通信機房防雷方案
閱讀：6559發布時間：2011-7-8
概述：
雷電是由天空中云層間的相互高速運動、劇烈磨擦，使云層和低端云層帶上相反電荷。此時，低端云層在其下面的大地上也感應出大量的異種電荷，形成一個極大的電容，當其場強達到一定強度時，就會產生對地放電，這就是雷電現象。
雷電的表現形式主要有兩種：
一種是直擊雷，是指帶電云層與大地上某一點之間發生迅猛的放電現象。直擊雷威力巨大，雷電壓可達幾萬伏至幾百萬伏，瞬間電流可達十幾萬安，在雷電通路上，物體會被高溫燒傷甚至融化。通常在建筑物頂部安裝避雷針或避雷網等來防直擊雷。
另一種是感應雷，是指當直擊雷發生以后，帶電云層迅速消失，而地面上某些范圍由于散流電阻大，以致出現局部高電壓，或者由于直擊雷放電過程中，強大的脈沖電流對周圍的導線或金屬物因電磁感應而產生高電壓以致發生閃擊的現象。
一、雷電干擾的入侵路徑
常見的雷電干擾的入侵途徑及原因
1.當建筑物本身受雷電直擊時，和建筑物連接的金屬導體包括建筑物鋼筋與地極之間產生瞬時電位差，構成摧毀電子設備之沖擊過電壓。并且經下引線流過的大量電流，亦產生磁場沖擊波。如上圖中①所示。
2.當遠端的導線因雷電而產生感應電壓會由遠端經導線傳導過來，如圖②所示。
3.當云層間放電時，強大的電磁沖擊會在鄰近的地上金屬導線感應出沖擊電壓，并且磁場沖擊會漫延到地上的建筑物，如圖③所示。
4.另外，內部操作過電壓，如變壓器的空載，電機的啟動，開關的開啟等，也能引起強大的脈沖沖擊電流通過線纜引入，破壞電子設備。如上圖中④所示。
由感應雷引起的事故約占雷害事故的80%至90%。針對感應雷的破壞途徑，我們可采取接地、分流、屏蔽、均壓等電位等方法進行有效的防護，以保證人身和設備的安全。
防雷器的作用就是在zui短時間內將線路上因感應雷產生的大量的浪涌電流釋放到地網，使建筑物內各點之間電位差大致不變，從而保護設備。
二、接地系統
接地是避雷技術zui重要的環節，不管是直擊雷、感應雷、或其他形式的雷，zui終都是把雷電流送入大地。因此，沒有合理而良好的接地裝置是不能可靠地避雷的。接地電阻越小，散流就越快，被雷擊物體高電位保持時間就越短，危險性就越小。對于計算機場地的接地電阻要求≤4歐姆，并且采取共用接地的方法將避雷接地、電器安全接地、交流地、直流地統一為一個接地裝置。如有特殊要求設置獨立地，則應在兩地網間用地極保護器連接，這樣，兩地網之間平時是獨立的，防止干擾，當雷電流來到時兩地網間通過地極保護器瞬間連通，形成等電位連接。
三、防雷等電位連接
等電位連接的目的，在于減少需要防雷的空間內各金屬部件和各系統之間的電位差。穿過各防雷區交界的金屬部件和系統，以及在一個防雷區內部的金屬部件和系統，都應在防雷區交界處做等電位連接。應采用等電位連接線和螺栓緊固的線夾在等電位連接帶做等電位連接，而且當需要時，應采用避雷器做暫態等電位連接。
四、屏蔽和分區防雷保護
從雷電的入侵途徑可知，雷電會產生強大的電磁波，在周圍的導體上產生感應雷電流，也會構成對電子設備的直接沖擊損壞。據資料統計，2.4高斯的電磁波沖擊就能造成電子設備的直接損壞，0.03高斯的電磁波沖擊就能造成電子設備的誤動。屏蔽是減少電磁波破壞的基本措施，包括外部屏蔽措施、適當的布線措施、線路的屏蔽措施。雷電保護區是以屏蔽層為界面來劃分的。
電工委員會IEC1312《雷電電磁脈沖的防護》對雷電保護區的劃分問題，提出了原則性的建議。
一個欲保護的區域，從EMC（電磁兼容）的觀點來看，由外到內可分為幾級保護區，zui外層是0級，危險性zui高；我國大多數情況下的機房，就與0區僅一墻之隔，即只有一層屏蔽，則該機房內空間定為1區；各電子設備的外殼為一層屏蔽層，可視機殼內的空間為2區等。越往內部，危險程度越低，過壓主要是沿線穿過的，保護區的界面通過外部防雷系統、鋼筋混凝土及金屬管道等構成的屏蔽層面形成。穿過各級雷電保護區的金屬構件，一般應在保護區的分界面做等電位連接。
五、雷擊保護的基本原則
