防雷是一個很復(fù)雜的問題，不可能依靠一、二種先進的防雷設(shè)備和防雷措施就能完全消除雷擊過電壓和感應(yīng)過電壓的影響，必須針對雷害入侵途徑，對各類可能產(chǎn)生雷擊的因素進行排除，采用綜合防治——接閃、均壓、屏蔽、接地、分流(保護)，才能將雷害減少到最低限度。

1、接 閃 接閃裝置就是我們常說的避雷針、避雷帶、避雷線或避雷網(wǎng)，接閃就是讓在一定程度范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電放電不能任意地選擇放電通道，而只能按照人們事先設(shè)計的防雷系統(tǒng)的規(guī)定通道，將雷電能量泄放到大地中去。

2、均 壓 接閃裝置在接閃雷電時，引下線立即產(chǎn)生高電位，會對防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導(dǎo)體產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò)，并使處于地電位的導(dǎo)體電位升高，進而對人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為了減少這種閃絡(luò)危險，最簡單的辦法是采用均壓環(huán)，將處于地電位的導(dǎo)體等電位連接起來，一直到接地裝置。室內(nèi)的金屬設(shè)施、電氣裝置和電子設(shè)備，如果其與防雷系統(tǒng)的導(dǎo)體，特別是接閃裝置的距離達不到規(guī)定的安全要求時，則應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線把它們與防雷系統(tǒng)進行等電位連接。這樣在閃電電流通過時，室內(nèi)的所有設(shè)施立即形成一個“等電位島”，保證導(dǎo)電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差，不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的反擊。 為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差，就特別需要實行等電位連接，電源線、信號線、金屬管道等都要通過過壓保護器進行等電位連接，各個內(nèi)層保護區(qū)的界面處同樣要依此進行局部等電位連接，并最后與等電位連接母排相連。

3、屏 蔽 屏蔽就是利用金屬網(wǎng)、箔、殼或管子等導(dǎo)體把需要保護的對象包圍起來，使雷電電磁脈沖波入侵的通道全部截斷。所有的屏蔽套、殼等均需要接地。

地凱科技認(rèn)為屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對電子設(shè)備影響的最有效方法。

4、接 地 接地就是讓已經(jīng)內(nèi)入防雷系統(tǒng)的閃電電流順利地流入大地，而不能讓雷電能量集中在防雷系統(tǒng)的某處對被保護物體產(chǎn)生破壞作用，良好的接地才能有效地泄放雷電能量，降低引下線上的電壓，避免發(fā)生反擊。 過去有些規(guī)范要求電子設(shè)備單獨接地，目的是防止電網(wǎng)中雜散電流或暫態(tài)電流干擾設(shè)備的正常工作。90年代以前，部隊的通信導(dǎo)航裝備以電子管器件為主，采用模擬通信方式，模擬通信對干擾特別敏感，為了抗干擾，所以都采取電源與通信接地分開的辦法。現(xiàn)在，防雷工程領(lǐng)域不提倡單獨接地。在IEC標(biāo)準(zhǔn)和ITU相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都不提倡單獨接地，美國標(biāo)準(zhǔn)IEEEStd1100-1992更尖銳地指出：不建議采用任何一種所謂分開的、獨立的、計算機的、電子的或其它這類不正確的大地接地體作為設(shè)備接地導(dǎo)體的一個連接點。防雷接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，也是防雷安裝驗收規(guī)范中最基本的安全要求。接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來。

5、分流(保護) 這是現(xiàn)代防雷技術(shù)迅猛發(fā)展的重點，是保護各種電子設(shè)備或電氣系統(tǒng)的關(guān)鍵措施。 所謂分流就是在一切從室外來的導(dǎo)體(包括電力電源線、數(shù)據(jù)線、電話線或天饋線等信號線)與防雷接地裝置或接地線之間并聯(lián)一種適當(dāng)?shù)姆览灼鱏PD，當(dāng)直擊雷或雷擊效應(yīng)在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿這些導(dǎo)線進入室內(nèi)或設(shè)備時，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，雷電電流就由此處分流入地了。雷電流在分流之后，仍會有少部份沿導(dǎo)線進入設(shè)備，這對于一些不耐高壓的微電子設(shè)備來說是很危險的，所以對于這類設(shè)備在導(dǎo)線進入機殼前，應(yīng)進行多級分流(即不少于三級防雷保護)。

