机房防雷接地系统设计方案.docx

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机房防雷接地系统设计方案

机房防雷接地系统方案

一、前言...........................................................................................................................................2

二、方案设计依据：

.......................................................................................................................2

三、防雷设计思路...........................................................................................................................3

四、电源防雷...................................................................................................................................5

五、接地系统...................................................................................................................................5

（1）、计算机机房接地系统...................................................................................................5

（2）、机房内等电位接地具体做法：

...................................................................................5

（3）、交流工作地...................................................................................................................6

（4）、安全保护地...................................................................................................................6

六、防雷保护地...............................................................................................................................6

七、防雷设计方案...........................................................................................................................7

（1）、直击雷的防护...............................................................................................................7

（2）、电源系统的防雷...........................................................................................................7

（3）、信号系统的防雷...........................................................................................................8

（4）、机房等电位连接...........................................................................................................9

（5）、接地网制作设计.........................................................................................................10

一、前言

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。

二、方案设计依据：

1．GB50174－93《电子计算机机房设计规范》

2．GB50057－94《建筑物防雷设计规范》

3．GB50054－95《低压配电设计规范》

4．GA173－1998《计算机信息系统防雷保安器》

5．GB3482－3483－83《电子设备雷击试验》

6．IE1312－1∶1995《雷电电磁脉冲的防护通则》

7．ITU.TS.K20∶1990《电信交换设备耐过电压和过电流能力》

8．ITU.TS.K21∶1998《用户终端耐过电压和过电流能力》

三、防雷设计思路

