机房的防雷设计

机房的防雷设计
随着通信技术、计算机网络技术的飞速发展，计算机和网络越来越 深入人们生活和工作中，同时也预示着数字化、信息化时代的来临。 这些微电子网络设备的普遍应用，使得防雷的问题显得越来越重要。由 于微电子设备具有高密度、高速度、低电压、和低功耗等特性，这就使 其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射 等电磁干扰非常敏感。如果防护措施不力，随时随地可能遭受重大损 失。值得我们关注的是雷电不仅仅破坏系统设备，更为重要的是使系统 的通讯中断、工作停顿、声誉受损，其间接损失无法估量。 雷电的种类
接地才能有效的泄放雷电能量，降低引下线上的电压，避免发生反击。 4、分流
这是现代防雷技术中迅猛发展的重点，是防护各种电气、电子设备 的关键措施。所谓分流就是在一切从室外来的导体（包括电力电源线、 数据或信号线、电话线或天线的馈线等）与接地装置或接地线之间并联 一种适当的避雷器(SPD)，当直击雷或感应雷在线路上产生的过电压波 沿这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然降到低值，近于短路 状态，闪电电流就由此处分流入地了。雷电流在分流之后，仍会有少部 份沿导线进入设备，这对于一些不耐高压的微电子设备来说是很危险 的，所以对于这类设备在导线进入机壳前，应进行多级分流（即不少于 三级防雷保护）。
5、屏蔽 屏蔽就是用金属网、箔、壳或管子等导体把需要保护的对象包围起 来，使闪电的电磁脉冲波从窨入侵的通道全部截断。所有的屏蔽套、壳 等均需要接地。
6、躲避 当雷电发生时，关闭设备，拔掉电源插头；在建筑物基建选址时， 就应该躲开多雷区或易遭雷击的地点，以免日后增大防雷工程的开支和 费用。
机房防雷措施
针对交流配电系统的部分防雷设置需根据被保护信息系统的使用用 途及重要程度确定防雷等级，GB50343-2004《建筑物电子信息系统防 雷技术规范》规定，信息系统防雷等级分为A、B、C、D四个等级，根 据防雷等级采取多级保护，逐级泄流降压最终使配电线路中的过电压 （过电流）降到设备能承受的范围内。一般企、事业单位计算机机房根 据其用途分类大部分可参考D级防护模式，即最少不得少于两级浪涌保 护器进行保护：第一级的浪涌保护器额定通流量（8/20μs时）不小于 50kA；末级浪涌保护器保护水平不大于1.5kV（特殊需要保护的电子电 气设备保护水平要求）。
1．屏蔽 屏蔽措施可以屏蔽掉相当部分沿空间传播的感应电磁脉冲，这一措 施需要机房建筑物在建设初期体现。 2．对传输线屏蔽
对各种机房金属传输线的屏蔽层、外金属管套做好接地；对暴露于 室外的非屏蔽层金属线缆，尤其是架空敷设的线缆应穿金属管敷设，并 对金属管进行接地。
使建筑物形成屏蔽网 将建筑物的主钢筋网焊接连通，并与建筑物防雷接地的地网相连 接，以形成屏蔽网。如果建筑物钢筋的数量较少或钢筋分布难以形成网 状，则可考虑在数据机房的各个建筑面上安装屏蔽并与设备保护地的地 网相连接。屏蔽网不仅可以防御感应雷，而且还可以防止外界其它电磁 干扰。值得注意的是，室内金属门窗应与屏蔽连通。 交流配电系统防雷
交流配电系统的防雷措施最好在机房及建筑物建设的初期体现，但 如果初期未考虑到，后期逐步完善也是比较容易实现的。
3．信号系统防雷 由于与信号传输线相连的设备接口的工作电压较低，而且耐压水平
也很低，这些机房设备对于由信号传输线引入的感应雷电波特别敏感，
极易受到损坏。因此，非常有必要在设备的信号接口处安装具有抗过电 压保护能力、工频过电流保护功能及响应速度快、防雷性能优越的信号 防雷设备。值得一提的是，连接各楼宇的光缆内的金属加强芯应进行等 电位接地处理（详见2.4 均压和等电位接地），避免雷电通过光缆内的 钢丝传导进机房。
在各种各样的传输线中，机房电源线是分布最广的传输线，其受雷 电感应的几率最高，也最易引入感应雷。此外，根据对雷电波的频谱分 析，雷电波的绝大部分能量集中在40kHz以下，其中最大的谐波分量就 在工频附近，因此，雷电波最容易与电源线路发生耦合。事实也证明， 60-80％的感应雷和雷电波入侵均来自于电力传输线。
