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          數據中心(機房)防雷接地系統解決方案

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          數據中心(機房)防雷接地系統解決方案
          一、機房防雷接地系統簡介
            隨著通信技術、計算機網絡技術的飛速發展,計算機和網絡越來越深入人們生活和工作中,同時也預示著數字化、信息化時代的來臨。 這些微電子網絡設備的普遍應用,使得防雷的問題顯得越來越重要。由于微電子設備具有高密度、高速度、低電壓、和低功耗等特性,這就使其對各種諸如雷電過電壓、電力系統操作過電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感。如果防護措施不力,隨時隨地可能遭受重大損失。值得我們關注的是雷電不僅僅破壞系統設備,更為重要的是使系統的通訊中斷、工作停頓、聲譽受損,其間接損失無法估量。

           
           
           

          二、機房防雷的必要性
            雷擊可以產生不同的破壞形式,國際電工委員會已將雷電災害稱為“電子時代的一大公害”,雷擊、感應雷擊、電源尖波等瞬間過電壓已成為破壞電子設備的罪魁禍首。從大量的通信設備雷擊事例中分析,專家們認為:由雷電感應和雷電波侵入造成的雷電電磁脈沖(LEMP)是機房設備損壞的主要原因。為此采取的防范原則是“整體防御、綜合治理、多重保護”。力爭將其產生的危害降低到最低點。
           

          三、機房防雷接地系統設計
          (1)、防雷設計
            防雷接地系統是弱電精密設備及機房保護的重要子系統,主要保障設備的高可靠性,防止雷電的危害。中心機房是一個設備價值非常高的場所,一旦發生雷擊事故,將會造成難以估量的經濟損失和社會影響,根據GB50057—94《建筑物防雷設計規范》和IEC61024-1-1標準的有關規定,中心機房的防雷等級應定為二類標準設計。
            目前大樓總配電室根據建筑物防雷設計規范,提供了第一級防雷,因此,在本工程網絡中心機房市電配電柜前配置第二、三級復合防雷器。
            防雷器采用獨立模塊,并應具有失效告警指示,當某個模塊被雷擊失效時可單獨更換該模塊,而不需要更換整個防雷器。
            二三級復合防雷器的主要參數指標:單相通流量為:≥40KA(8/20μs),響應時間:≤25ns

           

           
           
           

           
           
           
           
          (2)、接地系統設計
          國家標準GB2887-2000《電子計算機場地通用規范》及GB50174-2008《計算機機房設計規范》中計算機機房應具有以下四種地:計算機系統的直流地、交流工作地、交流保護地和防雷保護地。
          各接地系統電阻如下:
          Ø 計算機系統設備直流地接地電阻不大于1Ω。
          Ø 交流保護地的接地電阻應不大于4Ω;
          Ø 防雷保護地的接地電阻應不大于10Ω;
          Ø 交流工作地的接地電阻應不大于4Ω;
          1)機房室內等電位連接
          在機房內設立一環形接地匯流排,機房內的設備及機殼采用S型的等電位連接形式,連接到接地匯流排上
          用50*0.5銅鉑帶敷設在活動地板支架下,縱橫組成1200*1200網格狀,在機房一周敷設30*3(40*4)的銅帶,銅帶配有專用接地端子,用編織軟銅線機房內所有金屬材質的材料都做接地,接入大樓的保護地上。
          工程中的所有接地線(包括設備、SPD、線槽等)、金屬線槽搭接跨接線均應做到短、平、直,接地電阻要求小于或等于1歐姆。
          2)機房屏蔽設計
          整個機房屏蔽采用彩鋼板進行六面體屏蔽,屏蔽板之前采用無縫焊接,墻身屏蔽體每邊跟接地匯流排接地不少于2處。
          3)機房接地裝置設計
          由于機房接地電阻要求較高,在該大樓附近另外增加人工接地裝置,在地網槽內打入15根鍍鋅角鋼,并用扁鋼焊接起來,并采用降阻劑回填。機房靜電接地采用50mm²多股銅芯線穿管引入。
          接地裝置的接地電阻要求小于或等于1歐姆。


           
          四、機房地網制作方法
          1、標準接地網的制作
              在距建筑物1.5~3.0m處,以6m*3m矩形框線為中心,開挖寬度為0.8m、深0.6~0.8m的土溝,兩長邊中間貫通,采用長2.5m的L5(5*50*50)鍍鋅角鋼,在溝底的每個交點處垂直打入一根,共計6-20根,作為垂直接地極;然后采用4號(4*40)鍍鋅扁鋼將六根角鋼焊接連通,作為水平接地極;再用4號鍍鋅扁鋼焊在地網框架的中間部位,引出至機房外墻角,離地高0.3m,作為PE接地端;最后從該接地端引出16-50平方毫米以上護套地線,沿墻邊穿墻進入室內,連至機房內等電位接地匯集排。
          2、利用大樓鋼筋做地網
              新建或翻建機房時,可利用入地混凝土立柱子內的鋼筋作接地裝置。在立柱內選取至少4根主筋(對角或對稱的鋼筋),用氧焊接通后再焊在兩根伸出柱面的M12以上銅螺紋管上,作為接地端,引線至機房,與等電位接地匯流排連通,等電位接地排可設在防靜電地板下面。

