机房防雷工程技术方案

1、机房防雷工程设 计 单 位 5 * 设计时间：2013年1月23日第一部分雷电概述及破坏性雷电是由天空中云层间的相互高速运动、剧烈磨擦，使高端云层和低端云层带上相反电荷0此时，低 端云层在;下而的大地上也感应出大量的异种电荷，形成一个极大的电容，当英场强达到一定强度时，就 会产生对地放电，这就是雷电现象。在气彖学中，常用雷暴日数、年平均雷邸日数、年平均地而落雷密度，来表征某个地方雷电活动的 频 繁程度和强度。此外，也使用年雷闪频数来评价雷电活动，它是指1000平方公里范围内一年共发生雷闪击 的次数。我国一般按年平均雷眾日数将雷电活动区分为少雷区（20天）、多雷区（2040天人高雷区（4080

2、天）、强雷区（80天）0我国的雷电活动，夏季最活跃，冬季最少0全球分布是赤道附近最活跃，随纬度升 髙而减少，极地最少。1. 雷电的破坏性雷电的破坏主要是由于云层间或云和大地之间以及云和空气间的电位差达到一定程度（25- 30kV/cm）时.所发生的猛烈放电现象。通常需击有三种形式，宣击雷、感应雷、球形雷。直击雷是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猱 的放电现象。感应雷是当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，地而某些范围由于散流电阻大，出现局部 高电压，或在直击雷放电过程中强大的脉冲电流对周用的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发 生闪击现象的二次雷01）直击雷破坏：当雷电直接击在建筑物上，强

3、大的雷电流使建（构）筑物水份受热汽化膨胀，从而产生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸。另外，当需电击中接闪器，电流沿引下线向大地泻放时，这 时对地电位升高，有可能向临近的物体跳击，称为雷电“反击，从而造成火灾或人身伤亡。2）感应需破坏：感应需破坏也称为二次破坏。它分为静电感应雷和电磁感应雷两种。由于雷电流变化梯度很大，会产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，这种电流可能向周围物体放电,感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。jlUffrm=kipp f- 一 g. Ijj Ml、-_亠y涎二盂Irf n$附图：某烟厂配电柜及设备被雷击损坏图3）静电感应雷：带有大量负电荷

4、的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时，云层中的负电荷在一瞬间消失了（严格说是大大减弱），那么在线路 上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了朿缚，在电势能的作用下，这些正电荷将沿着线路产4）电磁感应雷：需击发生在供电线路附近，或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场.此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增加，内部设备 遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了，对用电设备造成极大危害。因此避雷针引下线通体要有 良好的导电性，接地体一泄要处于低阻抗状态。5）雷电波引入的破坏：当雷电接近架空管线时

5、，高压冲击波会沿架空管线侵入室内，造成高电流引人这样可能引起设备损坏或人身伤亡事故。附图：传导雷对设备的损坏附图：传导雷进入室内6）开关过电压:供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，英脉冲电压可达到线电压的3. 5倍，从而损坏设备0破坏效果.与雷击类似。由此产生的雷电及过电压对电子设备的破坏主要有以下几个方面:a.过高的过电压击穿半导体造成永久性损坏: b、较低而更为频繁的过电压虽在元器件的耐压范圉之内，亦使器件的工作寿命大大缩短:C、电能转化为热能，毁坏触点、导线及印刷电路板，甚至造成火灾:2008年超过12722多件案例损坏原因的

6、分析:不小心误操作22. 67%风暴0 78%盗窃7. 01%火灾4. 88%其它26. 76%水灾6. 22%雷击51, 68%（雷击及操作过电压）2. 雷电防护原理雷电防护系统由三部分组成，各部分都有其重要作用，不存在替代性。外部防护，由接闪器、引下线、 接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。过渡防护，由合理的设置防霜器、屏蔽、接地、 布线组成，可减少入侵引入的感应雷电流。内部防护.由均压等电位连接和过电压保护组成，可均衡系统 电位，限制过电圧幅值。概括地说，当今电子设备的防需手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等电位和过电压保护五种方法。（1）分流利用避雷针、避雷带和避雷网等将雷

