网络机房防雷方案专业级.docx
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网络机房防雷方案专业级
一、现代雷电防护原理--------------------------------3
（一）雷电灾害概述----------------------------------3
（二）雷电袭击途径分析------------------------------3
（三）雷电及过电压的基本防护方法--------------------8
（四）防雷分区的划分--------------------------------11
二、现场勘测报告------------------------------------13
（一）外部防雷环境----------------------------------13
（二）现场勘测情况----------------------------------13
三、设计原则和指导思想------------------------------15
四、设计依据----------------------------------------15
五、雷击风险评估------------------------------------16
六、防雷工程设计方案--------------------------------19
（一）总体解决方案----------------------------------20
（二）直击雷防护设计--------------------------------20
（三）供电系统防护设计------------------------------22
（四）信号系统防护设计------------------------------26
（五）接地系统防护设计------------------------------29
七、施工组织方案------------------------------------30
（一）、施工准则--------------------------------------------------30
（二）、施工方案流程：
-----------------------------------------30
八、工程验收------------------------------------31
九、工程预算------------------------------------34
一、现代雷电防护原理
（一）雷电灾害概述
雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。
全球每年因雷击造成人员伤亡，财产损失不计其数，导致火灾、爆炸，建筑物毁坏等事故频繁发生，从卫星、通信、导航、计算机网络直到每个家庭的家用电器都遭到雷电灾害的严重威胁。
据不完全统计，我国每年雷击造成人员伤亡达3000-4000人，财产损失在100亿元人民以上。
2005年雷电灾害事故分析
近年来，随着社会经济发展和现代化水平的提高，特别是信息技术的快速发展，城市高层建筑的日益增多，雷电灾害的危害程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大。
当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往有极大的不同，可以概括为：
（1）受灾面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有的行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子业、石油化工、金融证券等。
（2）从二维空间入侵变为三维空间。
从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无孔不入的造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）。
前面是指雷的受灾行业面扩大了，这里指雷电灾害的空间范围扩大了。
（3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。
例如一九九九年八月二十七日凌晨2点，某移动基站遭受雷击，导致通讯中断数小时，其直接损失是有限的，但间接损失将大大超过直接损失。
（4）产生上述特点的根本原因，也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上，雷电的本身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产生活状况变了。
微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域。