          五、計算機機房防雷接地需注意事項:
          (1)、考慮到雷電或其他電信設備的干擾,計算機房不宜設置在大樓的頂層或靠外墻側,特殊情況限制的,應設置屏蔽層防止雷電干擾。對于特別重要的計算機系統,應考慮設置獨立的屏蔽機房。建筑物(包括計算機機房)內設備及管線接地安裝應按照相關規范執行,做好等電位聯結;
          (2)、防止雷電危害還應防雷擊引起的電磁脈沖,計算機房的配電箱應設置SPD(防電磁浪涌)保護裝置,防止機房供電電源由于雷擊電磁脈沖而造成斷電。另外,對于重要的系統主機,其通訊電纜也應設置SPD保護裝置,由于通訊電纜數量一般比較多,因此通訊線的保護設置應根據具體實際情況合理設置;
          (3)、電氣接地系統宜采用TN-S接地系統,PE線與相線分開,機房電源接入處應做重復接地;
          (4)、機房接地一般分為交流工作接地、直流工作接地、安全工作接地、防雷保護接地。根據《建筑物防雷設計規范》(2000年版)的要求,防雷設計采用共用接地系統時,各接地系統宜共用一組接地裝置。信息系統的所有外露導電物(各種箱體、殼體、機架等金屬組件)應建立一等電位聯結網絡。因此,電氣防雷設計應在計算機房設置專用的等電位聯結排,通過引下線與大樓總等電位聯結排連接。根據共用接地系統的層層等電位原則,采用結構主鋼筋作為引下線,更適用于共用接地系統。另外強調,大樓接地系統的接地電阻不應大于1Ω。

          六、如何作機房防雷接地
              所謂接地,即把電路中的某一金屬殼與大地邊接在一起,形成電氣回路。目的是為了讓電流易于流如入大地,對人及設備形成保護。接地的方法:有直流地懸浮法即直流地不接大地,與地嚴格絕緣;直流地接地法,把計算機等設備中數字電路等的電位點地和網絡,無論采用何種形式,均須有接地母線,接地地杖,在此特別強調建議采用接地埋接地網絡板,能更好的引導至大地,接地時應注意如下問題:
          Ø 盡量不要在機房內把直流地和交流工作地短路或混接;
          Ø 不允許交流線路與直流地線平行敷設,以防止干擾或短接;
          Ø 直流地線網應裝接在地板下,便于邊接,即可減小接地電阻,便于泄流。
          (1)接地銅排
          室內機房接地采用30*5(寬*厚,單位mm)規格之銅片,圍繞機房墻壁一周離地面10cm高,且與室外接地體母線相連接。在銅片每隔50 cm鉆一小孔,以利于分布在機房各區域的設備進行接地。
          (2)接地銅板
          接地銅板采用寬60mm(厚10mm)之L型銅板固定于樓板,此銅墻鐵壁板作為所有應與機房接地之設施的總接地。
          (3)地網
          機房有架設高架地板,則應以2.5mm之多芯裸銅線纏綿高架地板柱做地網。

          七、機房防雷接地案例方案分析
          (1)、概況
               根據用戶需求,擬在指揮辦公樓做保護地網系統。因通信機房、師藍軍指揮所、自動化機房、信息中心機房核心設備比較集中,所有同時做等電位均壓帶和法拉第籠保護;法拉第籠為600*600mm的網格。因三樓設備間、五樓設備間、配電房、師指揮所主室、雷達營指揮所以電腦及交換機為主,故只做等電位均壓帶,并使每個設備都可以直接得到有效的保護,詳見《電子計算機機房設計規范》(GB 50174-2008);《建筑物防雷設計規范》(GB 50057-1994);通信局(站)防雷與接地工程設計規范》(YD 5098-2005);建筑物電子信息系統防雷技術規范》(GB 50343-2004)。
          在信息中心機房后面約22米處做大地地柵網,每個房間內地網通過一條50平方的連接線串聯匯集到大地地柵網,地網接地電阻要求小于1Ω。
          (2)、方案說明
          1、強電防雷及防過電壓系統
              強電防雷主要是防感應雷,防止雷擊過程中,通過電源線纜感應的大電流,穿入機房,損壞設備, 由于本項目所在地屬于強雷區,所以必須要好防雷工作,以確保設備、人身安全。在《電子計算機機房設計規范》GB 50174-2008中,對機房防雷有非常嚴格的要求,必須嚴格執行。
          由于機房屬于LPZII防雷區。機房防雷主要是防感應雷,防止雷擊過程中,通過電源線纜感應的大電流,穿入機房,損壞設備。
          因此在各個機房采用三級防雷措施。針對本次工程,第一級防雷器為A級防雷器(100KA),防雷器安裝在配電柜進線處;第二級防雷器為B級防雷器(40KA),自制防雷箱,安裝在機柜外,總開出線引入到第二級防雷箱,再引入UPS防雷開關上,能將大能量的浪涌電流限制在后續保護系統可允許的范圍;第三級防雷器為C級防雷器(20KA),防雷器安裝在UPS輸出端。使輸出的箝位電壓達到規定值,從而保護了設備,而且還能有效地抑制電網中的尖峰干擾,使供電系統更加穩定,確保供電系統安全可靠。
           

