计算机IP话吧机房防雷工程设计方案

电脑防雷

1 前言 　　全球每年因雷击造成人员伤亡，财产损失不计其数，导致火灾、爆炸、建筑物损毁等事故频繁发生，从 卫星、通信、导航、计算机网络直到每个家庭的家用电器都遭到雷电灾害的严重威胁。在我国，每年因雷击 造成的人员伤亡估计为7000～10000人，财产损失估计在50～100亿元左右。 　　西方经济学有一条德尔菲气象定律，它指出：气象投入与产出比为1∶98。在不同的市场环境下，这个 比例可能会发生一些变化。但有一点肯定的是,只要企业在气象信息方面有少许投入,既可以得到巨大收获。 　　目前，各种建筑大楼大多数仍采用避雷针、避雷带保护方式，经多年实践检验证明，其不仅是防止直击 雷害较行之有效的方法，而且是非常经济的解决措施。随着人们对雷电进一步认识，防雷、避雷手段也更加 先进，但雷击事故仍不见减少，近几年反而呈上升趋势，其原因可简单总结如下： 　　首先，由于我国城市规模扩大，城市热岛效应加剧，高层建筑造成大气静电场畸变，使雷击概率增大。 　　其次，随着现代电子技术的不断发展，精密电子设备、微电子设备的广泛应用，城市通信基础设施大幅 增多，也大大提高了雷击损坏的概率，其中计算机系统、通信网络、通讯指挥系统和移动机站等设备均受到 雷击的严重威胁。 　　另外，导致雷击灾害频繁发生的一个更重要的原因是，人们防雷意识仍停留在传统避雷针阶段，对感应 雷和雷电电磁脉冲造成的危害没有深刻了解。由于高精度的微电子计算机设备内置大量的CMOS半导体集成模 块，导致过压、过流保护能力极其脆弱，无法保证在特定的空间遭受电磁脉冲侵害时仍能安全运行。美国通 用研究公司提供磁场脉冲超过0.07高斯，就可引起计算失效；磁场脉冲超过2.4高斯就可以引起集成电路永 久性损坏。 　　最后，由于一些厂商没有考虑建筑物内、外实际环境因素和对不同用户、不同种类设备没有提出完整、 易于操作的防雷设计及安装技术的防雷方案。 　　我公司为实现信息化基础设施的雷电安全防护，本着优化防护的原则，针对电源设备、通讯设备、移动 机站设备、网络设备等提出了个性化防护解决方案，防护产品采用模块化组合配置，进而充分保护计算机系 统、通信网络的安全可靠的运行。 2 设计总则 　　依据国际电工委员会IEC标准、和中国GB标准与规范的要求，为通信信息机房系统包括电脑网络、不间 断供电电源和空调设备等设计防雷方案。 　　IEC1312〈雷电电磁脉冲的防护〉 　　本标准为建筑物内或建筑物顶部信息系统有效的雷电防护系统的设计、安装、检查、维护；并对装有这 系统(如电子系统)的建筑物评估雷电电磁脉冲（LEMP）屏蔽措施的效率的方法。针对现有的防雷器（SPP） 应用在防雷区概念安装上提出相关的要求。 　　IEC 61643 〈SPD电源防雷器〉 　　本标准对电源防雷器用于交、直流电源电路和设备上，额定电压在1000AC或1500DC。电源防雷器分级、 分类测试和应用。 　　IEC 61644 〈SPD 通讯网络防雷器〉 　　本标准对通讯网络防雷器用于通信信号网络系统，这类防雷器内置过压过流元器件，额定电压在 1000ac或1500dc。电源防雷器分级分类测试和应用。 　　VDE0675〈过电压保护器〉 　　过电压放电保护器（电源防雷器）适用于额定交直流电压在100V至1000V范围内之供电配电系统，对应 于防雷器作出分级分类要求。 　　GB50057-94（2000）〈建筑物防雷设计规范〉 　　为使建筑物防雷设计因地制宜的采用防雷措施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产 损失，做到安全可靠，技术先进，经济合理。本规范不适用于天线塔，共用天线电视接收系统，化工厂户外 装置的防雷设计。 　　GB50174-93〈计算机房防雷设计规范〉 　　本规范适用于陆地上新建、改建和扩建的计算机主机房建筑面积大于或等于140M2的电子计算机机房的 设计。而本规范不适用于工业控制用计算机房和微型计算机机房。为了使电子计算机机房确保电脑网络系统 稳定可靠运行和保障机房安全使用，应符合现行有关标准规范的规定。 3 防护方案设计 3.1 防护原则 　　IP话吧机房可根据面积、功能、组成等进行不同的划分，但机房浪涌过电压的防护措施一般遵循如下原 则： 　　将绝大部分雷电流直接引入地下泄散（外部防护） 　　阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波危害设备（内部保护及过电压保护） 　　限制被保护设备上浪涌过电压幅值(过电压保护) 3.2 防护目的 　　IP话吧机房防护主要目的如下： 　　机房供电设备分等级防护，楼层配电、其他机房配电、用电设备等采用电源细保护措施，分等级安装避 雷器可以对20-60KA的雷电起到响应的防护作用，防止雷电通过输电电路侵入用电设备造成的损坏 　　机房采用数据信号浪涌保护器，可以隔离雷电电磁脉冲在空间从网络信号线路上的雷电过电流/电压脉 冲冲击 　　对无线通信、卫星通信、微波通信收/发设备采用天馈避雷器进行防护，可以隔离雷电电磁脉冲在空间 从网络信号线路上的雷电过电流/电压脉冲冲击 　　机房做均压环、高频地网共同组成接地系统 　　重要数据信息机房采用屏蔽接地配合接地系统实施信号防干扰、防监听监视防护措施 3.3 整体防护示意 3.4 整体防护措施 3.4.1 供电系统防护措施 　　(1) 引入大楼内的交流电力线宜采用地下电力电缆。