微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔子不入的LEMP的作用。
造成微电子设备的失控或者损坏。
因此，防雷减灾工作已引起各级政府和全社会的广泛关注，被列为估算安全生产的重要内容，国家和各地方及行业的强制性防雷标准和法规纷纷出台，并加大了防雷安全检查的执法力度，以保障广大人民群众的人身和国家财产安全。
国务院和国家气象局于2000年分别颁布并实施的《中华人民共和国气象法》及《防雷减灾管理办法》成为各级地方政府和行业执行防雷减灾管理的指导性方针，并制定了《建筑防雷设计规范》GB50057-94、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004等国家强制性规范，作为防雷减灾工作的执行标准。
（二）雷电袭击途径分析
1、直接雷击
雷电直接击中建筑物或暴露在空间的各种设备、各种架空金属线缆（如电力电缆、通信线路、网络线路等）。
它能在数微秒之内产生数万伏的高压，产生火花放电，形成巨大的热能和机械能量，摧毁建筑物、设备、危及人身安全。
2.雷电波入侵
雷电虽然未直接击中建筑物或设备，但击中与本建筑物或设备相连的金属管线，通过传导的方式将雷电波引入建筑物内，破坏与之相连接的用电设备、通信设备、计算机网络等设备，乃至危害人身安全。
雷电波入侵的途径
3.雷电电磁脉冲辐射
雷击发生时，由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，形成强烈的雷击电磁脉冲辐射，使附近导体上感应出极高的电
动势，产生强大的暂态耦合电流，破坏相关设备。
感应与耦合现象
4.地电位反击
当设备没有采取等电位连接措施的情况下，由于各接地系统本身的接地途径不同，冲击接地电阻差异，以及在泄放雷击电流时，所通过的雷击电流存在差异，导致地电位升高和不平衡，当地电位差超过设备的绝缘强度时，即造成击穿放电，损坏设备。
地电位反击图例
（三）雷电及过电压的基本防护方法
1、接闪
设置避雷针（避雷带、避雷网）、引下线和接地装置构成外部防雷系统暴露在直击雷区的建筑物和设备设施纳入避雷针（避雷带、避雷网）的保护范围。
当雷电袭来时，避雷针（避雷带、避雷网）接闪，强大的雷电流通过引下线接入地网泄放，从而保护设备免遭侵害。
2.分流
进入建筑物的电源线和通信数据线及天线馈线应在不同的防雷区交界处以及终端设备的前端，根据《雷电电磁脉冲防护标准》IEC1312的规定，安装上不同类别的电源类SPD、通讯网络类SPD及天馈类SPD（SPD瞬态过电压保护器），将侵入室内的雷电过电流通过SPD瞬时导通入地中合，SPD是用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。
3.均压
均压就是等电位连接。
在需要保护的某一范围设置均压环，通过建筑物主钢筋，上端与接闪器连接，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，或者对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理，使整座建筑物成为一个良好的等电位体，当雷电袭击的时候在建筑物内部和附近大体上是等电位的，因而不会发生内部的设备被高电位反击和人被雷击的事故。
4.屏蔽
屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，为避免金属设备和线路受雷电电磁脉冲的辐射，可以通过使用带金属屏蔽层的线缆，建筑物本身的钢筋构成的法拉第笼，设备金属网格及金属屏蔽层，以及线路埋地和使用金属槽等措施。
5.合理布线
为防止不同线路和路线与其它设备间由于雷击导致的高、低电位不同而产生的反击，应按《建筑物防雷设计规范》的要求，保持一定的电气距离，以及采用合理的布线方式。
6.接地
接地是防雷工程的基本组成部分，是为雷电流的释放提供一条低阻抗通道，接地的作用是把雷云对接闪器闪击的电荷及SPD的分流电
流尽快地散逸到大地，使之与大地的异种电荷中和。
因此，现代防雷是一个系统工程。
包括建筑物构架防雷和室内电子电气设备防雷，即外部防雷和内部防雷，防雷工程的设计应强调全方位的系统保护。
（四）防雷分区的划分
根据国际电工委员会IEC1312-1雷电电磁脉冲的防护标准，建筑物防雷保护区分为几个区域，各区交界处应用相应的防雷处理。
各区划分如下：
LPZ0A区
直击雷作用区，处于建筑避雷针系统保护区以外的区域，由于本区所有物体均有可能遭受直接雷击，并可能导走全部雷电流，另外本区内所有物体均处于雷电电磁场最强处，故对于雷电的感应最强。
LPZOB区
感应雷主作用区，处于建筑物避雷针系统保护区内，但未经空间电磁屏蔽，雷电作用电磁场并不衰减，处于此空间的所有可导电物体均可感应较强雷电流的区域。
LPZ1区