在信号线路上安装信号防雷器，对防感应雷是一种行之有效的办 法。对于网络集成系统，可在网络信号线进入到广域网路由器之前安装 专用信号防雷器；在系统主干交换机、主服务器以及各分交换机、服务 器的信号线入口处分别安装RJ45接口的信号防雷器。信号防雷器的选型 应综合考虑工作电压、传输速率、接口形式等。所有防雷器均应良好接 地。
雷电有很大的破坏力，其电压瞬间可达数百万伏至数千万伏，电流达 几百千安，可击毁建筑物或构筑物，引起火灾或爆炸事故，使危险物质 发生泄露。还可损坏电子电气设备或造成电气设备绝缘击穿，引起大规 模停电，从而危及供电系统、计算机系统、控制调节系统等电子电气系 统，造成数据丢失、生产和商业活动中断等后果，给人员生命及财产造 成巨大损失。
应过电压的可能性。 其次，在电源线路上安装电源防雷器，是必不可少的防护措施。根 据IEC防雷规范中有关防雷分区的要求，将电源系统分为三级保护。可 在系统总配电房的配电变压器低压侧安装最大流通容量100KA~150KA 的一级电源防雷箱；在各大楼的总配电箱安装通流容量为60KA~80KA 的二级电源防雷箱；在机房的重要设备（如交换机、服务器、UPS等） 的电源进线处安装最大通流容量40KA的三级电源防雷器；根据情况可 在在机房的重要设备UPS电源前安装单相两级联动串联式电源防雷箱。 所有防雷器均应良好接地。 机房内网络传输线主要使用的是光纤和双绞线。其中光纤不需要特 别的防雷措施，但若室外的铠状光纤是架空的，那么需要将光纤的金属 部分接地。而双绞线屏蔽效果较差，因此感应雷击的可能性比较大，应 将此类信号线敷设在屏蔽线槽中，屏蔽线槽应良好接地；也可穿金属管 敷设，金属管应全线保持电气上的连通，并且金属管两端应良好接地。
附：IEC防雷分区概念wenku.baidu.com
根据IEC61312-1防雷分区的定义： 雷电保护区LPZOA(OA区) 该区内的各物体都可能遭受直接雷击，同时在该区内雷电产生的电
机房内的电磁波会感应金属导体，使空气中的悬浮尘粒导电而产生 静电，同时，带电的悬浮尘粒会附着在设备外壳等不带电金属构件上。 当设备外壳上不同电荷的静电积累达到一定的极限时，正负电荷就会放 电产生几千伏以上的电压，极易造成设备的损坏或设备运行不正常。为 避免这种现象发生，应在机房内安装高级全钢抗静电地板，还应在周围 墙上设置由铜排或铜网组成的均压带（环），将机房内金属机柜、金属 桥架、机柜、光缆金属加强芯、抗静电地板龙骨等不带电金属构件与均 压带（环）就近连接，保证静电能顺利的泄入大地。 均压等电位接地应在机房建设时实现，后期机房设备、机柜等到位投入 使用后，施工难度相对较大。
2.近点雷击：雷电近点袭击电力线，实际上是雷电袭击用电设备所在 的建筑物的避雷针，从而引起雷电电磁脉冲的保护问题。避雷针引下线 由于电感作用，最大只能将50 %的电流引入大地。30米以上的楼体引下 线只能引下较少电流，其余则通过地面有连接的水管，电力屏蔽槽等联 合引雷，其中有25%击穿UPS输出负载的电源线及局域网线等设备后， 通过逻辑地线入地。其中包括UPS的输入、输出的火线对地线端。为 此，必须对UPS及重要用电设备如小型机、服务器等设备进行等电位保 护，对网络端口进行保护，堵死一切雷电导入的端口，才能有效的保护 设备免受雷电袭击。
雷电的危害
十八世纪中叶，富兰克林（1706～1790）研究大气物理，建立了雷 电理论并发明了避雷针，二十世纪七十年代以后，随着科技的发展，电 子技术几乎渗透到所有的科学技术领域。但由于半导体集成电路不能耐 受过电压和过电流的冲击，因此凡是使用这些器件的设备，如电子计算 机网络系统、现代化通信系统、办公自动化系统以及各种高层建筑物和 特殊用途的建筑物均不可避免的频繁遭受雷害的侵袭。
广域网的雷害主要来自感应雷击，通常不受直击雷的破坏，因广域
网线遭受高压雷电袭击时，其自身首先溶断。所以防护感应雷是广域网 的防雷重点。
DDN专线及电话备份线最易遭受雷击,在此类线路的进口端均应安装 防雷器。
局域网虽然都在室内，但由于设备接口耐压很低，加之线路屏蔽、 布线距离、布线方式等因素，感应雷击浪涌过压都可以通过网络对设备 造成破坏，局域网的RJ45头因信号是一收一发，其保护应按2对线来对 待。
3.错相位雷击：一个高能量的雷击在一条火线上，一个低能量的雷击 在另一条火线上，线线之间产生一个压差，从而侵入设备造成雷电的二 次雷击称错位雷击，为此，对于UPS的输入和输出端也应安装保护。