           
           在機房內用30*3mm銅排做均壓帶及局部等電位連接,且與大地地柵網可靠連接,確保系統安全可靠。機房天花主龍骨、地板支架、墻板的前后左右用多股6mm2電線電纜夸接,并且就近連接到等電位銅排上;其目的在于防止雷擊過程中,瞬間產生的高電位反擊。更加保證了人身和設備的安全。
          2、保護人身及數據安全的防靜電措施
            因此在部分機房內用銅箔做法拉第籠,使靜電所引起的電荷積累,能迅速的流入大地,以保證設備及人身的安全。另外機房密閉,也防止帶灰塵顆粒入侵機房,減少了電子碰幢而產生的帶電離子。這樣也可以避免灰塵對設備正常工作造成威脅。

           

          3、接地系統
          (1)、常規接地系統
           本機房設計中有保護接地系統,防雷接地系統,工作接地系統,防靜電接地系統,機房中設備的金屬外殼、金屬管線、防靜電地網、防靜電地板的支架連接一體都與保護地有良好的連接,既保證人身設備安全,又給機房內游離電子一個順暢通路。為保證機房中的計算機有一個等電位的工作環境。也為了保證計算機系統穩定工作,本設計采用單獨的等電位均壓帶,通過等電位連接線接地,使機房能安全可靠地工作。
           為了保證接地電阻符合要求,要求接地線纜必須不小于BVR-25mm2的導線,本項目中采用BVR-50mm2的導線。
           為了避免對計算機系統的電磁干擾,采用將多種接地的接地線分別接到各接地母線上,由接地母線采用一根接地線單點與接地體相連接的單點接地方式(也稱為一點接地方式)。
           由計算機設備至接地線的連接導線應采用多股編織銅線,且應盡量縮短連接距離,并采取格柵等措施,盡量使各接地點處于同一等電位上。其特點是有統一的基準電位,相互干擾減少,而且能泄漏靜電荷,容易施工又經濟,所以規范推薦這種一點接地系統。
           為了保證接地系統可靠性,本機房采用聯合接地方式,大樓的接地系統接地電阻≤1Ω。

           
           
          一、圖示說明:                                                     1.5米長的電解地極
           
                                                                                          40*4mm鍍鋅扁鐵

          二、設計與施工說明:
          1、地網長寬各為15米,深度1.5米,做成“口”字型
          2、各電解地極的間距如圖示。
          3、水平接地體設計用40*4mm鍍鋅扁鐵,與離子接地體采用錫條焊接形式,并做防腐處理。
          4、離子接地體周邊用強降型長效降阻劑包敷。
          5、水平地網溝每米敷35kg長效降阻劑,把水平地線完全包住。
          6.回填時,與接地體的土壤盡量用細土,避免有雜物及石頭等。并分層夯實。
          7.此設計接地電阻≤4歐姆。