現(xiàn)在避雷器的研究與發(fā)展，也超出了分流的范圍。有些避雷器可直接串聯(lián)在信號線或天線的饋線上，它們能讓有用信號順暢通過，而對雷電過壓波進行阻隔。 采用分流這一防雷措施時，應(yīng)特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇，因為附加設(shè)施的安裝或多或少地會影響系統(tǒng)的性能。比如信號避雷器的接入應(yīng)不影響系統(tǒng)的傳輸速率;天饋避雷器在通帶內(nèi)的損耗要盡量小;若使用在定向設(shè)備上，不能導(dǎo)致定位誤差。

6、躲 避 在建筑物基建選址時，就應(yīng)該躲開多雷區(qū)或易遭雷擊的地點，以免日后增大防雷工程的開支和費用。 當(dāng)雷電發(fā)生時，關(guān)閉設(shè)備，拔掉電源插頭。 網(wǎng)絡(luò)機房防雷設(shè)計方案目前，隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對雷擊的防護要求越來越高，由于對雷擊的防護措施不力或存在認(rèn)識上的偏差，往往起不到應(yīng)有的防護效果，機房遭受到雷擊頻繁發(fā)生。特別是在雷雨季節(jié)，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一些電子電氣設(shè)備受到雷擊的干擾，有些遭雷擊而燒毀，造成直接經(jīng)濟損失。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷防護要引起足夠重視，做到有備無患，對防雷設(shè)施進行整改，做好整體防護措施，才能更好地維護機房的安全運行。

二、解決方案 建筑物直擊雷防護 按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的要求，重要計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機房所在大樓為第二類或第三類防雷建筑物，一般都按要求建設(shè)有防雷設(shè)施，如大樓天面的避雷網(wǎng) ( 帶 ) 、避雷針或混合組成的接閃器等，這些接閃器通過大樓立柱基礎(chǔ)的主鋼筋，將強大的雷電流引入大地，形成較好的建筑物防雷設(shè)施。計算機系統(tǒng)設(shè)置在建筑物內(nèi)，受建筑物防雷系統(tǒng)保護，直擊雷直接擊中計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可能性就非常小，因此通常不必再安裝防護直擊雷的設(shè)備。 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)感應(yīng)雷防護 感應(yīng)雷由靜電感應(yīng)產(chǎn)生，也可由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，形成感應(yīng)雷電壓的機率很高，對建筑物內(nèi)的低壓電子設(shè)備造成較大的威脅。

計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷工作重點是防止感應(yīng)雷入侵。入侵計算機系統(tǒng)的雷電過電壓過電流主要有以下三個途徑：

(1) 由交流電源供電線路入侵 計算機系統(tǒng)的電源由室外架空電力線路輸入室內(nèi)，架空電力線路可能遭受直擊雷和感應(yīng)雷;直擊雷擊中高壓電力線路，經(jīng)過變壓器耦合到 380V 低壓側(cè)，入侵計算機供電設(shè)備;另外低壓線路也可能被直擊雷擊中或感應(yīng)出雷電過電壓。在 220V 電源線上出現(xiàn)的雷電過電壓平均可達 10000V ，對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可造成毀滅性打擊。

(2) 由計算機通信線路入侵 由計算機通信線路入侵分為三種情況。 情況一：當(dāng)?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r，強雷電壓將鄰近土壤擊穿，雷電流直接入侵到電纜外皮，進而擊穿外皮，使高壓入侵線路。 情況二：雷云對地面放電時，在線路上感應(yīng)出上千伏的過電壓，擊壞與線路相連的電氣設(shè)備，通過設(shè)備連線侵入通信線路。這種入侵沿通信線路傳播，涉及面廣，危害范圍大。 情況三：若通過一條多芯電纜連接不同來源的導(dǎo)線或者多條電纜平行鋪設(shè)時，當(dāng)某一導(dǎo)線被雷電擊中時，會在相鄰的導(dǎo)線感應(yīng)出過電壓，擊壞低壓電子設(shè)備。

(3) 地電位反擊電壓通過接地體入侵 雷擊時強大的雷電流經(jīng)過引下線和接地體泄入大地，在接地體附近放射型的電位分布，若有連接電子設(shè)備的其它接地體靠近時，即產(chǎn)生高壓地電位反擊，入侵電壓可高達數(shù)萬伏。建筑物防直擊雷的避雷引入了強大的雷電流通過引下線入地，在附近空間產(chǎn)生強大的電磁場變化，會在相鄰的導(dǎo)線(包括電源線和信號線)上感應(yīng)出雷電過電壓，因此建筑物避雷系統(tǒng)不但不能保護計算機系統(tǒng)，反而可能引入了雷電流。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等設(shè)備的集成電路芯片耐壓能力很弱，通常在 100V 以下，因此必須建立多層次的計算機防雷保護系統(tǒng)，層層防護，確保計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。

