智能化系统机房综合防雷设计方案.docx
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智能化系统机房综合防雷设计方案
机房综合防雷设计方案
重庆安冠科技发展有限公司
第一章概要说明
公司简介
北京同为基业科技发展有限公司位于北京海淀高科技园区，是专门从事雷电浪涌防护并经北京市科委认证的高新技术企业，公司引进雷电浪涌保护世界先进技术和产品，并凭借自身多年的雷电防护工程经验，专业从事防雷技术推广、地网设计施工、整体防雷工程设计施工、高品质防雷产品销售。
业务涉及银行、证券、政府、教育、电力、电信、交通、工业制造等领域的几百家客户，积累了丰富的设计施工经验，同时也得到广大用户和社会各界的认可。
同为科技依托艰苦卓绝、勇于开拓的精神和魄力，在短短几年内迅猛发展壮大，业务延伸到全国，初步形成了一个跨行业、跨地域的立体营销网络，能向客户提供规模化、专业化、全方位的优质服务，在防雷领域享有较高的知名度和竞争力。
公司注重技术开发及国外先进产品应用，同SIEMENS公司合作，负责其避雷产品和相关电气产品在中国的销售与维护，是西门子防雷产品北京服务中心；自主开发了ToweTech系列智能防雷箱和防雷器。
公司拥有一批高技术、高素质、富有创新精神的中青年科技人员，并有中科院专家担任公司常年技术顾问，公司还拥有一支由高级技工组成的专业施工队伍，这是先进的理念和技术得到贯彻与保障的基础，公司主要技术、管理人员已在防雷行业浸淫多年在雷电防护领域有关丰富的实践经验，且都取得了防雷工程专业设计、施工资格。
能及时提供强大的技术支持和工程设计、施工，确保企业以一流的人才和技术，向广大用户及合作伙伴提供最高质量的产品和服务。
第二章防雷原理
雷击是年复一年的严重自然灾害之一。
随着我国改革开放的深入，现代化建设的不断提高，我国的通信技术和计算机网络系统已具有了世界先进水平。
通信设备越来越多，规模越来越大，避雷、过压防护已成为具有时代特点的一项迫切要求。
随着设备的高度集成化和计算机网络的发展，一方面大型电子计算机网络、程控交换机组等系统设备富含大量的CMOS半导体集成模块，而耐过电流、耐雷电压的水平反而随之降低，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波的侵入，致使雷电灾害频频发生。
一、雷击的分类:
直击雷击――是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，由于电效应、热效应和机械效应等混合力作用，直接摧毁建筑物，构筑物以及引起人员伤亡等，由于直击雷的电效应，有可能使机房微电子设备遭受浪涌过电压的危害。
LEMP――（又称二次雷击）是指雷云之间或雷云对地之间的放电而在附近的架空线路、埋地线路、金属管线或类似的传导上产生感应电压，该电压通过传导体传送至设备，间接摧毁微电子设备。
LEMP对微电子设备，特别是通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大，据资料显示，微电子设备遭雷击损坏，80%以上是由感应雷引起的。
操作过电压――是指当电流在导体上流动时，会产生磁场储存能量，电流越大，导线越长，储能越多，所以当负载（特别是电感性大负载）电器设备开关时，会产生瞬时过电压，操作过电压同LEMP一样，可以间接损坏微电子设备。
雷击属于浪涌的一种，浪涌也叫突波，顾名思义超出正常工作电压的瞬间过电压。
二、雷电过电压对大搂内部电子设备的损害主要有以下途径：
网络数据线路在远端遭受直接或LEMP，沿网络线路进入设备
有线通讯线路在远端遭受直接或LEMP，沿通讯线路进入设备
建筑物内部的各种线路，雷击电磁脉冲辐射，进入设备
电源供电线路在远端遭受直接或LEMP，沿供电线路进入设备
地电压过高，反击进入设备
天线遭受直接雷击或接收LEMP
避雷针引下线，在避雷针接闪泄放雷电流时，产生的雷击电磁脉冲辐射
临近建筑物或附近地面、树木等遭受雷击，同时带来LEMP和附近地面的跨步电压（地电压反击）95%的闪电发生在云对云之间，可以产生几百千安培的电流和极强的LEMP
三、对以上途径入侵的雷电压及过电流进行防护手段:
（1）大楼通过建筑物主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，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。
应符合下列要求：
Ø安装的避雷针或避雷线（网）应使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器保护范围内。
Ø所有避雷针应采用避雷带互相连接。
Ø建筑物应装设均压环。
Ø防直击雷的接地装置应围绕建筑物敷设成环型接地体，每根引下线的冲击接地电阻不应大于10欧姆。
（2）对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式有如下要求：
Ø通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。
Ø通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横粱并沿建筑物立柱或横梁布线较长的距离，通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。
（3）根据雷电保护区的划分要求，建筑物大楼外部是直击雷的区域，在这个区域内的设备最容易遭受损害，危险性量高，为暴露区，为0区；建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区，可将其分为1区、2区，越往内部，危险程度越低，雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。
保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏蔽层而形成。
电气通道以及金属管则通过这些界面，穿过各级雷电保护区的金属构件必须在每一穿过点做等电位连接。
进入建筑物大搂的电源线和通讯线应在LPZ0与LP1、LPZ1与LPZ2区交界处，以及终端设备的前端根据IEC1312——雷电电磁脉冲防护标准，安装上电源类SPD，以及通讯网络类SPD（如图）。
（SPD瞬态过电压保护器），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。
1）有外部防雷措施更需要内部防雷措施
我们知道外部防雷措施中避雷设施的引下线在避雷设施接闪以后，会有很大的瞬变电流通过，也就是说在周围会产生很大的瞬变电磁场（LEMP）。
因此，安装了外部避雷措施不能代替内部防雷措施。
再者，我们都知道，避雷针的工作原理是引雷，所以在概率上来说，安装了避雷针以后，建筑物的避雷系统遭受雷击的可能性会增大，也就是说LEMP发生的几率会变大和产生点的距离会缩短（引下线处），所以安装了外部避雷措施的含有电脑网络等系统的大厦更加需要内部防雷措施
2）电源系统保护
为尽量降低侵入电源的过电压，可如图一样在电力线上分区加装电涌保护器，通过多级避雷措施后可将侵入设备的残压限制到一个合理的水平。
进行三级防雷是因为能量需要逐级泄放和传输线路会感应LEMP（雷击电磁脉冲辐射）
✧第一级防雷的目的：
防止直接的传导雷进入LPZ1区，将上万至数十万付的浪涌电压限制到2500-3000伏
✧第二级防雷的目的：
进一步将通过第一级电涌保护器的残余浪涌电压或限制到1500-2000伏，对LPZ1-LPZ2实施等电位连接。
✧第三级防雷的目的：
最终保护设备的手段，将残余浪涌电压的值降低到1000伏以内，使浪涌的能量不致损坏设备。
3）网络通讯系统的保护
信息传输线的雷电防护原理与电源线是基本相同的，只不过通过信息传输线的雷电流和工作电流均较小，这样放电器、耦合阻抗的体积都较小，可以在一个电涌保护器内实现多级防雷措施。
另外无线传输网络的天线工作在LPZ0A区，电磁环境恶劣，应加装天线电涌保护器。
为方便安装和保证网络信息传送通畅，应根据网络的工作参数和连接方式选用合适的网络电涌保护器。
4）总的来说，采用电涌保护器还应注意：
●防雷保护器必须经过接地端以尽可能短的路径接地
●各种接地尽可能统一，构成等电位，防止地电流反击
●信号电涌保护器连接必须与数据进线方向一致