7、电流沿引下线安全地流入大地，防止雷电直接击在建筑物和设备 上。（2）屏蔽控制室内所有的电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽，在控制室建设中，利用 建筑物钢筋网和貝他金属材料，使英形成一个屏蔽笼。用以防止外来电磁波（含需电的电磁波和静电感应） 干扰控制室内设备。（3）等电位连接将控制室内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连 接，以均衡电位。（4）接地在控制室电源系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护控制室设备和人身安全，解决环境电磁丁扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。（5）过电压保护在电源线上安装相应的过电压保护器（防雷器），利用其非线

8、性效应，将线路上过奇的脉冲电压滤除，保 护设备不被过电压破坏。主要的保护器件为氧化锌压敏电阻-二极或三极放电管、快速钳位二极管等，根据需要进行组合，构成完整的防雷保护器。Z Z LP20A 区 / 乙 电源线少/Z ZLPZOB区第_级Z Z / Z ZZ Z Z避雷针LPZ1 IXLP22 区 、LPZ3 区第三级第一级 、附图：雷电防护原理第二部分设计依据GB500o7-94r设计依据建筑物防雷设讣规范建筑物电子涪息系统防雷技术规范GB50o43-2004建筑物防雷一防雷装置保护、级別的选择IEC61024-1-1质量管理体系认证IS09001： 2000民用建筑电气设计规范JGJ/T16

9、-92雷电电磁脉冲的防护IECI3122.方案设计原则本方案根据机房所处的地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律等的基础上因地制宜地采取防雷描施，防止或减少需击所发生的财产损失，以安全可靠、技术先进、经济合理为原则.设汁本方案，以达到对机房弱电系统的防雷保护。3.防雷器选型根据机房弱电系统的重要性及对防需系统的要求在对一些知名防雷产品进行分析后，公司决定采用已在气象局备案，通过了北京雷电防护装置测试中心和上海需电设备测试中心测试的，国内最专业、可靠性最高、使用最广泛的防雷产品一一雷科星（LKX）防雷产品。（1）LKX （雷科星）-系列电源防雷器有如下特点:适用范围广一可应用于不同电网

10、制式。保护模式新一柑线对中线，中线对地线的保护模式匚设讣更安全一故障电流回路由相线与中线完成不受地阻值高的影响。通流量大一内苣高能放电极、性能可靠。（2） LKX （雷科星）-系列信号类防雷器有如下特点:多级保护，通流容量大（1015KA）。传输速率高，插入损耗小Q允通电压限制在损坏接口的电流水平之下内置快速半导体保护器件，响应速度快。）LKX （雷科星-接地模块有如下特点:能吸湿保温、能保持与土壤有效接触、接地电阻低。耐大工频和冲击电流冲击，电阻稳世。耐腐蚀、无毒、使用寿命长、安装简便。第三部分雷电防护措施1.方案设计范围机房电源系统、网络系统防需保护；机房等电位处理；接地地网的制作。2.方

11、案设计目标保护机房的弱电系统免遭感应需损坏，保障设备的安全和工作的有序进行3. 机房电源系统防雷设计a电源第一级防雷在机房所在楼层配电间总电源处并联安装一套雷科星LKX-B380/100型三相电源防需箱，做为电源的第-级防雷保护，共讣1套。产品技术参数:型号LKX-B380, 100标称通流容fi InfkA. 8/20ps)60最大通流容fi ImaxikA, 8/20|JS)100保护水平(kV)2.5漏电流 0. 75VlmA pA)W20额定工作电压(Vac)380响应时间(ns)25持续工作电re (Vac)385工作温度CC)40+85b电源第二级防雷虽然已经在楼层总电源谨线端安装

12、了第一级的防雷器，但是当较大雷电流进入时，第一级防雷器可将 绝大部分雷电流由地线泄放，而剩余的雷电残压还是相当高，因此第一级防雷器的安装，可以减少大而积 的雷击破坏事故，但是并不能确保后接设备的万无一失还存在感应雷电流和雷电波的二次入侵的可能，需 要在机房电源电源谨线处安装电源第二级防雷器。具体措施:在机房总电源处并联安装一套雷科星LKX-B220/80型单相电源防雷箱，做为机房电源的第二级防需保护，共讣1套。产品技术参数:型号LKX-B220/80标称通流容S In(kA. 8/20ps)40最大通流容S ImaxikA, 8/20|4S)80保护水平(kV)2.2湖电流 0. 75VlmA