欲使設備得到很好的保護，首先應對其所處的環境、受雷電影響的程度作出客觀的估計，因它與出現過電壓的幅值、概率、網絡結構、設備抗電壓能力、保護水平和接地等有關；防雷工作應作為一項系統工程來考慮，強調全面防護（包括建筑物、傳輸線路、設備和接地等），綜合治理，且要做到科學、可靠、實用和經濟。針對感應雷瞬時能量較大的特點，根據IEC標準對能量逐級吸收的理論，及防護區間量級分類的原則，需要做多級防護。
防雷知識和應用
雷電是一種很常見的自然現象，伴隨著巨大的轟鳴和強烈的閃光，雷擊對人類的生活會造成極大的破壞。自十八世紀富蘭克林的風箏實驗以來，人們經過兩百多年的研究實踐，在雷電的防護方面已卓有成效。但在科學技術高度發展的今天，對防雷保護又提出了新的要求。
采用避雷針、避雷帶和避雷網等可防止和減少雷電對建筑物、人身和居室造成的危害。但已有大量事實證明：在安裝了這些避雷裝置的室內，計算機設備、通訊網絡及微電子器件在雷擊時，卻仍然會遭受不同程度的損害。對此，科學家通過進一步的分析，已經找到了其中的原因所在。
直接擊中建筑物的雷電稱之為“直擊雷”。避雷針等裝置可將“直擊雷”產生的高電壓、強電流迅速引入大地，消除雷擊的影響，從而起到保護設施的作用。然而，雷擊放電時在空中會產生強大的電磁場，使周圍的金屬導體因“電磁感應”而帶上很高的電壓，另一方面雷擊入地點在瞬間會產生“地電位反擊”，電位迅速抬高，影響其它接地設備的安全。這些由雷電引起的感應現象稱為“感應雷”，同樣具有強烈的破壞作用。
雖然在避雷針的保護范圍內，物體可免遭直接雷擊，但“感應雷”可在電力、通信、網絡、衛星天線及有線電視等線纜上產生高壓感應和電流“浪涌”，并通過導線引入配電間、機房、辦公室和住宅等，使電源、通訊及電子設備不可避免地受到損害。因此，防止這些現代社會的雷害顯得十分緊迫和必要。深圳昌遂科技生產的CAN系列電源防雷、信號防雷產品，就能有效地防止感應雷對電氣設備和電子設備各種的破壞。
“電源防雷器”并接在電力線路上，可遏制瞬態過電壓和泄放浪涌電流。從總進線到用電設備端通常配置分為三級，經過逐級限壓和放電，逐步消除雷電能量，保證用電設備的安全。根據不同的需要可選用“可插拔模塊型”、“端子接線式”和“移動插座式”等品種。
“信號防雷器”接入信號接口后，一方面能切斷雷電進入設備的通路，另一方面能迅速對大地放電，確保信號設備的正常工作。信號防雷器具有多種規格，分別可用于、網絡、模擬通信、數字通訊、有線電視及衛星天線等設備的防雷，各種設備的輸入口特別是室外引入端，均應安裝信號防雷器。
選用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠，重要場所應設置的接大地線，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。
防雷地線
防雷工程的一個重要的方面是接地以及引下線路的布線工程，整個工程的防雷效果甚至防雷器件是不是起作用都取決于此，所以應該認真的系統的研究。
電力、電子設備的接地，是保障設備安全、操作人員安全和設備正常運行的必要措施。可以認為，凡是與電網連接的所有儀器設備都應當接地；凡是電力需要到達的地方，就是接地工程需要作到的地方。由此可以我們知道，接地工程的廣泛性和重要性。
一方面，隨著時代的進步，強功能高價值設備的廣泛使用，要求提供更加可靠的接地保護；另一方面，微電子技術的推廣，使得現代設備要求更低的接地電阻，還往往需要抗干擾。
實踐要求有更加系統的接地理論來對工程實際進行指導。根據近年來的設計施工經驗，認為：
a、接地連接方式和接地參數并重；
b、以減小或消除同系統中不同性質的接地（如防雷地、工作地、外殼接地、靜電地、信號地等）之間的電位差為目的，選用適當的布線方式；
c、根據地網所在地的接地電阻、土層分布等地質情況，盡量進行準確設計；