2. 解決方案

( 1 )對于雷電磁場的影響，主要是直擊雷擊中機房大樓時，雷電流在建筑物的內(nèi)部分布直接影響到計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備，特別是對電磁干擾敏感的計算機及網(wǎng)絡(luò)通信終端設(shè)備。合理選擇機房的位置及機房內(nèi)設(shè)備的合理布局可有效的減少雷害。

( 2 )在供電系統(tǒng)及計算機網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的接口處安裝電涌保護器 SPD ，并對出入機房纜線采取屏蔽、接地，實現(xiàn)等電位連接等措施，可有效減少雷擊過電壓對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的侵害。

( 3 )機房采用聯(lián)合接地可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網(wǎng)是有效防雷的關(guān)鍵。機房的聯(lián)合地網(wǎng)通常由機房建筑物基礎(chǔ)(含地樁)、環(huán)形接地(體)裝置、工作(電力變壓器)地網(wǎng)等組成。對于敏感的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的防雷，接地系統(tǒng)的良好與否，直接關(guān)系到防雷的效果和質(zhì)量。如果地網(wǎng)不合要求，應(yīng)改善地網(wǎng)條件，適當(dāng)擴大地網(wǎng)面積和改善地網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使雷電流盡快地泄放，縮短雷電流引起的高過電壓的保持時間，以達到防雷要求。

三、實例

1. 基本情況 某公司機房，在公司所在大樓三樓，大樓已有避雷針、避雷帶等外部防雷設(shè)施;計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的供電系統(tǒng)由市電三相低壓電源供電，機房供電電源由配電室配電柜直供大樓配電箱，由大樓配電箱至機房配電箱供給 UPS 電源設(shè)備;機房計算機網(wǎng)絡(luò)通信線進出采用 UTP 雙絞線纜，通訊專線的線路采用語音電纜線，衛(wèi)星饋線采用 BNC 接口同軸電纜;機房接地利用建筑接地網(wǎng)。

2. 方案設(shè)計 機房所在大樓已有避雷針、避雷帶等外部防雷設(shè)施，不再作外部防雷補充設(shè)計。計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護按 A 類要求設(shè)計，供電系統(tǒng)采取 3~4 級浪涌保護器( SPD )(以下簡稱防雷器)進行保護。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)采取精細(xì)保護，對于進出保護區(qū)的電纜、電線在進入保護區(qū)時適當(dāng)安裝信號接口電涌保護器( SPD )。

機房實行聯(lián)合接地，建立合格的接地系統(tǒng)，對進出保護區(qū)界面的管、線、槽實行等電位連接。有效地將雷電過電壓降低到設(shè)備能夠承受的水平。

設(shè)計內(nèi)容主要包括：

(1) 機房設(shè)備瞬態(tài)過電壓保護的設(shè)計;

(2) 機房等電位連接的設(shè)計;

(3) 接地網(wǎng)制作設(shè)計。

3. 機房電源設(shè)備瞬態(tài)過電壓保護 計算機網(wǎng)絡(luò)機房作為一個欲保護的區(qū)域，從 EMC (電磁兼容)的觀點來看，由外到內(nèi)可分為幾級保護區(qū)。建筑物大樓外部是直接雷的區(qū)域，在這個區(qū)域內(nèi)的設(shè)備最容易遭受損害，危險性最高，是暴露區(qū)，為 0 區(qū);建筑物內(nèi)部到機房所處的位置為非暴露區(qū) , 可將其分為 1 區(qū)、 2 區(qū)，越往內(nèi)部，危險程度越低。電源線路是雷電過電壓侵入的主要途徑之一。

從總配電室變壓器低壓輸出端到機房設(shè)備端，必須實行分級保護，將雷電過電壓降低到設(shè)備能夠承受的水平。

電源避雷器的配置

(1) 總低壓配電室的總配電柜電源輸出端配置三相箱式電源避雷器 1 臺，作為第一級防雷保護。標(biāo)稱放電電流選用 50 ～ 100kA ，預(yù)防直擊雷。

(2) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所在建筑樓層總配電箱電源引入端配置箱式電源避雷器，作為第二級防雷保護。配置三相箱式避雷器，標(biāo)稱放電電流選用 40kA ，預(yù)防感應(yīng)雷擊或操作過電壓。

(3) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機房配電箱電源引入端配置電源避雷器，作為第三級防雷保護。配置單相箱式避雷器，標(biāo)稱放電電流選用 20kA ，預(yù)防感應(yīng)雷擊或操作過電壓。