由于网络集成系统防护点多、面广，因此，为了保护建筑物和建

筑物内各向电子网络设备不受雷电损害或使雷击损害降低到最低程

度，应从整体防雷的角度来进行防雷方案的设计。

现在都采取综合

防雷，综合防雷设计方案应包括两个方面：

直击雷的防护和感应雷

的防护，缺少任何一方面都是不完整的，有缺陷的和有潜在危险的。

（1）、直击雷的防护

如果无直击雷防护，按 IEC1312 的估算几乎所有雷电流都流

经进出建筑物的导体型线路（如电源线、信号线等）侵入设备，这

样的损害就非常之严重，因此做好直接雷击防护是做感应雷击防护

的前提；直击雷防护按照国标 GB50057《建筑物防雷设计规范》设

计和施工，主要使用避雷针、网、线、带及良好的接地系统，其目

的是保护建筑外部不受雷击的破坏，给建筑物内的人或设备提供一

个相对安全的环境。

（2）、电源系统的防护

统计数据资料表明，微电子网络系统 80%以上的雷害事故都是因

为与系统相连的电源线路上感应的雷电冲击过电压造成的。

因此，

做好电源线的防护是整体防雷中不容忽视的一环。

（3）、信号系统的防护

尽管在电源和通信线路等外接引入线路上安装了防雷保护

装置，由于雷击发生在网络线（如双绞线）感应到过电压，仍然会

影响网络的正常运行，甚至彻底破坏网络系统。

雷击时产生巨大的

瞬变磁场，在 1 公里范围内的金属线路，如网络金属连线等都会感

应到极强的感应雷击；另外，当电源线或通信线路传输过来雷击电

压时，或建筑物的地线系统在泻放雷击时，所产生强大的瞬变电流，

对于网络传输线路来说，所感应的过电压已经足以一次性破坏网络。

即使不是特别高的过电压，不能够一次性破坏设备，但是每一次的

过电压冲击都加速了网络设备的老化，影响数据的传输和存储，甚

至死机，直至彻底损坏。

所以网络信号线的防雷对于网络集成系统

的整体防雷来说，是非常重要的环节。

（4）、等电位连接

集成网络系统主干交换机所在的中心机房应设置均压环，将

机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设

备外壳以及所有进出大楼的金属管道等金属构件进行电气连接，并

接至均压环上，以均衡电位。

（5）、接地

机房采用联合接地可有效的解决地电位升高的影响，合格的地

网是有效防雷的关键。

机房的联合地网通常由机房建筑物基础（含

地桩）、环形接地（体）装置、工作（电力变压器）地网等组成。

对

于敏感的数据通讯设备的防雷，接地系统的良好与否，直接关系到

防雷的效果和质量。

如果地网不合要求，应改善地网条件，适当扩

大地网面积和改善地网结构，使雷电流尽快地泄放，缩短雷电流引

起的高过电压的保持时间，以达到防雷要求。

四、电源防雷

电源系统防雷采用三级防雷的方式。

对机房配电箱的防雷应采

取不少于二级保护（细保护），既在机房的主配电箱的输入一套安装

二级防雷器，在机房配电箱输出端每一路安装三级防雷器。

即在配

电柜中总开关前端安装二级防雷器，这样既节省空间，又起到了美

观、易维护的作用，并分别在市电配电柜、UPS 配电柜各自的总开

关前端安装三级防雷器，以保护机房内的设备。

五、接地系统

本机房有四种接地形式，即：

计算机专用直流逻辑地、交流工

作地、安全保护地、防雷保护地。

（1）、计算机机房接地系统

在机房活动地板下方安装铜排网，将机房所有计算机系统非带电壳

体接入铜排网并由此引入大地。

机房接地系统采用专用接地系统，

专用接地系统由大楼提供，接地电阻≤1Ω。

（2）、机房内等电位接地具体做法：

用 3mm×30mm 的铜带，在机房活动地板下交叉排成方格，其交

叉点与活动地板支撑的位置交错排列，交点处压接在一起，并在铜

带下用垫绝缘子固定。

在机房离墙 400mm 的距离沿墙采用

3mm×30mm 紫铜条造成一个 M 型或 S 型的地网，紫铜条间的接驳位

用 10mm 镙母压接后烧铜焊，通过 35mm2 铜缆引下线驳接建筑物的联

合接地体，这样就形成一个法拉第笼式接地系统，并保证接地电阻

不大于 1Ω。

机房等电位连接：

将天花龙骨、墙身龙骨、活动地板支架、非计算

机系统的管、金属的门、窗等均做等电位连接，并分别取多点通过

16m m2 的地线接入机房接地铜排网。

（3）、交流工作地

在电力系统中运行需要的接地（配电柜中性点接地），应不大

于 4 欧姆。

与变压器或发电机直接接地的中性点连接的中性线称零

线；将零线上的一点或多点与地再次做电气连接称重复接地。

交流

工作地是中性点可靠地接地。

当中性点不接地时，若一相碰地而人

又触及另一相时，人体所受到的接触电压将超过相电压，而当中性

点接地时，且中性点的接地电阻很小，则人体受到电压相当于相电

压；同时若中性点不接地时，由于中性点对地的杂散抗阻很大，因

此接地电流很小；相应的保护设备不能迅速切断电源，对人及设备

产生危害；反之则行。

（4）、安全保护地

安全保护地是指机房内所有机器设备的外壳以及电动机、空

调机等辅助设备的机体（外壳）与地之间做良好的接地，应不大于

4 欧姆。

当机房内各类电器设备的绝缘体损坏时，将会对设备和操

作及维修人员的安全构成威胁。

所以应使设备的外壳可靠接地。

六、防雷保护地

即机房的防雷系统的接地，一般以水平连线和垂直接地桩埋设

地下，主要是把雷电电流由受雷装置引到接地装置，应不大于 10 欧

姆。

防雷装置可分为三个基本部分：

即接闪器、引下线和接地装置，接

闪器即接受雷电电流的金属导体。

本方案只将加装防雷器的引下线

与动力配电柜内的接地铜排连接。

要求接地电阻≤4Ω。

七、防雷设计方案

（1）、直击雷的防护