當今社會電子計算機技術、微波通信技術日益發展，各類電子設備大量應用，雷擊電感應到附近的導體中形成過電壓，可高達幾千伏，對微電子設備的危害極大。LEMP的主要侵入通道有電源線路、各類信號傳輸線路、天饋路線和進入系統的管、纜、橋架等導體侵入設備系統，造成電子設備失效或*性損壞。因此，雷擊電磁脈沖的防護是在入侵通道上將雷電流泄放入地，從而達到保護電子設備的目的。其主要方法是采用隔離、等位、鉗位、均壓、濾波、屏蔽、過壓過流保護、接地等方法將雷電過電壓、過電流及雷擊電磁脈沖消除在設備外圍，從而有效地保護各類設備。目前主要采用氣體放電管、放電間隙、高頻二極管、壓敏電阻、瞬態二極管、晶閘管、高低通濾波器等元件根據不同頻率、功率、傳輸速率、阻抗、駐波、插損、帶寬、電壓、電流等要求，組合成電源線、天饋線、信號線系列電涌保護器（SPD）安裝在微電子設備的外連線路中，地線按共同接地原則接入系統的地線，才不至于造成地位反擊。只要設計合理、安裝合格，電涌保護器就能有效的防御雷電。
通訊系統防雷是一項綜合性工程，主要包括外部防雷和內部防雷兩個方面:
外部防雷包括：避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線等，泄放入大地。
內部防雷系統是為保護建筑物內部的設備以及人員的安全而設置的。主要以空間屏蔽、等電位連接、減少接近耦合、過電壓保護等措施，通過在需要保護設備的前端安裝合適的避雷器即過電壓保護，使設備、線路與大地形成一個有條件的等電位體。將可能進入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內部設施所感應到的雷電流得以安全泄放入地。
設計依據：
（1）IEC61024《建筑物防雷》
（2）IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》
（3）ITUK25《光纜的防雷》
（4）ITUK27《電信大樓內的連接結構和接地》
（5）GB50057-94《建筑物防雷設計規范》
（6）GB50174-93《電子計算機機房設計規范》
（7）GB50200-94《有線電視系統工程技術規范》
（8）GB50198-94《民用閉路監視電視系統工程技術規范》
（9）GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》
（10）YD2011-93《微波站防雷與接地設計規范》
（11）YD5078-98《通信工程電源系統防雷技術規范》
（12）XQ3-2000《氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范》
三、防雷設計方案
注：防雷器安裝在離被保護設備距離越近越好。
◆*級電源防雷：
根據國家有關低壓防雷的有關規定，外接金屬線路進入建筑物之前必須埋地穿金屬管槽15米以上的距離進入建筑物，且要在建筑物的線路進入端加裝低壓避雷器。必須做到在電源的進入端安裝低壓端的總電源防雷器，將由外部線路可能引入的雷擊高電壓引至大地泄放，以確保后接設備的安全。
作為系統電源進線端的主級防雷器，在雷擊多發地帶至少應有100-160KA的通流容量，可將數萬甚至數十萬伏的雷擊過電壓限制到數千伏，防雷器可并聯安裝在辦公樓的總配電柜內的電源進線處或配房低壓輸出端。
具體措施：
配電房低壓輸出端并聯安裝壹套B級電源防雷箱Can-B4P-100，用于機房整體設備的電源*級的防雷初級保護。或采用Can電源防雷模塊Can-TP-100B，并聯安裝在配電房低壓輸出端。
◆第二級電源防雷：
UPS電源防雷器，對通過電源初級防雷器的雷電能量進一步泄放，可將幾千伏的過電壓進一步限制到1點幾千伏，雷電多發地帶需要具有40KA的通流容量，防雷器可并聯安裝在UPS處。
具體措施：
在電源總進線處，并聯安裝一套電源二級防雷箱Can-B4P-40用于中心機房內設備的電源第二級防雷保護。或采用Can-40/V電源防雷模塊。
◆第三級防雷系統：