4.感应雷击：雷电击在建筑物避雷针上，通过避雷针的引下线对地泄 放，电流在引下线由上而下产生一个旋转快速运动的磁场，从而因电磁 感应在建筑物的线路上感应高压从而击毁传输设备。感应雷击能量较小 但其电压较高，所以防护感应雷应全面进行防护，防护级别可略微降 低。
范围内把进入建筑物的各种金属管道和线缆的屏蔽层做成等电位连接， 形成一个封闭的均压环，以消除可能存在的破坏力极强的电位差。常用 的接地方式有共用接地、独立接地和混合接地三种。根据GB503432004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》、GB50057-94《建筑物防 雷技术规范》要求，计算机机房的接地系统推荐采用共用接地方式，即 把建筑物防雷地、设备保护地、交流工作地、直流工作地连在一起（优 先使用建筑物自然接地，即建筑物基础接地），建立等电位系统，以避 免各地网间的电位差对设备进行反击。
机房防雷施工
对于网络集成系统的电源线防护，首先，进入系统总配电房的电源 进线，应采用金属铠装电缆敷设，电缆铠装层的两端应良好接地；如果 电缆没有铠装层，则就将电缆穿钢管埋地，钢管两端接地，埋地的长度 应不小于15米。由总配电房至各大楼的配电箱以及机房楼层配电箱的电 力线路，均应采用金属铠装电缆进行敷设。这样可以大大减少电源线感
计算机机房内拥有大量的电子设备，是各类网络（信息）中心的核 心所在。然而，由于机房内的电子设备耐过电压能力较差，加之这些电
子设备绝大部分都是通过各种传输线相互连接的，当雷电引起传输线上 产生过电压时，与线缆连接的设备接口部分、甚至整个设备都容易受到 损坏。因此应通过合理屏蔽、交流配电系统防雷、通信弱电系统防雷和 均压等电位接地等措施来保护机房及各类设备免遭雷击。
对于网线的布线从防雷角度应明确要求：电力线不能与网络线同槽 铺设；广域网线不能与局域网线同槽架设。网线安装与墙壁有条件应留 有一定距离。线路外安装屏蔽槽进行保护。
机房防雷技术
1、接闪 接闪装置就是我们常说的避雷针（避雷带、避雷线或避雷网），接 闪就是让在一定程度范围内出现的闪电放电不能任意地选择放电通道， 而只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道，将雷电能量泄放到大 地中去。 ２、等电位连接 为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就特别需要实行等电位 连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过压保护器进行等电位连 接，各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，并最后 与等电位连接母排相连。 3、接地 接地就是让已经内入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地，而不能 让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用，良好的
信号系统的防雷根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术 规范》要求，应针对信号线路的种类、工作电压、线路屏蔽情况以及传 输速率等条件选择相应的浪涌保护器，保护线路及传输设备的安全，一 般在机房使用过程中根据设备的投入使用情况不断完善。
4．均压和等电位接地 均压和等电位连接是防止地电位反击的有效方法。在建筑物的一定
电力线是雷电侵入的重要渠道，雷电袭击机房供电的电力线主要有 三种方式，即：远点雷击、近点雷击和错相位雷击。
1.远点雷击：即根据磁电转换原理电力供应线路上输送50赫兹的交变
电流，线路随之产生交变的磁场，雷击击穿大气时产生高压电场，雷击 高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动。在下雨天气，空气湿度 增大，此时雷电较易击穿空气通过电力线的保护地入地，从而因较高的 电压损毁用电设备。为此，防雷必须首先考虑远点雷击。