机房与防雷接地系统PPT课件

1、1机房的结构与设施 机房与防雷接地系统 2防雷系统结构 3接地系统结构 机房的结构与设施1机房的结构与设施 楼宇智能化的机房 计算机网络机房电信机房楼控机房安防机房 机房工程: 是一个多系统的集成工程， 是电气通信工程和装修工程完美的结合工程。 是电气性能达标的保证 核心是电气通讯工程机房主要内容机房工程主要内容包括: 机房特殊室内装饰系统 综合集成工程机房供配电管理系统机房UPS不间断电源系统机房独立地线系统机房专用精密空调系统机房区新风系统机房PDS结构化综合布线系统机房专用气体消防系统机房安保监控系统机房电子门禁系统机房动力设备环境集中监控系统机房的结构与设施包括： 主机设备环境系统供电

2、及防雷接地 机房是楼宇智能化各子系统综合管理和控制的枢纽， 是整个系统的核心所在。 1. 1机房的建设原则和要求 1)建设原则 (1)科学性和系统性 (2)经济性和适用性 (3)美观性和舒适性 规范、标准、多元系统性、各子系统之间的系统性。 综合环境、技术参数、满足未来五年 、适当的超前 重点突出、功能齐备、视野开阔、便于观察管理；美观、舒适、赏心悦目 场地与机房结构2)场地与机房结构 (1)场地的选择 机房的位置应该位于大厦、小区的适中地带， 以减少管网的敷设长度。 如果安装现场距离发电机、大功率马达、无线电台、 雷达、高频干扰、强电场、强磁场等设备较近， 应加装隔离设备，否则应使安装现场远

3、离上述设备。 安装现场应远离高电压、大电流及腐蚀性气体、 易燃易爆物品等的储放地点或工作 场所。 机房地点的选定，必须以系统安装及电源、 空调系统施工等方便为原则，兼顾搬运设备方便。 机房必须有足够的空间，以利系统的安装、操作、维护、 资料的保存和将来可能的扩充。 如果安装现场所在地属于潮湿多雨地区，场地的选择 应尽量避免可能的阴湿和淹水问题。 机房结构(2)机房结构 如果机房内使用高架地板，则必须满足坚硬、防静电的要求。 地板载重量必须大于500 kg/m2，表面电阻应大于0.5 M ; 使用高架地板，其距天花板离应为2.4 m， 对地距离(即地板高度)应大于25cm，建议为30 cm。 机

4、房的装修应选择防火材料，并应有防尘措施。 注意窗户的位置、数量和形式，不可让阳光直接照射在 计算机设备上，必要时加装窗帘，避免影响机房的温度控制。 网络设备的位置应在计算机设备附近，并配合进/出信号线的 长度。打印机等应间隔放置，以防止纸屑污染。 预留维护工作空间以及设备有效散热空间，机柜的前后左右 至少各留75 cm，建议值 为90 cm，以方便日后的维护和散热。 勿在机房内或设备放置场所铺设地毯，以防止静电产生； 高架地板，应在地面上铺设适当隔离材料，以提高空调效率。 防鼠、虫害，封堵各种孔洞、管口，以防鼠、虫侵入机房。环境与安全系统 1. 2 机房环境与安全系统机房环境与安全的要求： “

5、四度七防” “四度”：温度、湿度、洁净度和室内空气流通度; “七防”：防火、防水、防干扰、防震、防雷、防鼠及防虫。 温度、湿度措施：空调洁净度2.洁净度 机房空气洁净度是由空气净化系统来加以保证。洁净度越高，含尘量越小。 机房内尘埃要求 机房灰尘的防护措施：使用不起尘的材料；门窗要采取密闭措施；安装空气净化器对入室空气加以过滤；加强人员出入管理。防火3.防火 机房应设置火灾报警装置，设有灭火系统。严禁使用液体、干粉及泡沫灭火剂。采用惰性气体灭火，如气溶胶、二氧化碳、七氟丙烷等。 4.防水 防止屋顶墙面漏水、渗水。 机房进水将严重影响设备工作，甚至会造成系统 全面瘫痪； 机房渗漏造成室内空气相对