13、 220响应时间(ns)40保护水平(kV)18湖电流 0. 75UlmA 220响应时间(ns)25持续工作ftlM(VAC)385工作温度CC)-40-+85C.电源末级精细保护机房重要设备如主机、交换机等，幷工作电压低，耐压水平低，因此需要安装保护水平低的防雷器。具体措施:在机房主机、交换机等具体设备电源前端各串联安装一个雷科星LKX-E220-4PT/10型电源防雷插座,做为电源的末级精细防雷保护，共讣3套。产品技术参数:型号LKX-E220-4PT, 10标称通流容S In(kA. 8/20ps)5最大通流容S Imax(kA, 8/20ps)10额定功率P(kW)2保护水平(kV)

14、0.7湖电流 0. 75VlmA 220响应时间(ns)25持续工作电M (Vac)385工作温度CC)-10*-85电源系统防雷安装示意图:L1L2L3N4. 机房网络系统防雷设计a-网络进线端防雷进入机房的雷电流除沿电源线路侵入外，网络线路也是幷通逍之一，因此需要在网络进线端安装防雷 器进行保护。具体措施：在网线进线端安装RJ45接口的LKX-SC100-RJ45型讣算机网络防雷器进行保护，共讣1个。产品技术参数:型号LKX-SC100-RJ45标称通流容S InfkA. 8/20ps)5最大通流容S Imax(kA 8/20|JS10接口类型RJ45保护水平(V)20传输速率(Mbps)

15、155响脱时间(ns)1插入损耗(dB)0.2工作温度CC)40 85b核心交换机防雷交换机是整个网络系统的孩心，其工作电压低，易受感应需电流和浪涌电流影响，需要安装相应防雷 器进行保护。具体措施：在核心交换机、分交换机处各安装相应24 口 RJ45接口 LKX-SC100-RJ45/24E型集线式网络防雷箱，以防止感应雷电流侵入交换机，共讣2台。产品技术参数:型号LKX-SC100-RJ15/2-1E标称通流容fi In(kA. 8/20ps)5最大通流容fi ImaxikA, 8/20|JS)10接口类型RJ45端口数fi24 口保护水平(V)20传输速率(Mbps)155响应时间(ns)

16、1插入损耗(dB)0.2工作温度CC)1085网络系统防雷安装示意图:网络进线.Cn0IKX MC核 心 交 换 机PC5.等电位连接措施在机房的静电地板下面设置一圈3*30mm扁铜,作为机房等电位连接载体，以消除各点的等电位差。机房内所有防雷设备地线、金属外壳、门窗、静电地板.强弱电桥架等先连接到等电位网上再与接地柑连接，采用S型接地方式。等电位连接示意图剖而图:网络进线外墙2电源进线阴静电地板卅架支柱（绝缘子）平而图:外墙3*30mm扁铜电地板*30mm扁铜6.连接线标准电源防雷器连接线采用lOram?多股铜线，地线采用1612多股铜线;信号防雷器地线采用lOmn?多股铜线:等电位网与接地

17、的连接采用25mm2多股铜线。7.接地地网制作采用1500铜包钢接地棒、接地模块，制作一个阻值不大于4Q的接地地网。设讣接地装置的垂直接地体用5X50X50X1500mm的铜包钢接地棒、LKX-JDM. F型接地模块，垂宜接地体之间间隔为3000mm,水平接地体用S4X40mm的热镀锌扁钢，水平接地体与垂直接地体须焊接牢固。垂宜接地体按接地装置剖而布置图开坑，挖深lOOOmm,宽400tnm,桩基处开挖长、宽各800mm铜包 钢接地棒垂直打入地下，使接地电极的顶部髙出地面100mm,接地模块水平放置然后用水平接地体焊接连水平接地体应钝角弯曲引上地而上SOOmm,然后与引下线焊接，接地线为1)10mm的热镀锌圆钢。接地体在焊