●不同类型的数据传输线应选用不同类型的保护器
●电源、信号多级保护（在进线处、户内线距较长、线与线间的反串）
5）等电位连接
在IEC标准中指出等电位连接是内部防雷措施的一部分，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。
等电位，是用连接导线或过电压（电涌）保护器，将处在需要防雷空间内的防雷装置和建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位。
所有从室外进入的金属导体（包括水管、气管，电缆屏蔽层或电缆屏蔽管）应在进入防雷区的交界处就近直接接地，不能直接接地的导体（如电力线、传输线等）应通过电涌保护器接地，电力、通信电缆应穿金属管并埋地进入机房，穿管埋地的距离应大于25米。
室内设备的金属部分应可靠接地，所有的接地必须实在同一个接地基准点上，这个基准点在工程上称为汇流排或均压环，这样就能保证室内设备不会因为地电位升高而产生电位差。
6）实行等电位连接的主体应为：
●设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道；
●供电线路含外露可导电部分；
●防雷装置；
●由电子设备构成的信息系统。
●信息系统的等电位连接：
当采用S型等电位连接网络时，该信息系统的所有金属组件，除等电位连接点外，应与共用接地系统的各组件有足够的绝缘（＞10kV1.2/50μs）。
本网络应仅通过唯一的一点（即接地基准点ERP）组合到共用接地系统中去。
在此情况下，在各设备之间的所有线路和电缆应按照星形结构与各等电位连接线平行敷设，以避免产生感应环路。
由于采用唯一的一点进行等电位连接，故不会有与雷电有关联的低频电流进入信息系统，而信息系统内的低频干扰源也不会产生大地电流。
做等电位连接的这唯一的点也是接电涌保护器以限制传导来的过电压的理想连接点。
如果采用M型等电位连接网络，则该信息系统的各金属组件不应与共用接地系统各组件绝缘。
M型等电位连接网络应通过多点组合到共用接地系统中去。
通常，本网络用于延伸较大和开环的系统，而且在设备之间敷设许多线路和电缆，服务性设施和电缆在几个点进入该信息系统。
本网络用于各种高频也能得到一个低阻抗网络。
这种网络所具有的多重短路环路对磁场将起到衰减环路的作用，从而在信息系统的邻近区使初始磁场减弱。
在复杂系统中，两种型式（M型和S型）的优点可组合在一起。
第三章设计依据
依据国际电工委员会IEC标准、法国NFC标准、德国VDE标准和中国GB标准与部委颁发的设计规范的要求，该建筑物和大楼内之计算机房等设备都必须有完整完善之防护措施，保证该系统能正常运作。
这包括电源供电系统、不间断供电系统，空调设备、电脑网络、微波通信设备等装置，均应有防护装置保护。
1、GB50057-94〈建筑物防雷设计规范〉
为使建筑物防雷设计因地制宜的采用防雷措施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠，技术先进，经济合理。
本规范不适用于天线塔，共用天线电视接收系统，化工厂户外装置的防雷设计。
2、GB50343-2004〈建筑物电子信息系统防雷技术规范〉
本规范主要对建筑物电子信息系统综合防雷工程的设计、施工、验收、维护与管理做出规定和要求。
3、GB50174-93〈电子计算机机房安全设计规范〉
本规范适用于陆地上新建、该建和扩建的主机房建筑面积大于或等于140M2的电子计算机机房的设计。
而本规范不适用于工业控制用计算机房和微型计算机机房。
为了使电子计算机机房确保电脑网络系统稳定可靠运行和保障机房安全使用，应符合现行有关标准规范的规定。
4、GB2887-89〈计算站场地技术文件〉
本标准规定了计算场地技术要求与测试方法，并适用于各类地面计算站依据计算站的性质、任务、工作量的大小，计算机类型的不同，计算机对供电、空调等的要求。
至于测试方式从环境因素的不同采用合适测试仪表，这包括磁场干扰环境场强的测试和接地电阻测试。
5、GB9361-88〈计算站场地安全要求〉
本标准规定了计算站场地的安全要求，并适用于各类地面计算站，不建站的地面计算机机房，按本标准对计算机机房的有关要求执行；改建的或非地面计算机机房可参照本标准执行。