6、湿度上升， 也将给机房的正常运行带来严重影响。 机房电源1.3机房电源系统 1)机房电源系统的要求 (1)电源规格：电压180264 V AC；频率4763 Hz。 其他单一谐波不得高于3%。 (2)设备电力总容量计算： 设备电力总容量是指各单位设备电力总容量的总和。 (注意设备的最大启动负载电流也可用同样方法来计算)。 (3)电源稳压器或不间断电源的容量计算： 设备总容量另加30%的安全容量；如考虑今后系统的扩容，该容量也应计算在内。 (4)机房用电应使用独立的回路、专用变压器、 电源稳压器(AVR) ， 若要考虑系统的稳定性与资料的重要性， 须增设不间断电源设备(UPS)。 (5)勿让机房

7、与下列设备共用同一电源或同一地线， 以避免受到干扰。 如：大型电梯、升降机、窗型冷气机、复印机等。 (6)在机房内安装适当数量的普通插座，以供维修人员使用， 并且这些插座不宜与设备系统共用电源。 (7)配电箱的位置应尽量靠近机房，并且便于操作。 (8)要使用双电源系统供电，双电源的切换应在末端电箱内进行。不间断电源2)不间断电源 (Uninterruptible Power System， UPS) (1)不间断电源的功能 提高供电的可靠性。 当电源切换时，不仅供电不会中断，也不会产生电弧干扰，保证计算机正常工作，不会丢失信息和损伤设备。 提高供电质量。 将电网的谐波、电压波动、频率波动以及电

8、压噪声等干扰隔离在负载之前。 体现在以下七个方面：a)提高输出电压稳定精度； b)降低输出电压波形失真度；c)降低输出电压不平衡度；d)提高频率跟踪能力(范围)和跟踪速率， 备用电源可与正在向负荷供电的电源保持锁相， 即与供电电源同电压、同频率、同相位； e)对电源起净化作用，它可过滤和消除高次(1113次前)谐波; f)提高电源调整的精度， UPS电压自动调节装置可使电压的调节精度达到1%。 UPS指标要求 UPS系统一般输出指标的要求 UPS系统一般输出指标 工程实施(2)不间断电源工程的实施 不间断电源、工程的实施有两种方式： 由整个建筑统一提供不间断电源。它由机电设备系统或智能化系统集

9、成商提供，智能化系统从统一的不间断电源系统引接；分散提供不间断电源。 它由智能化分项工程(各智能化系统)配套。 对UPS的要求(3)对不间断电源的要求 当市电正常工作时，UPS应能自动开机； UPS应具有软启动功能；在市电不稳定或负载变化较大时具有正常运行的功能， 仍能不停电输出纯净的电压； UPS的平均无故障时间应大于10000 h； 具有良好的用户界面，有自诊断、通信功能；具备外部停电报警功能，当市电中断或超过规定范围 (-15%10%)时能自动发出报警信号。 (4)不间断电源的分类 按其工作原理可分成：在线式、后备式； 按其输入、输出可分成: 按输出波形可分成：正弦波、方波。 单相输入、

10、单相输出；三相输入、单相输出；三相输入、三相输出。不间断电源的组成(5)不间断电源的组成 基本组成部分：整流滤波充电器逆变器输出变压器滤波器静态开关蓄电池组监测控制部分。 整流滤波： 市电桥式整流阻容滤波直流电 保持输出电压，并抑制电网干扰。 输出一路给充电器，另一路给逆变器。 充电器： 整流后的直流电，经充电电路给蓄电池组恒流充电，当达到浮充电压时，充电器按恒压供电。 逆变器： 将整流滤波器或蓄电池组送来的直流电转变为交流电输出，通常其输出为准方波。 逆变器的性能不仅决定UPS电源的体积和重量； 将直接影响UPS电源的输出波形、效率、可靠性、瞬态响应等。 静态开关：保证UPS电源系统不间断供