          八、機房防雷接地系統施工工藝

          1、要求
          ① 浪涌保護器的規格、型號應符合設計要求,浪涌保護器安裝位置、安裝方式應符合設計要求或產品安裝說明書的要求
          ②接地裝置的規格、型號必須符合設計要求,并有相關機構出具的檢測報告。
          ③測試儀表應為接地電阻測試儀,量程在0.001~100Ω時,精度應為±2%(讀數+2個數)。
          ④ 為保持穩定的系統信號及可靠的安全接地,機房內所有電源插座的極性必須保持一致。
          ⑤ 嚴禁在電源插座內將交流工作地與安全地連接在一起。
          2、施工機具
          電工組合工具、手錘、鋼鋸、電錘、沖擊鉆、電氣焊機具、卷尺、小線、線墜、卷尺、粉線袋、大繩、絞磨(或倒鏈)、緊線器、鐵鎬、鐵鍬等。
          3、作業條件
          ①地面找平、防銹等施工已經完畢。
          ②地板下均壓環及靜電帶施工應配合橋架、配線及防靜電地板等施工進行,項目經理根據工程進度,合理安排接地系統與其他施工工序銜接,避免交叉打架現象。
          ③各預留接地線預留到位。
          4、技術準備
          ①施工圖紙和技術資料齊全。
          ②施工方案編制完畢并經審批。
          ③施工前應組織施工人員熟悉圖紙、方案,并進行安全、技術交底。
          5、操作工藝
          (1)、工藝流程:
          等電位均壓帶→匯流排施工→大樓接地體電阻測試→接地體制作→電源防雷器安裝→信號防雷器安裝→分項驗收。
          (2)、等電位均壓帶制作
            主機房和輔助區的地板或地面應有靜電泄放措施和接地構造,防靜電地板、地面的表面電阻或體積電阻值應為2.5×104~1.0×109Ω,且應具有防火、環保、耐污耐磨性能。
          等電位聯結網格應采用截面積不小于25mm2的銅帶或裸銅線,并應在防靜電活動地板下構成邊長為0.6~3m的矩形網格。銅排之間連接采用鉆孔,螺絲擰緊,要求更高的采用氧焊焊接。
          表格 61等電位聯結帶、接地線和等電位聯結導體的材料和最小截面積。
          名稱 材料 最小截面積(mm²)
          等電位聯結帶 50
          利用建筑內的鋼筋做接地線 50
          單獨設置的接地線 25
          等電位聯結導體(從等電位聯結帶至接地匯集排或至其他等電位聯結帶;各接地匯集排之間) 16
          等電位聯結導體(從機房內各金屬裝置至等電位聯結帶或接地匯集排;從機柜至等電位聯結網格) 6
           
           
           
           

          每臺電子信息設備(機柜)應采用兩根不同長度的等電位聯結導體就近與等電位聯結網格連接。機房四個角的靜電地板支撐架應采用不小于6 mm²的銅芯線連接到均壓環上。
          等電位連接帶應與地絕緣懸浮安裝。
          接地引線與接地極相連之前,宜安裝接地連接箱,作為接地阻值的測試點。

          (3)、匯流排施工
            在機房設置兩塊匯流排,規格為80×8mm銅板(兩塊銅板焊接),長20-30厘米,把匯流排與等電位均壓帶連接。通過等電位聯結導體將等電位聯結帶就近與接地匯流排、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結構等進行連接。

           
           

          例1:機柜內匯流排接線連接圖:


              從上圖可以看出,機柜內設備均用接地線纜(4mm2)與機柜內總接地排進行連接,之后總接地點有一根很粗的電纜(10mm2)截面積,直接連接到防靜電地板下面的機房環流排,保持與機房處于等電位狀態。
          例2:線管之間接地跨接:


            從上圖可以看出,線管與線盒間用管箍緊密結合,線管與線盒、線管與線管見均用接地線纜進行跨接處理。但該處接地線纜跨接過緊,稍顯不足。接地線纜規格為2.5mm2
          例3:防靜電地板與匯流排之間的連接:

           
          (4)、大樓接地體電阻測試
          1)測試步驟
          ①檢查儀表,確保儀表連線與接地極Eˊ、電位探棒Pˊ和電流探棒Cˊ應牢固接觸。
          ②儀表放置水平后,調整檢流計的機械零位,歸零。
          ③將“倍率開關”置于最大倍率,逐漸加快搖柄轉速,使其達到150r/min。當檢流計指針向某一方向偏轉時,旋動刻度盤,使檢流計指針恢復到“0”點。此時刻度盤上讀數乘上倍率檔即為被測電阻值。
          ④如果刻度盤讀數小于1時,檢流計指針仍未取得平衡,可將倍率開關置于小一檔的倍率,直至調節到完全平衡為止。
          ⑤如果發現儀表檢流計指針有抖動現象,可變化搖柄轉速,以消除抖動現象。

           
           

          2)接地電阻測試要求:
          a.交流工作接地,接地電阻不應大于4Ω;
          b.安全工作接地,接地電阻不應大于4Ω;
          c.直流工作接地,接地電阻應按計算機系統具體要求確定;
          d.防雷保護地的接地電阻不應大于10Ω;
          e.對于屏蔽系統如果采用聯合接地時,接地電阻不應大于1Ω。
          3)匯流排與接地點進行連接。
          如果測試結果滿足上面的要求,可將匯流排直接與大樓接地體進行連接。連接采用銅質接地線不應小于50mm²(通常采用2根25mm²銅芯線在地網上取兩個不同的接點)。如測試電阻不能滿足該要求,則應單獨制作接地體。
          (5)、接地體制作
          1)當大樓接地不能滿足要求時,應單獨制作接地體,接地排連接方式見下圖:

           
           
           
           