至于计算机机房的安全分类为A、B、C三个基本类别，因应实际设备和环境需求选择在安全机房下操作。
6、JGJ/T16-92〈民用建筑电气执行规范〉
为在民用建筑电气设计中更好地贯彻执行国家的技术政策，作到安全可靠、技术先进、经济合理、维护方便。
本规范使用于城镇新建、改建和扩建的单体及群体民用建筑的电气设计，并应选用合适的定型产品及经过检测的优良产品。
7、GA173-1998〈计算机信息系统防雷保安器〉
计算机信息系统加装有效可靠的防雷保安器，是国际上通用的最有效的防护措施。
防雷保安器是保证计算机信息系统安全的专用产品，因此它应符合本标准的技术要求、实验方法、检验规则、标志、包装、运输及储存，并能有效防止感应雷电破坏该系统受保护设备。
8、IEC1312〈雷电电磁脉冲的防护〉
本标准为建筑物内或建筑物顶部信息系统有效的雷电防护系统的设计、安装、检查、维护；并对装有这系统（如电子系统）的建筑物评估LEMP屏蔽措施的效率的方法。
针对现有的防雷器（SPD）应用在防雷区概念安装上提出相关的要求。
9、IEC61643〈SPD电源防雷器〉
本标准对电源防雷器用于交直流电源电路和设备上，额定电压在1000Va.c.或1500Vd.c.。
电源防雷器分级分类测试和应用。
10、IEC61644〈SPD通讯网络防雷器〉
本标准对通讯网络防雷器用于通信信号网络系统，这类防雷器内置过压过流元器件，额定电压在1000Va.c.或1500Vd.c.。
电源防雷器分级分类测试和应用。
11、VDE0675〈过电压保护器〉
过电压放电保护器（电源防雷器）适用于额定交直流电压在100V至1000V范围内之供电配电系统，对应于防雷器作出分级分类要求。
防雷工程是一个系统工程，必须综合考虑，将外部防雷措施和内部防雷措施（接闪功能、分流影响、均衡电位、屏敝作用、合理布线、加装过电压保护器等多项重要因素）作为整体来统一考虑防雷措施。
本设计本着遵循“整体防御、综合治理、多重保护、层层设防”的方针，依据以上防雷规范，力求最大限度地避免由于雷击造成重要设备损害。
第四章现场勘察
根据贵单位的防雷保护要求，我公司的技术人员对贵单位的工作地点进行了现场勘查，主要存在的问题是电源系统，网络系统，接地系统等均未做防雷保护，机房整体未做等电位连接。
第五章具体设计方案
内部防雷：
1、电源系统防雷：
机房交流供电系统采用TN-S供电方式。
电源部分采取三级防护，进行三级防雷是因为能量需要逐级泄放和传输线路会感应LEMP（雷击电磁脉冲辐射），通过多级避雷措施后可将侵入设备的残压限制到一个合理的水平。
B级电源一级防雷粗保护：
机房所在建筑的总配电室处作电源一级保护。
配电柜的机房电源断路器输入端处并联接入一套型号为TPSB653P+N防雷器吸收高能雷电流；把雷电流减小到无害值；以实现电源一级防雷粗保护。
一套TPSB653P+N防雷器带NPED的（其泄放闪电脉冲电流在10／350下可达100KA），四个模块分别并接在总电源交流配电屏输入端的三根相线及零线与地线之间，防雷器前端串接小型断路器。
C级电源二级防雷防过压细保护：
机房设备用电均由UPS供给，因此在机房UPS的电源分配箱输入总开关处并联接入一套型号为TPSC403P+N防雷器吸收低能雷电流和浪涌过电压，以保护设备的安全。
一套TPSC403P+N防雷器由三个相线模块与一个NPE模块组成（其最大放电电流在8／20下可达40KA）四个模块分别并接在电源分配电箱电源输入端的相线及零线与地线之间，防雷器前端串接小型断路器。
D级机房电源三级防雷防过压精细保护：
在机房重要设备，如服务器，交换机，防火墙等前端加装5个同为防雷插座TPSD10JF7，吸收低能雷电流和浪涌过电压，作为防雷三级保护。
2，等电位连接：
机房在静电地板下敷设M型等电位均压网，并应和大楼的接地系统相连接。
即在静电地板下四周敷设铜排；在中间敷设M型等电位网格；机柜、窗户以及各种金属导体均用6mm2的铜线就近与等电位网格相连接。
工程预算：
序号
型号
名称
单位
数量
单价（元）
合计（元）
1
TPSB653P+N
电源一级防雷器
套
1
2
TPSC403P+N
电源二级防雷器
套
1
3
TPSD10JF7
电源三级防雷插座
个
1
4
等电位汇流排