建筑物屏蔽电区，本区内各物体不可能遭受直击雷，流往各导体的雷电流比LPZOB进一步减少，本区内电磁场也可能会衰减，取决于建筑物的屏蔽措施。
LPZ2区
房间屏蔽电区，对于计算机主机房所处空间，应采用屏蔽措施，以进一步减少空间电磁场的干扰。
LPZN区
需要进一步减少雷击电磁脉冲，以保护敏感度水平高的设备的后续防护区。
IEC标准规定穿过各防雷区界面的金属物和系统，应在各区交界处装设防雷保护器和作等电位连接，以保护设备和人身安全。
二、现场勘测报告
勘测时间：
xxx年9月
参加人员：
XXXXXX
（一）xxx市妇女保健院网络机房外部防雷环境
1．1地质地貌：
xxx市妇女保健院位于xxx市城中心繁华地段地势开阔，地势处于川西平原中南部，地质结构为沙石结构，土壤电阻率约为100Ω/M。
1．2气候、雷电活动规律：
xxx市属亚热带典型湿润气候，年平均温度在190C—230C之间。
主要特点是：
冬暖、夏热、春旱、秋淋。
降水主要集中在夏、秋季，年平均降雨量在1100毫米—1200毫米之间，市内年平均雷暴日为63（D/A）最高为81（D/A），属雷击多发地区。
年平均雷暴初日为3月28日，年平均雷暴终日为10月2日，强对流天气多发生在5~9月，一年之内任何时候均存在遭受雷击的概率。
因此，做好防雷工作，尤其重要。
（二）现场勘测情况
2．1xxx市妇女保健院总体情况简介
Xxx市妇女保健院位于xxxx城中心繁华地段地势开阔，地势处于川西平原中南部，是人口稠密的地方，最高雷暴日达到63（d/a）属于雷击多发区，如没有效设置雷电防护措施，每年雷雨季节都会面临不同程度的雷击灾害，将会严重影响人身安全和大楼各系统的安全稳定运行。
2．2xxx市妇女保健院直击雷防护系统
Xxx市妇女保健院在大楼设计已经考虑防直击雷防护措施，接地情况：
有接地线引入但是接地电阻不符合国家标准（防直击雷接地电阻≤10Ω；机房接地电阻≤4Ω），因此，按照国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）的要求进行整改。
2．3xxx市妇女保健院供电系统
Xxx市妇女保健院的供电采用的TT模式，我们采用三级防雷。
雷灾隐患说明：
xxx市妇女保健院的供电系统没有SPD感应雷防护措施，因此，按照国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）的要求采取雷电电磁脉冲防护措施。
必须做好三级SPD措施，当架空线路在远处遭受直接雷击或感应周围的雷电电磁脉冲辐射，都将在供电线路上产生极大的雷击过电压，此暂态过电压沿线路侵入到各个用电设备，必将破坏设备。
2．4xxx市妇女保健院网络系统
Xxx市妇女保健院的交换机系统都没有安装SPD，都是采用的标准接口RJ45非屏蔽线，整个网络没有设置雷电电磁脉冲防护措施。
雷灾隐患说明：
当周围发生雷击时，机房的网络设备将感应到雷击电磁脉冲，产生极大的雷击过电压，此暂态过电压沿线路侵入到各个设备，必将破坏设备，而网络系统是整个信息交换的神经中枢，一旦某一个信息口损坏将影响一大片的网络中断，因此，按照国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004的要求采取雷电电磁脉冲防护措施。
2．5xxx市妇女保健院接地及等电位连接系统
Xxx市妇女保健院有一个机房，机房内没有设接地汇流排、地板、门窗、走线架等和各个楼层弱点井的交换设备都没有作等电位连接。
雷灾隐患说明：
当周围发生雷击时，机房的某一设备感应到雷击电磁脉冲，产生极大的雷击过电压，此暂态过电压沿线路侵入到设备前端的SPD，而SPD对地泄放使得地点位升高，让设备之间产生电位差，必将破坏设备。
三、设计原则和指导思想
1、认真贯彻执行国家政策、法规和有关规定，严格按照国家防雷规范进行设计，并按照《中华人民共和国标准化法》的有关要求，积极采纳国际标准，提高设计技术要求。
2、积极采用成熟的新技术、新设备、新工艺，坚持按照“严谨科学、安全可靠、技术先进、经济合理”的原则设计。
3、认真贯彻“综合治理、整体防御、多重保护、层层设防”的基本原则，进行综合防护的防雷工程思想。
4、按照《建筑物防雷设计规范》50057-94（2000版）对大楼由外到内不同的雷电防护区（LPZ）及雷电防护等级的划分，以确定各LPZ空间的雷击电磁脉冲强度和采取相应防护措施，实行多重保护。
5、根据技术人员对防雷工程的技术要求和现场勘察的实际情况进行的防雷方案设计。
四、设计依据
本设计方案我们严格执行国家相关技术标准规范，主要依据下列国际、国家、行业和部颁标准：
1、建筑物电子信息系统防雷技术规范》国家标准GB50343-2004
2、国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）
3、国家标准《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
4、国家标准《有线电视系统工程技术规范》GB50200-945