第三級防雷即用電設備的末級防雷，這也是系統防雷中zui容易被忽視的地方，現代的電子設備都使用很多的集成電路和精密的元件，這些器件的擊穿電壓往往只是幾十伏，zui大允許工作電源也只是m*的，若不做第三級的防雷，由經過一級防雷而進入設備的雷擊殘壓仍將有千伏之上，這將對后接設備造成很大的沖擊，并導致設備的損壞。作為第三級的防雷器，要求有10KA以上的通流容量。
單相的用電設備，可以選用模塊式電源防雷器并聯安裝在機房UPS電源進線端或采用插座式防雷器串聯在設備前端作為第三級電源防雷器，其目的是將雷電及其他浪涌電壓限制到對設備沒有損害的水平，特別是對日常天天發生的電源系統操作過電壓、電源高次諧波等具有限制和保護作用，可以延長設備的正常使用壽命，減少運行維護成本。
具體措施：
在通訊機房內重要設備電源進線處,串聯安裝電源第三級插座式防雷器Can-D6P-10用于重要機房內設備的電源末級防雷保護。
其中Can-D6P-10用于中心機房服務器,路由器,防火強,交換機等電源末級防護。
◆機房其它設備的防雷保護
1、機房線與ADSL的防雷保護：采用Can-RJ411-4T音頻信號防雷器，串接在機、ADSL前端線處，安裝方便，易維護。配線架防雷采用110克龍防雷排保護器,CAN-TLF/10防雷設備.
2、網絡交換機的防雷保護：24口交換機采用Can-RJ45/4E-24P網絡信號防雷器（24口全保護），8口網絡交換機采用Can-RJ45/4E-8P網絡信號防雷器（16口全保護）。
通過對機房設備的信號線，電源線全方面防雷保護，使設備在雷擊產生時確保安全可靠的運行。
注：所有防雷器均要可靠接地。
Ⅷ機房接地與等電位連接
在監控中心機房防靜電地板下，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f14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。
注:如機房旁沒有地網,則必須另立地網,地阻必須小于4歐.
四、選用產品性能簡介
Can-TP-100B100KA防雷模塊，工作電壓385V，三相四線制，功率不限，反應速度≤25ns，導軌式安裝方便，能有效抗擊直擊雷和感應雷擊。高通流容量，應用于總電源端作為初級防雷。
Can40V/4三相電源防雷模塊：用于電源第二級防雷，防雷模組zui大通流容量40KA,并聯安裝在建筑物總配柜處，安裝時需在各模塊前串聯一動力型空開D32A，后接設備功率不限。
Can-6DP-10昌遂插座式電源防雷器，通流容量10KA，有過熱、過流、濾波、等功能，反應速度≤25ns，黃磷銅鍍鎳接觸片工作性能穩定，五萬次插拔*，功率2500W，適用于單相設備的第三級電源防雷。
4、CanRJ11-4TRJ45/11系列雙絞線信號防雷器符合ICE61643-21的標準要求，本產品主要用于保護敏感的雙絞線通訊設備，高速數字信號相關設備，音頻與載波信號的防雷。使其免受雷電感應過電壓和操作過電壓所成的損害。
5、Can-RJ45/4E-24P19寸標準機架式網絡信號防雷器，24路網絡信號的浪涌保護，可將網絡交換機的防雷保護大為簡化。Can-RJ45/4E-24P采用目前世界高速浪涌抑制器件，并采用內部兩級保護的方式，zui大通流容量達5000A，在100Mbps傳輸率損耗僅為0.2dB。產品安裝極為便捷，且無需維護。
6、售后服務承諾
為了更好地滿足客戶的需求，深圳市昌遂科技有限公司作出以下承諾：
公司提供的防雷產品質保期為兩年。在質保期內產品發生非人為損壞，本公司在接到損壞通知后，立即重新發貨或派人到現場更換。超出質保期的產品本公司提供終身維護服務。
公司在接到用戶通知后，隨時進行答復，并根據情況及時奔赴故障現場。
提供的防雷產品均由保險公司承擔其產品責任險，對使用時發生的人身及財產損害進行賠償，有效期直到該產品停止使用為止。
公司有關部門將與用戶保持密切，及時了解防雷產品使用情況,傾聽貴公司對售后服務工作的意見，不斷提高服務質量。