11、电。 当UPS电源正常供电时，逆变器输出交流电向负载供电；当计算机设备启动、发生浪涌超负载或逆变器发生故障时， 通过电压检测信号，静态开关迅速将负载由逆变器供电 转移为市电供电。恢复正常后，经检测市电与逆变器电压同步、同频时， 再转换至逆变器供电。 蓄电池蓄电池:储存电能的装置。 在正常供电时，直流电源对蓄电池进行充电， 将电能转换成化学能储存起来； 当市电中断时，UPS电源将依靠在蓄电池中的能量 输出直流电，维持逆变器的正常工作。 蓄电池的设置，要考虑建筑的楼板承重， 一般楼板承重量应达到400600 kg/m2 。 控制部分： 对市电、UPS各部分进行监测、控制、报警，显示各部分工作状态，

12、出现过压、过流、短路和过热等故障时报警，对UPS保护。 在线式UPS(6)在线式UPS供电 工作原理。在线式UPS，其最大特点是逆变器双向工作。 在市电工作正常时，由AC-DC、DC-AC逆变器 经输出变压器及滤波器、静态开关向负载供电； AC-DC变换器同时向电池充电。 当市电出现失电，电压过高、过低等故障时， 经控制部分监测到市电故障， 控制UPS由蓄电池向逆变器提供直流电， 并经输出变压器及滤波器、静态开关向负载供电； 市电电池转换时，输出电压的切换时间比较短。 当市电失电时，断开输入开关，防止逆变器向电网馈电。当市电供电恢复正常而逆变器出现故障或输出过载时， UPS工作在旁路状态，静态

13、开关将负载切换到市电供电， 并给出报警信号。 结构图 系统特点系统特点。a)无论有无市电，负载的全部功率都由逆变器给出， 而逆变器可以向负载提供高质量的电源。 输出电压稳定精度、频率稳定度、输出电压动态响应、波形失真度等指标，都是比较高的。 b)市电掉电时，输出电压不受任何影响，没有转换时间。 c)因为UPS的功率余量有限，输出能力不理想， 所以应对负载提出限制条件。 限制输出电流峰值系数(一般只达到3 : 1)、过载能力、输出功率因数(一般为0.8)、输出有功功率(小于标定的kVA数)以及应付冲击性负载的能力等。 d)由于整流电路会对电网形成电流谐波干扰， 输入功率因数低， 经滤波后，一般最

14、小的谐波电流成分在10%左右， 输入功率因数只有0.8左右。 e)在市电存在时，由于整流器、逆变器都 承担100%的负载功率，所以整机效率低。 10 kVA以下为80%左右；50 kVA的可达85 %90 % ； 100 kVA以上的可达90%92%。 后备式UPS(7)后备式(离线式) UPS供电 工作原理。 在市电工作正常时，转换开关切换到市电端， UPS工作在旁路冷备用状态， 电网电压经调压后直接向负载供电。 市电正常时的输出电性能指标取决于UPS的调压功能， 指标比较差，但能满足负载要求。 当市电出现失电、电压过高过低等故障时， 经控制部分监测到市电故障， 控制UPS由蓄且池向逆变器提

15、供直流电， 转换开关切换到逆变器端，并经输出变压器向负载供电。 在电网失压和恢复的过程中，后备式UPS的切换过程， 会引起瞬间的断电，切换过程大约在310ms内完成， 不影响负载供电；对计算机的工作不会有影响； 切换过程会引起电压波动， 其电压稳定性能要比在线式UPS差。 结构图 系统特点系统特点。a)当市电存在时，效率高，可达98%以上；b) 当市电存在时，输入功率因数和输入电流谐波 取决于负载电流， UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真；c) 当市电存在时，输出能力强，对负载电流波峰系数、 浪涌电流系数、输出功率因数、过载等没有严格限制； d) 当市电存在时，输出电压稳定性精度差

16、， 但能满足负载要求； e) 当市电存在时，整机要靠附加滤波电路提高 UPS双向抗干扰能力；f)市电掉电时，输出有转换时间，一般在4ms左右， 足以满足负载要求；g)由于输出有转换开关，且受切换电流能力和动作时间的限制， UPS输出功率做大有一定困难，一般为小功率UPS， 大多在2kVA以下；h)电路简单，成本低，可靠性好。防雷系统2防雷系统结构 2.1雷电的形成及危害雷电的形成（有多种解释理论）雷电是发生在大气层中的声、光、电物理现象。 通常认为是由于热空气上升，冷空气下降过程中的热交换产生带有正负电荷的小水滴积聚形成积雨云，积雨云(雷云)形成过程中，在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应