5、国家标准《建筑物防雷设施安装图集》
6、国家标准《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50174-93
7、IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》
8、IEC1024《建筑物防雷》
9、DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
10、DL/T621-1997《交流电气装置的接地》
方案主要执行新颁国家强制性规范《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004与《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版），也参照了其它规范及国际标准的相关部分。
五、xxx市妇女保健院雷击风险评估
Xxx市妇女保健院的雷电防护应按照《建筑物防雷设计规范》GB50057-97的要求，根据其重要性、使用性、发生雷电事故的可能性和后果，本着安全可靠的原则，并结合现场的地理、气候、地质和雷电活动的情况，划分其雷电防护等级，按照国家2004年新颁标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》50343-2004的要求，建筑物电子信息系统的雷电防护分级应对系统进行雷击风险评估确定其防护等，才能使防雷工程做到安全可靠。
经过现场勘测，环境因素、设备的重要性和发生雷击事故的后果严重程度等因素进行雷击风险评估，将直击雷的防护分为A、B、C、D四级，分别采用相应的防护措施。
1．建（构）筑物预期的年平均直击雷次数：
N=KNgAe
N：
建（构）筑物预期的年平均直击雷次数
K：
校正系数，位于河边、湖边、地下水露头，以及特别潮湿的建（构）筑物取K=1.5
Ng：
建（构）筑物所处地区雷击大地的年平均密度，次/（Km2.a）.Ng=0.024Td1.3
Td：
年平均雷暴日，根据当地气象台站资料确定，d/a。
xxxd/a=63
Ng=0.024Td1.3Ng=6.64185784
Ae：
与建筑物截收相同雷击次数的等效面积，Km2。
Ae=[LW+2（L+W）.√H（200－H）+πH（200－H）].10（-6）
L、W、H分别为建筑物的长、宽、高，单位m。
L=65W=50H=20Ae=0.028354
N=KNgAeN=1.5×6.64185784×0.028354=0.28248
2.因直击雷引起建（构）筑物破坏的最大年平均雷击次数Nc=5.8×10（-3）/C
C=C1+C2+C3+C4+C5
C1：
信息系统所在建筑物材料结构因子。
当建（构）筑物主体结构为钢筋混凝土材料时，C1取1.0;
C2：
信息系统及设备重要程度因子。
C2取2.0;
C3：
信息系统及设备耐冲击类型和抗冲击能力因子。
相当弱时C3取3.0;
C4：
信息系统及设备所在雷电防护区因子。
建（构）筑物及设备在LPZ2区内时C4取0.5；
C5：
信息系统及设备雷击事故的后果因子，会产生严重后果时，C5取1.5;
C=C1+C2+C3+C4+C5
=1.0+2.0+3.0+0.5+1.5=8.0
Nc=5.8×10（-3）/CNc=0.000725
3.建（构）筑物及设备雷击防护分级，E=1-Nc/NE=1-0.000725/0.28248
E〉0.99为A级
0.95〈E≦0.98为B级E=0.9474
0.80〈E≦0.95为C级
E≦0.95为D级
4.供电、信息系统电磁脉冲各级的电涌防护
B级:
宜在低压系统中采取3—4级SPD进行保护。
因此，xxx市妇女保健院的雷电防护应按照二类防雷建筑物设计，供电、信息系统雷电电磁脉冲防护应按B级防护设计。
六、防雷工程设计方案
根据现场勘测报告、发生雷电事故的可能性和后果，本着安全可靠、技术先进、经济合理的原则，并结合该地方的地理、气候、地质和雷电活动情况，因地制宜的采取防雷措施。
最大限度的减少和避免因雷电灾害导致的人身伤亡和财产损失。
绵阳市中心医院门诊部的雷电防护应按照二类防雷建筑物设计，供电、信息系统雷电电磁脉冲防护应按B级防护设计。
经过对xxx市妇女保健院的现场勘测以及雷击风险评估，雷击过电压对xxx市妇女保健院的损坏途径主要表现为以下三方面：
第一、Xxx市妇女保健院的供电系统
第二、Xxx市妇女保健院的网络系统
第三、Xxx市妇女保健院的接地系统及等电位连接
因此应对xxx市妇女保健院存在的以上三种雷击途径进行防护设计。
（一）总体解决方案如下：
1、直击雷防护
按照原来的设计不变。
2、供电系统
在xxx市妇女保健院到机房的供电线路上安装三级SPD，防止从供点线路传导的雷击过电压对系统设备的损坏。
第一级安装在总配电室380V的机房专线上（2台SPD），第二级在机房或各楼层配电箱380V（3台SPD），第三级安装在各个设备电源的输入端220V（7台SPD）