机房所在大楼已有避雷针、避雷带等外部防雷设施，不再作外部

防雷补充设计。

如之前无直击雷防护，需在机房顶层做避雷带或是

避雷网，若机房在空旷地带，视情况还需安装避雷针，避雷针、避

雷带必须做好引下线，接入地网。

（2）、电源系统的防雷

1）、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应过电压的可能性。

2）、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。

①可在系统总配电房的配电变压器低压侧安装流通容量

80KA~100KA 的一级电源防雷箱（如 ZS150E-400）；

② 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（如 ZS150E-300）；

③ 在机房的重要设备（如交换机、服务器、UPS 等）的电源进线处

安装通流容量 20~40KA 的三级电源防雷器（如 ZSPD TT20KC/2）；

④ 在机房控制中心硬盘刻录机及电视墙设备电源处用插座式防雷器

（如 FACP-10）

所有防雷器均应良好接地。

选用防雷器要注意接口的形式和

接地的可靠性，重要场所应设置专用的接地线，切不可将防雷接地

线与避雷针接地线并接，且要尽量远离、分开入地。

（3）、信号系统的防雷

1）、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。

2）、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

（如 RJ45-E100）。

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。

避雷器主要串接在线路的两端设备的接口处。

① 服务器 100M 输入端口处安装单口 RJ45 端口信号避雷器（如

RJ45-E100），以保护服务器。

② 24 口网络交换机串联 24 口的 RJ45 端口信号避雷器（如 RJ45-

E100/24），避免因雷击感应或电磁场干扰沿双绞线窜入而毁坏设备。

③在 DDN 专线接收设备上安装单口 RJ11 端口信号避雷器（RJ11-

TELE/2）或（RJ45-DDN/4），保护 DDN 专线上的设备。

④ 在卫星接收设备前端安装同轴端口天馈线避雷器（CoaxB-N-JK），

以保护接收设备。

3）、对于监控系统机房的防雷保护

① 在硬盘录像机的视频线出线端加装视频信号防雷器（CoaxB-CCTV）

或采用机架式视频信号防雷箱（CoaxB-CCTV/12）,12 口全保护，安装

方便。

②在矩阵与视频分割器的控制线进入端加装控制信号防雷器（DB-

RS485/422）。

③机房电话线采用（RJ11-TELE/2）音频信号防雷器，串接在电话机

前端电话线处，安装方便，易维护。

④在报警器前端信号线接入处装控制信号防雷器（DB-RS485/422）,

对报警器信号线做有效的防雷保护。

注意：

所有防雷器均应良好接地，选用防雷器要注意接口的形

式和接地的可靠性，重要场所应设置专用的接地线，切不可将防雷

接地线与避雷针接地线并接，且要尽量远离、分开入地。

（4）、机房等电位连接

在机房防静电地板下，沿着地面上布置 40*3 紫铜排，形成闭

合环接地汇流母排。

将配电箱金属外壳、电源地、避雷器地、机柜

外壳、金属屏蔽线槽、门窗等穿过各防雷区交界的金属部件和系统

设备的外壳，以及对防静电地板下的隔离架进行多点等电位接地就

进至汇流排。

并采用等电位连接线 4-10mm2 铜芯线螺栓紧固的线夹

作为连接材料。

同时在机房找出建筑物主钢筋，经测试确与避雷带

连接良好，用 14mm 镀锌圆钢通过铜铁转换接头将接地汇流母排与之

连接起来。

形成等电位。

采用联合接地网，目的是消除各地网之间

的电位差，保证设备不因雷电的反击而损坏。

（5）、接地网制作设计

接地是避雷技术非常重要的环节之一，无论是直击雷或感应雷，最

终都是把雷电流引入大地。

因此，对于敏感的数据（信号）通信设

备而言，没有合理而良好的接地系统是不能可靠避雷的。

因此，对

接地电阻 >1Ω 的大楼地网，需按照规范要求整改，以提高机房接

地系统的可靠性。

根据具体情况，通过沿机房大楼建立不同形式的

接地网（包括水平接地体、垂直接地体）来扩大接地网的有效面积

和改善地网的结构。

采用共用接地装置时，共用接地电阻值不应大于 1Ω；采用专

用接地装置时，其接地电阻值不应大于 4Ω

基本要求如下：

（ 1 ）在大楼周围做接地网，用较少的材料和较低的安装成本，完

成最有效的接地装置；

（ 1 ）接地电阻值要求 R ≤1Ω ；

（ 2 ）接地体应离机房所在主建筑物 3~5m 左右设置；

（ 3 ）水平和垂直接地体应埋入地下 0.8m 左右，垂直接地体长

2.5m，每隔3~5m设置一个垂直接接地体，垂直接地体采用

50×50×5mm 的热镀锌角钢，水平接地体则选 50×5mm 的热镀锌扁

钢；

（ 4 ）在地网焊接时，焊接面积应 ≥6 倍接触点，且焊点做防腐

蚀防锈处理；

（ 5 ）各地网应在地面下 0.6~0.8m 处与多根建筑立柱钢筋焊接，

并作防腐蚀、防锈处理；

（ 6 ）土壤导电性能差时采用敷设降阻剂法，使接地电阻 ≤1Ω

；

（7 ）回填土必须是导电状态较好的新粘土；

（ 8 ）与大楼基础地网多点焊接，并预留接地测试点。

以上是一种传统的廉价实用的接地方式，根据实际情况，接

地网材料也可以选用新型技术接地装置，如免维护电解离子接地系

统、低电阻接地模块、长效铜包钢接地棒等等