17、的同时作用下，正负电荷分别在云的不同部位积聚。当电荷积聚到一定程度，就会在云与云之间或云与地之间发生放电，也就是人们平常所说的闪电。雷电的危害：人员伤亡，财产损失； 能使森林、建筑物起火； 通信中断、系统瘫痪 ；能对电力、电话、电视、计算机等设备造成破坏。 防雷设计规范的规定按建筑物防雷设计规范的规定： 一、二、三类防雷建筑物，石油、化工生产或者储存场所，电力生产设施、输配电系统、邮电通信、交通运输、广播电视、医药卫生、 金融证券、计算机信息等社会公共服务系统的主要设施都应当安装防雷装置。如：侵袭途径2.2雷电侵袭的主要途径 1)直接雷击的侵袭 2)雷电波侵入 3)雷击电磁脉冲干扰 4)地电位

18、反击 归纳起来，自然界的雷击有直接雷击和感应雷击两类。 对微电子设备，特别是监控设备、通信设备和计算机网络系统等，感应雷击的危害最大。 据资料显示，微电子设备遭雷击损坏， 80%以上是由感应雷击引起。 弱电系统的 防雷主要应考虑防感应雷(或称二次雷击)引起的浪涌、过电压的危害。 感应雷感应雷引入建筑物的通道主要有: (1)建筑物中的电源线和各种电子设备的供电线路： 60%以上(2)建筑物中的天线馈线： 天线首当其冲 (3)引人建筑物的网络接入线、电话线： (4)室外安装的电子设备引人建筑物的线缆(供电线、信号线等) 也是建筑物引人感应雷的通道。 (5)建筑物内长距离布设的各种信号线缆。 (6)

19、具有公共接地的建筑物中的一切金属管道， 在直接雷电流流经其上时， 其周围产生的磁场涡流在金属表面感应出雷电冲击波。 (7)雷电放电时，在金属表面感应出来的雷电冲击波。 防雷设计和实施中，对这些部位要倍加关注。防护基本原理 2. 3雷电防护的基本原理 防护：拦截、分流、均衡、屏蔽、接地、布线等 6大方面作完整的、多层次的防护。 雷电防护原理的核心是泄放和均衡。 泄放是将雷电与雷电电磁脉冲的能量通过大地泄放。 符合层次性原则 ：按照所设立的防雷保 护区分层次对雷电能量进行削弱。 均衡就是保证系统各部分不产生足以致损的电位差。 有效的防雷系统，包括以下三部分： 1)直击雷防护 2)一点接地网络 3)

20、暂态浪涌电压抑制 避雷针(或避雷带、避雷网) 避雷器SPD 立体等电位体 雷电防护措施2.4雷电防护措施 1)供电系统的防护 四级防护 第一级保护：可装于室外，在电力变压器的副边端， 保护电力电缆及整个大楼全部用电设备， 每根电源线分别独立保护。 第二级保护：安装于分配电柜(楼层配电柜) 。 第三级保护：安装于智能化系统机房的主配电柜， 保护机房内通过此配电柜的所有用电设备。 SPD的响应时间小于25 ns、允许通过电流40kA。 第四级保护：安装于需要特殊保护的设备， SPD的允许通过电流可达6.5 kA， 残余电压为700 V左右。 采用多级SPD防护-达到分级泄放， 电源线路的浪涌保护器

21、(SPD)的连接 电源线路浪涌保护器又称电源避雷器，主要采用压敏电阻防雷。 当电路正常时，压敏电阻处于高阻状态，不影响供电电路正常工作；当电路中由于雷击或操作过压而引起最大峰值电流或高能量脉冲时， 压敏电阻以纳秒级的响应速度呈现低阻状态， 迅速将过电压限制在很低的防护水平上；当高能量脉冲过后，系统的续流值为零。 对电源避雷器的要求是： 雷电通流容量大，一般要求在100 kA以上；响应速度快，应小于25 ns；限制电压低；具有抗杂波干扰能力等。 电源避雷器有串联型和并联型两种： 串联型电源避雷器带有滤波器，具有抗杂波干扰功能。 串联型电源避雷器除标有工作电压外，还标有额定电流。 并联型电源避雷器

