.5文明施工

3.5.1 所有施工人员必须佩戴施工证上岗，严禁野蛮施工。

3.5.2 每天对现场垃圾及时清运。

3.5.3 施工现场严禁吸烟

3.5.4 现场所有辅材及机具整齐摆放，专人管理。

4.调试验收阶段

4.1 对电源避雷器进行现场调试，使之达到*工作状态。

4.2 对整个工程进行全面检查。

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2）电源二级LGA403P-II

4）网络电涌保护器

6、LGD01B铜包钢接地棒

的铜分子与钢棒持续结合；强度高，适于深钻，有效利用深层的低土壤电阻率降低接地电阻；良好的耐腐蚀性能；施工十分方便，可手工或利用相关机械施工.通过深入接地岢用zui少的接地棒获得所需的接电阻值.如果使用短的（６米或短于6米）接地棒获得相同电阻值，则接地棒的数量多而且施工面积大，显而易见，花费要多几倍.在城市需要挖开柏油路和移动大石头的地方，利用这种垂直接地棒可以避免很多施工时的麻烦.

5）  LGX-RJZ-Ⅲ 

3）电源三级防雷LGA201P-II

八：机房防雷方案设计中所用的主要产品：

1） 电源一级LGA603P-II