(4) 重要網(wǎng)絡(luò)機柜或設(shè)備端采用模塊式電源避雷器，作為第四級防雷保護。標(biāo)稱放電電流選用 5kA ，預(yù)防感應(yīng)雷擊或操作過電壓。 數(shù)據(jù)(信號)通信接口避雷器的配置 根據(jù)通信設(shè)備的具體情況，主要考慮由室外引入的數(shù)據(jù)(語音)或視頻信號線路的防雷保護。避雷器主要串接在線路的兩端設(shè)備的接口處。

(1) 服務(wù)器 100M 輸入端口處安裝單口 RJ45 端口信號避雷器，以保護服務(wù)器。

(2)24 口網(wǎng)絡(luò)交換機串聯(lián) 24 口的 RJ45 端口信號避雷器，避免因雷擊感應(yīng)或電磁場干擾沿雙絞線竄入而毀壞設(shè)備。

(3) 在 DDN 專線接收設(shè)備上安裝單口 RJ11 端口信號避雷器，保護 DDN 專線上的設(shè)備。

(4) 在衛(wèi)星接收設(shè)備前端安裝同軸端口天饋線避雷器，以保護接收設(shè)備。

4. 等電位連接設(shè)計 在機房做一個接地總匯流排，使交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地共用一組接地裝置。機房接地匯流排盡量安裝在防靜電地板下隱蔽處。將所有進入大樓的通信電纜及線纜用金屬管道進行屏蔽，并將所有的金屬管道(包括水管、煤氣管及各種屏蔽管道)在進入大樓之前，就近接地。采用聯(lián)合接地網(wǎng)，目的是消除各地網(wǎng)之間的電位差，保證設(shè)備不因雷電的反擊而損壞。

5. 接地網(wǎng)制作設(shè)計 接地是避雷技術(shù)非常重要的環(huán)節(jié)之一，無論是直擊雷或感應(yīng)雷，最終都是把雷電流引入大地。因此，對于敏感的數(shù)據(jù)(信號)通信設(shè)備而言，沒有合理而良好的接地系統(tǒng)是不能可靠避雷的。因此，對接地電阻 >1Ω 的大樓地網(wǎng)，需按照規(guī)范要求整改，以提高機房接地系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)具體情況，通過沿機房大樓建立不同形式的接地網(wǎng)(包括水平接地體、垂直接地體)來擴大接地網(wǎng)的有效面積和改善地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。

基本要求如下：

( 1 )在大樓周圍做接地網(wǎng)，用較少的材料和較低的安裝成本，完成最有效的接地裝置;

( 1 )接地電阻值要求 R < 1Ω ;

( 2 )接地體應(yīng)離機房所在主建筑物 3~5m 左右設(shè)置;

( 3 )水平和垂直接地體應(yīng)埋入地下 0.8m 左右，垂直接地體長 2.5m ，每隔 3~5m 設(shè)置一個垂直接地體;

( 4 )垂直接地體采用 50×50×5mm 的熱鍍鋅角鋼，水平接地體則選 50×5mm 的熱鍍鋅扁鋼;

( 5 )在地網(wǎng)焊接時，焊接面積應(yīng) ≥6 倍接觸點，且焊點做防腐蝕防銹處理;

( 6 )各地網(wǎng)應(yīng)在地面下 ~0.8m 處與多根建筑立柱鋼筋焊接，并作防腐蝕、防銹處理;

( 7 )土壤導(dǎo)電性能差時采用敷設(shè)降阻劑法，使接地電阻 ≤1Ω ;

( 8 )回填土必須是導(dǎo)電狀態(tài)較好的新粘土;

( 9 )與大樓基礎(chǔ)地網(wǎng)多點焊接，并預(yù)留接地測試點。 以上是一種傳統(tǒng)的廉價實用的接地方式，根據(jù)實際情況，接地網(wǎng)材料也可以選用新型技術(shù)接地裝置，如免維護電解離子接地系統(tǒng)、低電阻接地模塊、長效銅包鋼接地棒等等。 四、結(jié)束語 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對雷電過壓的防護要求比較高，對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行防雷設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)機房所在的地理環(huán)境進行綜合考慮，經(jīng)過合理的雷電風(fēng)險分析，針對雷害入侵機房設(shè)備的主要來源，進行整體防護，并根據(jù)現(xiàn)有的一些成熟的防雷技術(shù)經(jīng)驗，采取經(jīng)濟有效的防護措施，保障計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

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審核編輯：湯梓紅