          2)接地排鋪設要求:
          A.接地體離機房所在建筑物5m 左右設置;
          B.在地面挖深約0.8M、長2M、寬2M地溝,如上圖所示,在如圖所示位置均勻置入9根1.4M長2”鍍鋅管(入地溝下約600mm),然后在約離地面800mm處、300mm處分別焊接12根40*4鍍鋅鋼板;各接地模塊的極芯互相并聯或與引下線連接時采用40*4鍍鋅扁鋼焊接。焊接工藝應符合國家相關規范要求。   
          C.在鍍鋅板上焊接后引出一根40*4鍍鋅板,出地面約1M左右作為接地連接、測試點;
          D.在地網焊接時,焊接面積應 ≥6 倍接觸點,焊接處清除焊渣,且焊點做防腐蝕防銹處理;涂上防銹。
          E.土壤采用敷設降阻劑法(撒鹽、然后灑水)提高導電性能,使接地電阻 ≤2Ω ;
          F.坑槽回填采用導電狀態較好的新粘土和降阻劑為填料?;靥顣r應分層操作,回填30厘米,適量加水夯實.
          G.接地電阻測試:用地阻儀測量地網的工頻接地電阻,以驗證地網的設計和施工質量,若未達到預期的指標應及時分析原因和針對原因采取彌補措施。
          H.地網連接到機房的接地主干線。
          銅質接地線不應小于50mm²(采用2根25mm²銅芯線在地網上取兩個不同的接點)。地網到機房的接地線應全線穿管,進入機房連接到均壓環上。
          (6)、電源防雷器安裝
          1)電源防雷安裝位置
          一級電源防雷在機房所屬大樓的總配電箱處,
          二級電源防雷在機房所在樓層的樓層配電箱處,
          三級電源防雷在機房內的配電箱處(如果機房沒有配電箱就在UPS市電輸入處)。
          一級電源防雷器的電源相線線徑不小于16mm², 接地線不小于25mm²,
          二級電源防雷器的電源相線線徑不小于10mm²,接地線不小于16 mm²,
          三級電源防雷器的電源相線線徑不小于6 mm²,接地線不小于10 mm²。
          2)安裝順序:電源防雷器各線路的連接順序為:①連接接地線;②連接中性線或負極線;③連接相線或正極線。
          3)安裝要求:防雷器與防雷器之間的間距應大于5米,當不能滿足這個要求時應在兩級防雷器之間加裝退藕裝置。
           

           

          (7)、信號防雷器安裝
          1)信號防雷器的安裝:信號防雷器應串聯在被保護設備前端。
          2)信號防雷器必須盡可能的靠近被保護器,之間距離不應大于10米,如果大于10米,應在靠近被保護設備前在加裝一級防雷保護器。
          3)當信號防雷器單獨斷電導致脫離工作時,設備仍然工作,但設備失去保護。
          (8)、應注意的質量問題
          1)等點位均壓環網格過于稀松
          2)工藝不能滿足要求,焊接搭接倍數不夠。
          3)各種支架安裝不合規范,松動、間距過大不均勻。
          4)各種接地預埋件漏留或保護不嚴人為損壞,接地線施工不全,漏、錯現象時有發生。
          5) 接地測試不合格或者接地測試數據不準確。
          (9)、質量要求
          1)浪涌保護器安裝應牢固,接線應可靠。安裝多個浪涌保護器時,安裝位置、順序應符合設計和產品說明書的要求。
          2) 接地裝置焊接應牢固,并應采取防腐措施。接地體埋設位置和深度應符合設計要求。引下線應固定。
          3)等電位聯接金屬帶可采用焊接、熔接或壓接。金屬帶表面應無毛刺、明顯傷痕,安裝應平整、連接牢固,焊接處應進行防腐處理。
          4)等電位聯結帶、接地線和等電位聯結導體的材料和最小截面積符合規范要求。
          5) 接地線不得有機械損傷;穿越墻壁、樓板時應加裝保護套管;在有化學腐蝕的位置應采取防腐措施;在跨越建筑物伸縮縫、沉降縫處,應彎成弧狀,弧長宜為縫寬的1.5倍。
          6) 接地端子應做明顯標記,接地線應沿長度方向用油漆刷成黃綠相間的條紋進行標記。
          7) 接地線的敷設應平直、整齊。轉彎時,彎曲半徑應符合規定。接地線的連接宜采用焊接,焊接應牢固、無虛焊,并應進行防腐處理。
          8) 檢查接地線的規格、敷設方法及其與等電位金屬帶的連接方法應符合設計要求;
          9)接地電阻測試結果符合相關規范要求。
          九、防雷接地工程實例
          (1)、接地設計方案
          某數據中心機房位于大樓三層,面積約1000m²。
          本工程配電采用TN-S系統,獨立設置接地線(PE)。采用大樓聯合接地系統,并且要求接地小于1歐姆。
          機房內設有功能性接地 和保護性接地,共用一組接地裝置。
          1.保護接地,防雷保護接地延引大樓的接地
          2.機房內做M網型結構均壓等電位網格。機房室內等電位做法在機房地板下沿機柜一周敷設等電位銅帶30×3mm²(均壓環),銅帶用ZR-BVR6mm2與各機房動力配電柜PE排相連,并設置100*0.3mm²銅箔等電位網格。機房動力設備的地線、動力設備的外殼、不帶電的金屬管道、金屬線槽外殼、計算機設備外殼、防靜電地板支架、吊頂龍骨、等均須用ZR-BVR6mm2與等電位銅排網絡就近可靠相連。機房內設置等電位端子箱,機房內等電位端子箱采用ZR-BVR50mm²的電纜與大樓綜合接地端可靠連接。機房等電位接地示意圖如圖3-1所示。