3、网络系统
在xxx市妇女保健院的光电转换器、交换机、ADSL、DDN分别安装信号放电器
4、接地系统及等电位连接
在机房内加装接地汇流排一个；让机房内的设备就近接地做好等电位连接；在信息科及财务室楼下做一个接地地网；在住院大楼楼下做一个接地地网。
（二）直击雷防护设计
直击雷防护应根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）的规定合理的装设避雷针、引下线和接地装置，将被保护物纳入保护范围内，当雷击时通过避雷针接闪入地，从而起到保护作用。
（原设计已安装）
（三）供电系统防护设计
机房供电系统是电子信息系统设备雷电电磁脉冲防护的重要部分，是防止感应雷沿供电线路侵入室内破坏设备的有效措施。
依据国际电工委员会IEC标准及国家GB标准的设计规范要求，建筑物和建筑物内的电子信息设备都必须设置完善的感应雷（雷电电磁脉冲）防护措施，以保证各系统的正常安全运行。
根据xxx妇女保健院信息科机房、财务室；住院大楼一、三楼收费室、出入院处的现场勘测以及雷击风险评估，雷电防护设计按B级设计，结合实际情况，确定对电源系统作三级保护，安装三级SPD进行保护。
1、第一级电源浪涌保护器（SPD）
依据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）第6.4.7条：
“在LPZ0A区或LPZ0B区与LPZ1区交界处，在从室外引来
的线路上安装的SPD，应选用符合I级分类的产品。
应该按本章第6.3.4条的规定通过SPD的10/350us雷电模拟脉冲信号。
具体措施：
1.1、在xxx市妇女保健院信息科机房、财务室总配电室安装3P100-5J电源放电器1台（SPD），作为电源线路的一级保护，安装位置见SPD安装位置图1，具体参数见产品技术参数1
1.2、xxx市妇女保健院住院大楼一、三楼收费室、出入院处总配电室安装3P100-5J电源放电器1台（SPD），作为电源线路的一级保护，安装位置见SPD安装位置图1，具体参数见产品技术参数1
产品技术参数1
1
型号
3P100-5J
2
额定通流量（In）
100KA
3
工作电压（Un）
380V
4
最大持续工作电压（Uc）
485V
5
保护电平（Up）
1800V
6
响应时间（Ta）
25ns
7
雷击计数器
有
8
接线方式
并联
SPD安装位置图1
2、第二级电源浪涌保护器（SPD）
依据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）的要求，应该逐级泄放，降低残压。
具体措施：
2.1、在xxx市妇女保健院信息科机房、财务室的楼层配电箱安装3P040-5J电源放电器1台（SPD），作为电源线路的二级保护，安装位置见SPD安装位置图2，具体参数见产品技术参数2
2.2、xxx市妇女保健院住院大楼一、三楼收费室、出入院处的楼层配电箱分别安装3P040-5J电源放电器3台（SPD），作为电源线路的二级保护，安装位置见SPD安装位置图2，具体参数见产品技术参数2
产品技术参数2
1
型号
3P040-5J
2
额定通流量（In）
40KA
3
工作电压（Un）
380V
4
最大持续工作电压（Uc）
485V
5
保护电平（Up）
1200V
6
响应时间（Ta）
25ns
7
雷击计数器
有
8
接线方式
并联
SPD安装位置图2
3、第三级电源浪涌保护器（SPD）
3.1、在xxx市妇女保健院信息科机房、财务室内的4个设备电源输入端分别安装1P010-3D电源放电器4台（SPD），作为电源线路的三级保护，安装位置见SPD安装位置图3，具体参数见产品技术参数3
3.2、xxx市妇女保健院住院大楼一、三楼收费室、出入院处内的3个设备电源输入端分别安装1P010-3D电源放电器3台（SPD），作为电源线路的三级保护，安装位置见SPD安装位置图3，具体参数见产品技术参数3
产品技术参数3
1
型号
1P010-3D
2
额定通流量（In）
10KA
3
工作电压（Un）
220V
4
最大持续工作电压（Uc）
285V
5
保护电平（Up）
800V
6
响应时间（Ta）
25ns
7
接线方式
串联
SPD安装位置图3
电源SPD线路图
（四）网络系统防护设计
1、xxx市妇女保健院信息科机房、财务室的防护设计
应该采用8/20us波形的SPD，传输速率在10-100Mbit/s，外观美观、安装维护方便的SPD我公司的5TRJ8-4-24均满足以上要求
具体措施：
①在2个光电转换器RJ45接口处分别安装一个5TRJ8-4信号避雷器，共计2个，8/20us波形，具体参数见产品技术参数表4
②在交换机上安装3个5TRJ8-4-24信号避雷器，8/20us波形，具体参数见产
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