22、只标有工作电压。 串联型与并联型电源避雷器 天线的防雷保护2)天线的防雷保护目前的有线电视大都采用光缆传输，无需防雷。 自备的卫星电视接收天 线， VSAT卫星数据通信天线 无线通信基站接收天线 共用天线电视系统的接收天线 FM广播 接收天线 天线防雷是指：安装在建筑物的屋顶 ，且越高越好。防雷措施应给予特别的关注 。天线防雷措施天线设备的防雷措施应包括： (1)在安装天线的竖杆(架)上装设避雷针， 避雷针的高度应能满足对天线设施的保护。 单根避雷针的保护范围呈帐篷状，边界线呈双曲线，避雷针高于天线顶端的长度应大于天线的最大尺寸，避雷针与天线之间的最小水平间距应小于3m。 (2)应把所有的接收

23、天线的接地极焊在一起，并与建筑物的 防雷接地系统共地连接，采用联合接地。 联合接地电阻应小于1。 (3)若建筑物无专门的防雷接地可利用， 应设置独立的专用接地装置。 从接闪器至接地装置，采用两根引下线，从不同的方位以最短的距离沿建筑物引下，其接地电阻应小于4。 电子设备防雷保护3)电子设备防雷保护 避雷器 (1)信号避雷器 (2)天馈避雷器 适用于计算机及其网络系统，控制线同轴接口型和非同轴接口型 技术要求是：通流容量大，限制电压低，传输速率高，插入损耗小。 用于各类天线。要求是：工作频率范围宽，驻波、插入损耗小， 过程响应时间短，承受信号功率强， 输出保护电压低。 (3)广播电视共用系统避雷

24、器 要求是：工作频率范围宽、雷电通流容量大、限制电压低、防雷响应时间快，承受过载功率强、连接使用方便等。 4)家用电器防雷保护器 防止电源浪涌、防止感应雷击， 用于家用计算机、VCD、家庭影院、 电视机、 收录机等家用电器 。 要求是：防电源感应雷击、防天线 感应雷击、 防电源浪涌、能抑制杂波、具有过载保护功能等。 等电位连接5)等电位连接 等电位连接是雷电防护中的重要举措，它能使电位达到均衡， 保持各部分不产生足以致 损的电位差。 等电位连接是用导线或过压保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来的导体物、电气和电信装置一起连接起来。 建筑物内的等电位连接 ：总

25、等电位连接； 电子信息系统机房的等电位连接。 将建筑物柱内主钢筋、各层楼板内的钢筋、基础内钢筋等连成一体，在每层都设有等电位连接的端子板。 电子信息系统机房的等电位连接是： 在建筑物总等电位连接的基础上， 将机房内的机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、 电气和电子设备的金属外壳、 信息设备的防静电接地、 安全保护接地、 浪涌保护器(SPD)接地端 均以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。与端子板连接的接地干线应采用多股铜导线或铜带连接，横截面不小于16 mm2。 等电位连接措施等电位连接中的一些具体措施如下： (1)电气通道以及金属管路穿过各级雷电保护区， 要求金属构件必须在每一穿过点

26、做等电位连接。 (2)进入大楼的所有管线(包括电缆金属外皮、燃气管、 自来水管、消防干管)和金属构件以及 架空敷设管道的钢架等， 在进入大楼前要进行电气连接，并与大楼的主钢筋连接。 (3)从室外进入的信号线(包括卫星接收天线、计算机网络线、 电话进线等)和从室内到室外的电源线、控制线等均应 穿金属管，并在管两端分别与基座和大楼的钢筋焊接。 (4)楼内强电、弱电竖井的桥架、水平线槽、电梯轨道、 电线暗管等必须进行等电位连接， 并与大楼的主钢筋相连接。 (5)机房内的抗静电地板的金属支架应进行电气连接 并与大楼的主钢筋连接， 每5m 用6mm2铜线与等电位连接端子排连接。 (6)机房内的配电箱、柜