           
           

          (2)、防雷設計方案
            一個完整的防雷方案包括防直接部分和防感應雷擊兩部分,中心機房所在的建筑物已具備防直接雷擊防護措施,因此本方案只對機房電子設備的配電系統采取相應的防感應雷擊措施。
          工程計算機交流配電系統采用三級防雷:
          第一級在大樓低壓配電室內加裝防雷器,實現第一級防雷(由大樓實現)。
          第二級在UPS輸入配電柜內加裝B級防雷器,實現第二級防雷。
          第三級在機房UPS輸出列頭配電柜內加裝C級防雷器,實現第三級防雷。
          本工程選用品牌防雷器(KITOZER),機房防雷設計示意圖如圖3-2所示:

           

          (3)、防雷設計思路
            由于網絡集成系統防護點多、面廣,因此,為了保護建筑物和建筑物內各向電子網絡設備不受雷電損害或使雷擊損害降低到最低程度,應從整體防雷的角度來進行防雷方案的設計?,F在都采取綜合防雷,綜合防雷設計方案應包括兩個方面:直擊雷的防護和感應雷的防護,缺少任何一方面都是不完整的,有缺陷的和有潛在危險的。
          1.直擊雷的防護   
            如果無直擊雷防護,按IEC1312的估算幾乎所有雷電流都流經進出建筑物的導體型線路(如電源線、信號線等)侵入設備,這樣的損害就非常之嚴重,因此做好直接雷擊防護是做感應雷擊防護的前提;直擊雷防護按照國標GB50057《建筑物防雷設計規范》設計和施工,主要使用避雷針、網、線、帶及良好的接地系統,其目的是保護建筑外部不受雷擊的破壞,給建筑物內的人或設備提供一個相對安全的環境。  
          2.電源系統的防護  
            統計數據資料表明,微電子網絡系統80%以上的雷害事故都是因為與系統相連的電源線路上感應的雷電沖擊過電壓造成的。因此,做好電源線的防護是整體防雷中不容忽視的一環。  
          3.信號系統的防護   
            盡管在電源和通信線路等外接引入線路上安裝了防雷保護裝置,由于雷擊發生在網絡線(如雙絞線)感應到過電壓,仍然會影響網絡的正常運行,甚至徹底破壞網絡系統。雷擊時產生巨大的瞬變磁場,在1公里范圍內的金屬線路,如網絡金屬連線等都會感應到極強的感應雷擊;另外,當電源線或通信線路傳輸過來雷擊電壓時,或建筑物的地線系統在瀉放雷擊時,所產生強大的瞬變電流,對于網絡傳輸線路來說,所感應的過電壓已經足以一次性破壞網絡。即使不是特別高的過電壓,不能夠一次性破壞設備,但是每一次的過電壓沖擊都加速了網絡設備的老化,影響數據的傳輸和存儲,甚至死機,直至徹底損壞。所以網絡信號線的防雷對于網絡集成系統的整體防雷來說,是非常重要的環節。  
          4.等電位連接   
            集成網絡系統主干交換機所在的中心機房應設置均壓環,將機房內所有金屬物體,包括電纜屏蔽層、金屬管道、金屬門窗、設備外殼以及所有進出大樓的金屬管道等金屬構件進行電氣連接,并接至均壓環上,以均衡電位。   
          5.接地   
            機房采用聯合接地可有效的解決地電位升高的影響,合格的地網是有效防雷的關鍵。機房的聯合地網通常由機房建筑物基礎(含地樁)、環形接地(體)裝置、工作(電力變壓器)地網等組成。對于敏感的數據通訊設備的防雷,接地系統的良好與否,直接關系到防雷的效果和質量。如果地網不合要求,應改善地網條件,適當擴大地網面積和改善地網結構,使雷電流盡快地泄放,縮短雷電流引起的高過電壓的保持時間,以達到防雷要求。
          (4)、電源防雷
            電源系統防雷采用三級防雷的方式。對機房配電箱的防雷應采取不少于二級保護(細保護),既在機房的主配電箱的輸入一套安裝二級防雷器,在機房配電箱輸出端每一路安裝三級防雷器。即在配電柜中總開關前端安裝二級防雷器,這樣既節省空間,又起到了美觀、易維護的作用,并分別在市電配電柜、UPS配電柜各自的總開關前端安裝三級防雷器,以保護機房內的設備。五、接地系統
          本機房有四種接地形式,即:計算機專用直流邏輯地、交流工作地、安全保護地、防雷保護地。
          1).計算機機房接地系統
          在機房活動地板下方安裝銅排網,將機房所有計算機系統非帶電殼體接入銅排網并由此引入大地。機房接地系統采用專用接地系統,專用接地系統由大樓提供,接地電阻≤1Ω。
          2).機房內等電位接地具體做法:
            用3mm×30mm的銅帶,在機房活動地板下交叉排成方格,其交叉點與活動地板支撐的位置交錯排列,交點處壓接在一起,并在銅帶下用墊絕緣子固定。在機房離墻400mm的距離沿墻采用3mm×30mm紫銅條造成一個M型或S型的地網,紫銅條間的接駁位用10mm鏍母壓接后燒銅焊,通過35mm2銅纜引下線駁接建筑物的聯合接地體,這樣就形成一個法拉第籠式接地系統,并保證接地電阻不大于1Ω。
          機房等電位連接:將天花龍骨、墻身龍骨、活動地板支架、非計算機系統的管、金屬的門、窗等均做等電位連接,并分別取多點通過16m m2的地線接入機房接地銅排網。
          3).交流工作地
            在電力系統中運行需要的接地(配電柜中性點接地),應不大于4歐姆。與變壓器或發電機直接接地的中性點連接的中性線稱零線;將零線上的一點或多點與地再次做電氣連接稱重復接地。交流工作地是中性點可靠地接地。當中性點不接地時,若一相碰地而人又觸及另一相時,人體所受到的接觸電壓將超過相電壓,而當中性點接地時,且中性點的接地電阻很小,則人體受到電壓相當于相電壓;同時若中性點不接地時,由于中性點對地的雜散抗阻很大,因此接地電流很??;相應的保護設備不能迅速切斷電源,對人及設備產生危害;反之則行。
          4).安全保護地
          安全保護地是指機房內所有機器設備的外殼以及電動機、空調機等輔助設備的機體(外殼)與地之間做良好的接地,應不大于4歐姆。當機房內各類電器設備的絕緣體損壞時,將會對設備和操作及維修人員的安全構成威脅。所以應使設備的外殼可靠接地。
          (5)、防雷保護地
          即機房的防雷系統的接地,一般以水平連線和垂直接地樁埋設地下,主要是把雷電電流由受雷裝置引到接地裝置,應不大于10歐姆。
          防雷裝置可分為三個基本部分:即接閃器、引下線和接地裝置,接閃器即接受雷電電流的金屬導體。本方案只將加裝防雷器的引下線與動力配電柜內的接地銅排連接。要求接地電阻≤4Ω。
          (6)、防雷設計方案
          1).直擊雷的防護
            機房所在大樓已有避雷針、避雷帶等外部防雷設施,不再作外部防雷補充設計。如之前無直擊雷防護,需在機房頂層做避雷帶或是避雷網,若機房在空曠地帶,視情況還需安裝避雷針,避雷針、避雷帶必須做好引下線,接入地網。
          2).電源系統的防雷
          1)、對于網絡集成系統的電源線防護,首先,進入系統總配電房的電源進線,應采用金屬鎧裝電纜敷設,電纜鎧裝層的兩端應良好接地;如果電纜沒有鎧裝層,則就將電纜穿鋼管埋地,鋼管兩端接地,埋地的長度應不小于15米。由總配電房至各大樓的配電箱以及機房樓層配電箱的電力線路,均應采用金屬鎧裝電纜進行敷設。這樣可以大大減少電源線感應過電壓的可能性。
          2)、在電源線路上安裝電源防雷器,是必不可少的防護措施。根據IEC防雷規范中有關防雷分區的要求,將電源系統分為三級保護。
          ① 可在系統總配電房的配電變壓器低壓側安裝流通容量80KA~100KA的一級電源防雷箱(如ZS150E-400);
          ② 在各大樓的總配電箱安裝通流容量為60KA~80KA的二級電源防雷箱(如ZS150E-300);
          ③ 在機房的重要設備(如交換機、服務器、UPS等)的電源進線處安裝通流容量20~40KA的三級電源防雷器(如ZSPD TT20KC/2);
          ④ 在機房控制中心硬盤刻錄機及電視墻設備電源處用插座式防雷器(如FACP-10)
            所有防雷器均應良好接地。選用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠性,重要場所應設置專用的接地線,切不可將防雷接地線與避雷針接地線并接,且要盡量遠離、分開入地。
          3).信號系統的防雷
          1)、網絡傳輸線主要使用的是光纖和雙絞線。其中光纖不需要特別的防雷措施,但若室外的光纖是架空的,那么需要將光纖的金屬部分接地。而雙絞線屏蔽效果較差,因此感應雷擊的可能性比較大,應將此類信號線敷設在屏蔽線槽中,屏蔽線槽應良好接地;也可穿金屬管敷設,金屬管應全線保持電氣上的連通,并且金屬管兩端應良好接地。
          2)、在信號線路上安裝信號防雷器,對防感應雷是一種行之有效的辦法。對于網絡集成系統,可在網絡信號線進入到廣域網路由器之前安裝專用信號防雷器;在系統主干交換機、主服務器以及各分交換機、服務器的信號線入口處分別安裝RJ45接口的信號防雷器(如RJ45-E100)。信號防雷器的選型應綜合考慮工作電壓、傳輸速率、接口形式等。避雷器主要串接在線路的兩端設備的接口處。  
