校园网防雷方案模板.docx

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校园网防雷方案模板

校园网防雷方案

深圳市鑫鹏展实业有限公司

一、概述3

二、防雷措施4

三、设计依据6

四、防雷方案6

1、直击雷防护及地网工程6

2、电源系统的防护8

3、信号系统的防护11

4、等电位连接13

五、专用防雷器的选型原则14

1、电源防雷器的选型14

2、信号防雷器的选型15

七、说明16

校园网防雷方案

一、概述

随着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的生活和工作中,同时也预示着数字化、信息化时代的来临。

在提倡素质教育的今天,远程教育和多媒体网络教学成为中国教育改革的突破口,校园网技术因此而逐渐走向成熟。

它不但为全校师生提供了大量的教学资源,改进了教学环境,提高了教学效率,而且使学校的管理工作更加数字化、科学化。

除此之外,校园网还经过Internet实现与外界的交流,把社会教育、家庭教育和学校教育有机地结合到一起。

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,随时可能遭受重大损失。

一般来说,校园网是由校园主干交换机和各分交换机以及路由器、服务器、相当数量的终端构成。

位于主机房内的主干交换机经过广域网路由器与外界联系,经过光纤与各分交换机连接,分交换机经过集线器与各用户终端相连。

校园网的网络拓扑图见图1。

由于校园网防雷点多面广,因此,为了保护建筑物和建筑物内

应从

各微电子网络设备不受雷电损害或使雷击损害降到最低程度

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。

校园网拓扑图：

二、防雷措施

概括的说，当今微电子设备系统的防雷手段，主要采用分流、

屏蔽、等电位连接、过电压保护和接地五种方法。

A、分流

利用避雷针、避雷带和避雷网等将雷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。

B、屏蔽

校园网所有的金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线和穿金属管屏蔽,在机房建设中,利用建筑物钢筋网和其它金属材料,使机房形成一个法拉第笼,用以防止外来电磁波（含雷电的电磁波和静电感应）干扰机房内设备;设备集中的机房应设在顶四层以下,最好在第二层左右;机房设备应摆放在房中央,这里雷电电磁场最弱,不能靠窗口太近,不能靠楼立柱太近,不能离主地线及没有安装SPD的外线太近，一般都应在1米以上。

C、等电位连接

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、线路屏蔽层、光缆内金属芯等金属构件进行电气连接,以均衡电位。

D、过电压保护

在电子设备的电源线、信号线以及天馈线上安装相应的过电

压保护器,利用其非线性效应,将线路上过高的脉冲电压滤除,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、快速箝位二极管等,根据需要进行组合,形成完整的防雷保护器。

E、接地

一个良好的接地系统是保护人身、设备安全、系统稳定工作的重要保证,也是防雷系统的重要基础。

特别是在强雷区,一个合理的接地系统能更快地泄放雷电流,降低残压,防止地电位反击事故,有效地降低雷害威胁。

需要强调的是,采用任何防雷方法,都必须具有一个良好的接地系统,使雷电浪涌电流顺利地流入大地。

否则,安装何种类型的防雷器件,都不能收到预期的效果。

三、设计依据

GB50057-94

建筑物防雷设计规范

GB50174-93

计算机房防雷设计规范

GB7450-87

电子设备雷击保护导则

GB9361-88

计算站场安全要求

GB64-83

工业与民用电力装置的过电压保护设计规范

DL/T621-97

交流电气装置的接地

GA173-1998

计算机信息系统防雷保安器

IEC61312

雷电电磁脉冲的防护

VDE0675

过电压保护器

四、防雷方案

1、直击雷防护及地网工程

直击雷防护按照国标GB50057-94《建筑物防雷设计规范》设

计和施工,主要使用避雷针、网、带及良好的接地系统,其目的是保护建筑不受雷击的破坏,给建筑物内的人或设备提供一个相对安全的环境。

一个良好的接地系统是保护人身、设备安全、系统稳定工作的重要保证,也是防雷系统的重要基础。

特别是在强雷区,一个合理的接地系统能更快地泄放雷电流,降低残压,防止地电位反击事故,有效地降低雷害威胁。

在《电子计算机房防雷设计规范》（GB5O174-93）中,第6.4.3条明确提出:

交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地宜共用一组接地装置,其接地电阻按其中最小值确定;若防雷接地单独设置接地装置时,其余三种接地宜共用一组接地装置,其接地电阻不应大于其中最小值,并应按现行国标《建筑防雷设计规范》要求采取防止反击措施。

具体到校园网防雷工程,其直击雷的防护主要措施是在各个楼宇（包括主楼、科技楼、教学楼、宿舍楼等等）顶部采用©10

的圆钢（刷银粉漆）构筑避雷带，并用40x4mm的镀锌扁钢作为引下线与地网连接,引下线的间距应不大于25米。

其保护范围按GB50057-94《建筑物防雷设计规范》中的滚球计算法应能可靠的保护楼宇。

在主楼附近合适的地带建一地网,约40平方米,深0.8米,采用镀锌圆钢管（©14mm）做水平接地体，镀锌角钢（5X50xmm）做垂直接地体,使得接地电阻小于1欧姆;其它楼宇的地网系统的接地电阻应不大于2欧姆