27、、桥架、线槽、控制操作台、 机柜、空调机等机壳必须接地。 (7)在大楼现场安装的设备，如摄像机的机架、门禁读卡器、 控制器、传感器、执行器等 的外壳必须良好接地。 (8) 应使连接导线尽可能地短。 可采用星形或网形结构 将被保护的装置连接到一条等电位连接带上。 (9)对于系统中无法使用连接导线进行等电位连接的地方， 应使用浪涌保护器(SPD) 实现瞬态等电位连接。 选用一些响应速度快的元件，在瞬态过压的情况下将数十千安的电流传导入地。 接地系统结构3接地系统结构 接地问题是强电、弱电、智能化系统中带有普遍性的问题。 接地一般有：保护接地、工作接地、安全接地和防雷接地。 数字电路中还有： 逻辑接

28、地、功率接地和安全接地。 连接方式有： 独立接地和共用接地。 接地系统的功能3. 1接地系统的功能 1)接地系统的作用和主要功能 (1)当用电设备因故发生“短路/漏电”故障时， 确保人身和设备的安全运行; (2)增强电源设备、用电设备的电磁效果，确保IT/电信/测试 等关键设备获得尽可能高的电磁兼容性(EMC)； (3)为信息、电信、监控等关键设备内的电子线路提供 统一的、具有低阻抗运行特性的参考电平 (实现等电位连接)； (4)为各系统、各种设施关键设备提供静电泄放通道；(5)确保供电系统能为信息网络设备提供尽可能低的 零线对地线电压； (6)为用电设备提供安全、可靠的防雷击、抗浪涌保护。调

29、控功能2)接地系统中各关键部件的调控功能 (1)为各种干扰源/地电流提供低阻抗型泄放通道， 以确保在各信息运行设备之间实现等电位连接；(2)接地系统由大地、接地体、接地引入线、接地总干线、 接地线、辅助等电位连接体 (等电位连接网/连接带)组成。 其中大地作为容电量无限大的参考电位体来使用。 接地方式的分类3.2接地方式的分类 (1)保护性接地： (2)安全接地： (3)防静电接地： (4)交流工作接地： 在正常运行时不带电的设备金属外壳、底板等接地。 确保人身和设备的安全性，防止因人为操作错误、火灾、短路、设备绝缘损坏漏电可能造成的人身伤害/设备损坏及故障发生。 防静电接地线宜单独与接地干线

30、/接地体相连(湿度50m时，应考虑采用重复接地。 逻辑与功率接地3.3逻辑接地与功率接地 1)逻辑接地 电子设备的信号回路，低电位点要有一个统一的基准电位，把这个点进行接地叫逻辑接地，也称为信号接地。 基准电位不一定是大地的零电位，而是一个等位面。 把地电位的基准点悬浮在一个共同的等位面上，这种接地叫悬浮接地。 大中型计算机一般要求做直流接地. 保证多个机柜间电平相等，信号稳定传输，把各机柜的逻辑基准电位的直流信号连成一体，这种接地称直接接地或直流接地。 信号接地:悬浮接地:直流接地:功率接地2)功率接地 电子数字设备中的大电流电路，如电子数字控制设备中的50 Hz交流电路都需要接地，这类接地叫做交流功率接地；功率接地也常把交流和直流接在一起，但也可以分开接地。3)独立接地独立接地是把直流接地、安全接地、防雷接地分开设置 分开的目的: 排除来自地线的干扰源。 共用接地规范要求，两接地系统的距离不宜小于20 m，接地极和地线要保护绝缘，绝缘电阻应在2M以上。电子设备单独接地其接地电阻不宜大于4。 4)共用接地 共用接地是指将各种接地通过接地线连接到同一个接地装置上，即把防雷接地、安全(保护)接地、工作(含直流、交流)接地，都连接在一个共用的地网上。 共用接地又叫联合接地。