其电缆金属护套的两端均应作良好的接地。 　　(2) 交流供电变压器高压侧，按供电局要求接高压防雷器；低压侧，接大容过量过流型的电源防雷器， 变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护层，应就近接地。 　　(3) 电源采用模块化分级防护原则，采用3P681K060B05M4-MP/3+QP1和2P621K020B03M2-MP/2进行B、C级 的防护通流量分别为60KA、20KA。 3.4.2 信号系统的防护及其设备配置 　　随着机房设备的高度集成化。用于系统的IBM主机及中型机的不断增多，计算机及控制单元与接口的连 接，使得机房内具有大量的数据线、控制线路，由于它们传输的电平低、速率高，因此特别设计有效的保护 系统是必要的。 　　(1) RS232接口被保护设备，可选用DB系列信号保护器保护终端设备(标准D型9/25针接口，可防雷电波 及静电干扰)。 　　(2) 专线上设备保护，可在专线引入端串入信号保护器（工作电压24-35V，总配线架DIN型结构）。 　　(3) PSTN网上设备、Modem、Fax及电话等采用RJ类型浪涌保护器 　　计算机网上保护器随不同类型网络结构有不同的保护产品：同轴线缆保护器(具有BNC、N型接口的保护 器)，数据率可达16MPS；10Base T和100Base T以太网和使用RJ45接口的其它网络，可选用RJ45类浪涌保护 器。 3.4.3 微波传输馈线防护 　　微波馈线的防护措施如看图所示。 　　波导馈线防护示意图 　　 　　微波天线的波导馈线或同轴电缆馈线的外导体，从机房出来经过走线架（过桥）上塔至天线，这一段至 少要有三个点要可靠接地（或接铁塔钢梁，）如图。首先在塔顶要有一点与铁塔的钢梁连接，作为一个接地 点；在过桥向塔转弯处的上方（即波导未弯曲部位）大约1m以内适当地点，与铁塔钢梁连接，在机房入口外 侧，要连同过桥一起与机房地网连接。同时过桥的另一端应与铁塔钢梁可靠连接，最好是焊接（并应处理好 焊接点的防腐防锈），有困难时，用螺栓连接，要注意连接紧密、牢固、电气连通。 　　微波天线的同轴电缆接入室内放入器IDU之前，应经过高频同轴电缆防雷器再接入IDU，以防雷电浪涌对 IDU的损害。 3.4.4 地网建设 　　(1) 机房接地设计 　　一般在自动化机房、通信机房、调度中心房间一律采用均压环和高频地网的方式进行接地防护。 　　均压环采用35平方毫米铜网状编织线，围绕房间地面四周，使其形成等电位，防止雷电反击造成的设备 损坏。 　　高频地网作为机房设备的直流地网，采用2500*50*5（毫米）铜带，交叉连接成间隔为0.5米的网格状地 网，机房内服务器、电脑等设备与其相连，可以有效的防止雷电感应和静电感应对设备造成的损害。 　　汇流排和引下线，是将各机房均压环、高频地网进行汇接并连接到接地体的作用。 　　接地体使用独具特色的多孔钢管，内置降阻剂，垂直地面埋设至2.5米深处，在本工程中采用多点埋设 水平连接方式。 　　降阻剂是一种高分子化合物,与水和土壤混合后形成果冻状胶体,具有良好的水分保持能力和电解能力， 可以使接地体周围土壤电阻降低至要求范围以下，是做地网工程中必不可少的重要材料之一。 　　(2) 机房地网建设注意事项： 　　整个机房的设备直流地和安全保护地对外是一根地线，可以敷设成环型地线，供每台设备使用，保持地 线尽量短的原则 　　机房不允许直流地悬空 　　接地汇流排为地网的总汇集线，并与市电变压器的中心点地网相连；若存在卫星或无线通信联网，应采 用联合接地方式，总汇集线应与防直击雷的地网相连接，避免雷击时产生电位差造成反击 　　做到每层楼电位相等 4 维护与保修 　　每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线 有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时 处理。 　　接地网的接地电阻应每年进行一次测量。 　　每年雷雨季节前应对运行中的防雷器利用元件老化测试仪进行一次检测 　　设备遭受雷击后应对损坏情况进行调查分析，调查分析内容主要包括： 　　各种电气绝缘部分有无击穿闪络的痕迹，有无烧焦气味，设备元件损坏部位。 　　防雷器损坏情况，利用元件老化测试仪，测试元件老化或损坏情况。 　　安装峰值电流记录卡，记录测量数据，寄回客户服务中心，量度峰值电流数据加以记录存档。 　　了解雷害事故地点附近的情况，分析附近地质、地形和周围环境特点及当时的气象情况。 　　保留雷击损坏部件，对现场进行拍照或录像，做好各种记录。 　　根据上述调查情况，组织有关专家分析，写出调查分析报告及改进措施。 5 竣工与验收 　　防雷工程施工单位须按设计要求精心施工，工程建设管理部门应有专人负责监督。对于隐蔽工程应实行 随工验收，重要部位应进行拍照和专用设备项记录。 　　设计资料和施工记录应由相应的防雷主管部门妥善存档备查。通信站应备有本站防雷设计资料。工程竣 工时，应由通信工程建设管理部门组织验收，通信运行部门和防雷专责工程参加。 6 配置及报价（略）