          ① 服務器 100M 輸入端口處安裝單口 RJ45 端口信號避雷器(如RJ45-E100),以保護服務器。  
          ② 24口網絡交換機串聯 24 口的 RJ45 端口信號避雷器(如RJ45-E100/24),避免因雷擊感應或電磁場干擾沿雙絞線竄入而毀壞設備。  
          ③ 在DDN專線接收設備上安裝單口RJ11端口信號避雷器(RJ11-TELE/2)或(RJ45-DDN/4),保護DDN 專線上的設備。
          ④ 在衛星接收設備前端安裝同軸端口天饋線避雷器(CoaxB-N-JK),以保護接收設備。
          3)、對于監控系統機房的防雷保護
          ① 在硬盤錄像機的視頻線出線端加裝視頻信號防雷器(CoaxB-CCTV)或采用機架式視頻信號防雷箱(CoaxB-CCTV/12),12口全保護,安裝方便。
          ② 在矩陣與視頻分割器的控制線進入端加裝控制信號防雷器(DB-RS485/422)。
          ③ 機房電話線采用(RJ11-TELE/2)音頻信號防雷器,串接在電話機前端電話線處,安裝方便,易維護。
          ④ 在報警器前端信號線接入處裝控制信號防雷器(DB-RS485/422),對報警器信號線做有效的防雷保護。
          注意:所有防雷器均應良好接地,選用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠性,重要場所應設置專用的接地線,切不可將防雷接地線與避雷針接地線并接,且要盡量遠離、分開入地。
          4).機房等電位連接
             在機房防靜電地板下,沿著地面上布置40*3紫銅排,形成閉合環接地匯流母排。將配電箱金屬外殼、電源地、避雷器地、機柜外殼、金屬屏蔽線槽、門窗等穿過各防雷區交界的金屬部件和系統設備的外殼,以及對防靜電地板下的隔離架進行多點等電位接地就進至匯流排。并采用等電位連接線4-10mm2銅芯線螺栓緊固的線夾作為連接材料。同時在機房找出建筑物主鋼筋,經測試確與避雷帶連接良好,用14mm鍍鋅圓鋼通過銅鐵轉換接頭將接地匯流母排與之連接起來。形成等電位。采用聯合接地網,目的是消除各地網之間的電位差,保證設備不因雷電的反擊而損壞。
          5).接地網制作設計
             接地是避雷技術非常重要的環節之一,無論是直擊雷或感應雷,最終都是把雷電流引入大地。因此,對于敏感的數據(信號)通信設備而言,沒有合理而良好的接地系統是不能可靠避雷的。因此,對接地電阻 >1Ω 的大樓地網,需按照規范要求整改,以提高機房接地系統的可靠性。根據具體情況,通過沿機房大樓建立不同形式的接地網(包括水平接地體、垂直接地體)來擴大接地網的有效面積和改善地網的結構。
             采用共用接地裝置時,共用接地電阻值不應大于1Ω;采用專用接地裝置時,其接地電阻值不應大于4Ω
          基本要求如下:   
          1 )在大樓周圍做接地網,用較少的材料和較低的安裝成本,完成最有效的接地裝置;  
          2)接地電阻值要求 R ≤1Ω ;  
          3)接地體應離機房所在主建筑物 3~5m 左右設置;  
          4)水平和垂直接地體應埋入地下 0.8m 左右,垂直接地體長 2.5m ,每隔 3~5m 設置一個垂直接接地體,垂直接地體采用 50×50×5mm 的熱鍍鋅角鋼,水平接地體則選 50×5mm 的熱鍍鋅扁鋼;  
          5)在地網焊接時,焊接面積應 ≥6 倍接觸點,且焊點做防腐蝕防銹處理;  
          6)各地網應在地面下 0.6~0.8m 處與多根建筑立柱鋼筋焊接,并作防腐蝕、防銹處理;  
          7)土壤導電性能差時采用敷設降阻劑法,使接地電阻 ≤1Ω ;  
          8)回填土必須是導電狀態較好的新粘土;   
          9)與大樓基礎地網多點焊接,并預留接地測試點。   
              以上是一種傳統的廉價實用的接地方式,根據實際情況,接地網材料也可以選用新型技術接地裝置,如免維護電解離子接地系統、低電阻接地模塊、長效銅包鋼接地棒等等
           
           
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