40*3*500
块
1
5
接地主干线
25mm²
批
1
6
其他辅料
接地线、线管，线卡、铜鼻子等
批
1
7
施工费
8
费用合计：
9
税费
10
工程总价
第六章、防雷工程施工与维护
6.1施工进度
1）以不影响机房正常业务为原则，施工时间安排在休息时间或晚上施工。
2）机房电源部分、信号部分防雷工程2天之内完成。
6.2质量保证
●免费与现场勘察方案设计，高质量工程施工和全面技术培训
●保证严格按照国标、部颁标准以及相关的国际标准实施防雷工程，保证所提供的TOWE防雷防过压设备符合国际电工委员会标准（IEC）并经国家权威部门“邮电部电信总局防雷器检测中心”、铁道部通信信号产品检测中心检测认证，并得到国家公安部销售许可。
6.3售后服务
1.每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。
主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处埋。
2.接地网的接地电阻应每年进行一次测量。
3.每年雷雨季节前应对运行中的防雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，发现防雷模块出现异常应及时处理。
设备遭受雷击后应对损坏情况进行调查分析，调查分析内容上要包括：
各种电气绝缘部分有无击穿闪络的痕迹，有无烧焦气味，设备元件损坏部位。
4.服务响应：
本公司常年备有各种防雷产品型号，对出现的损坏货品将在24个工作小时内做出响应，需到现场者以在途时间为准。
防雷工程部分客户名录
2002－2005完成的雷电防护工程部分用户名单：
金融行业：
河北证券北京营业部海通证券白石桥营业部
民生证券北京营业部西部证券北京营业部
广东证券北京营业部河北财达证券北京营业部
健桥证券北京营业部中富证券北京营业部
天一证券北京营业部恒信证券北京营业部
国联证券北京营业部华夏证券北京安立路营业部
嘉实基金管理公司和丰基金管理公司
寰宇期货海通证券石家庄营业部
国元证券北京营业部新时代证券北京营业部
银河证券石家庄（3家）航空证券保定营业部
银河证券秦皇岛营业部河北证券唐山分公司（7家）
河北证券张家口（2家）河北证券秦皇岛（2家）
张家口市商业银行及分行（32家）渤海证券广州营业部
农行河北分行中国工商银行北京分行
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政府机关：
东城区政府信息中心北京交通设施管理处
昌平区政府信息中心北京市人事局信息中心
北京国税局（含22个分局）北京市计生委信息中心
北京市交通局信息中心北京市科委信息中心
东城区政府信息中心北京交通执法大对信息中心
河北广播电视管理局太原工商行政管理局
天津安全厅信息中心
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企事业：
歌华有线大兴分公司美国APC（中国）公司
北京北广电子北京师范大学
张家口军用机场北京广安门医院
北京铁路总医院北京冶金总医院
北京广安门医院北京东直门医院
北京西苑医院北京矿务局总医院
中关村西区北京工大软家园
中国网通北京分公司燕京啤酒股份有限公司
中国农科院基因研究中心北京国际会议中心
西单国际大厦北京印钞厂
中国华润集团总政歌舞团剧场
北理工图书馆中国电信北京分公司
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设计院
中国建筑设计研究院北京建筑设计研究院
中国航空规划设计院中国航天建筑设计院
中国中元建筑设计院北京轻工国际建筑设计院
总参建筑设计院信息产业部北京邮电设计院
中国电子工程设计院总装建筑设计院
中国纺织工业设计院清华大学建筑设计研究院
广电总局设计院北京钢铁设计研究总院
中国建筑科学研究院北京城建设计研究院
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北京同为基业科技发展有限公司
重庆安冠科技发展有限公司
防雷工程部
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