避雷带及地网工程的示意图

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。

对于校园网的电源线防护，首先，进入系统总配电房的电源进

线,应采用金属铠装电缆埋地敷设，电缆铠装层的两端应良好接地；如果电缆没有铠装层，则应将电缆穿钢管埋地，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。

这样能够大大减少电源线感应过电压的可能性。

其次,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。

可在低压配电间的配电柜开关柜的电源进线端安装

Comtech最大流容量100KA的一级电源防雷箱（PX100-A/3+NPE）;在计算机网络中心机房所在的楼层和各楼宇的配电间电源进线处安装Comtech最大通流量60KA的二级电源防雷箱（PX60-B/3+NPE）;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Comtech最大通流量40KA的三级电源防雷模块（PA40-B/2）。

所有防雷器均应良好接地。

电源系统防雷器安装示意图

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校园网

COMTECH

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PX80A/3+NPE

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A

橙层配电

PA40-B2

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PX6DA/3+NPE

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,由于雷击发生时网络线（如双绞线）感应到过电压,依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公里范围内的金属环路,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,可是每一次的过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DOWN机,直至彻底损坏。

因此网络信号线的防雷对于校园网的整体防雷来说,是非常重要环节。

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,但若室外的铠状光纤是架空的,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,而且金属管两端应良好接地。

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。

对于校园网,可在网络信号线进入到广域网路由器之前安装Comtech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ComtechRj45接口的

信号防雷器。

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。

所有防雷器均应良好接地。

信号系统防雷器安装示意图

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。

网络中心机房均压环示意图

五、专用防雷器的选型原则

1、电源防雷器的选型

A、最大持续工作电压的选择

防雷器最大持续工作电压值,是关系到防雷器运行稳定性的关键参数。

在选择防雷器的最大持续工作电压时,除了符合相关标准要求外,还应考虑到电网可能出现的正常波动以及可能出现的最高持续故障电压。

B、残压的选择

单纯考虑防雷器残压越低越好,并不全面,而且容易引起误导。

对于压敏电阻防雷器,残压越低,一般意味其最大持续工作电压。

因此过分强调残压,是需要付出降低最大持续工作电压的代价换来的后果,可能是在市电不稳定地区,防雷器因长时间承受持续过电压而损坏。

C、报警功能的选择

为了监察防雷器的运行状况,当防雷器出现损坏时,用户应该即时知道并及时更换损坏的防雷模块。

为了在不同的应用环境下都能够实现即时监察,需要选择分别带有声光报警装置或遥信报警装置的防雷器。

D、防雷器失效的保护电路—后备保护空气开关基于电气安全原因,任何并联安装在市电电源相线之间或相对地之间的电气元件,为防止故障短路,必须在该电气元件之前安装

短路保护器件,例如空气开关或保险丝。

2、信号防雷器的选型

A、电压等级的选择

信号防雷器的最高工作电压的选择,应依据通信线数据传输的工作电压来确定。

它是选择信号防雷器的一个重要参数,可是在实际应用中对不同通信线的选择没有一个公用的标准。

防雷器的最高工作电压必须大于通信线的工作电压的1.2倍。

B、速率匹配的选择

不同通信系统的数据传输速率有所不同,信号防雷器安装在信号线上,其支持的传输速率应不小于通信系统本身的传输速率,否则将导致通信中断或误码率的增加,影响通信系统的正常工作。

对于安装了信号防雷器的通信系统,如果出现通信中断或误码率的增加情况,其原因较为复杂,可能不是防雷器的原因,用户能够从以下几点着手检查:

通信线的长度是否太长,如果太长,可考虑缩短;断点数量;连接质量;通信接头是否紧固。

C、插入损耗

信号防雷器安装在信号线上,因其附加电容的影响,在高频的情况下,会有一定的插入损耗。

在选择信号防雷器时,其插入损耗应小于有关标准规定的数值。

D、接口类型的选择

信号防雷器是以串联方式安装在线路上。

为了匹配阻抗及保持

最小的接触电阻,应该选择与通信线上同类型的接口,对于RJ、SD类型接口要注意线线对配合,对于同轴电缆接口要注意公母配合。

七、说明

1、防雷设计应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等的基础上,详细研究防雷装置的形式及其布置。

2、在具体工程中,防雷设备安装位置及设备选型均应由设计人员根据实际情况选定。

3、应采用技术和质量均符合国家标准的防雷设备、器件、器材,

避免使用非标准防雷产品和器件。

4、等电位联结端子板,接地端子板均应标准化生产,设计按需要选型。

5、避雷针体、避雷带、支架、接地引下线、接地体、连接线等部件,均应采用热镀锌方法防止锈蚀。

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