控制信号防雷(机房防雷及安全接地系统解决方案)

Posted 2023-05-27

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控制信号防雷(机房防雷及安全接地系统解决方案)

前言
大家好，我是林总，咨询机房防雷及接地方案，今天分享一套解决方案，仅供参考学习。
正文
机房防雷及安全接地系统

1、概述

随着科学技术的迅猛发展，设备电子化的步伐在不断地加快，电子设备（包括计算机）已被广泛地应用于各行各业中，人类对电子设备尤其是计算机设备的依赖越来越严重。而电子元器件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势，对设备与网络的安全运行造成严重威胁。

雷电是一种随机的自然现象，它具有极大的破坏力，对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。随着电子技术的快速发展，集成电路对电压和电流脉冲的敏感程度越来越高。特别是近两年，全球气候不稳定，雷电灾害较以往更加频繁。除了直接雷击的影响外，90％以上是由于感应雷击造成的。雷电引起的冲击电压和电流成为网络设备损坏、人员伤亡、通信中断的又一主要因素。所以，建立一整套完善而又易于操作的防雷系统，以保证电子设备和人身的安全是十分必要的。

接地系统是涉及多方面的综合性信息处理工程,是计算机机房建设中的一项重要内容，不仅影响到计算机设备本身的正常运行，而且还直接关系到计算机设备和工作人员的安全。接地系统是否良好是衡量一个机房建设质量的关键性问题之一。

计算机接地系统是为了消除公共阻抗的耦合，防止寄生电容耦合的干扰，保护设备和人员的安全，保证计算机系统稳定可靠运行的重要措施。如果接地与屏蔽正确的结合起来，是在抗干扰设计上最经济而且效果最显著的一种，因此，为了能保证计算机系统安全、稳定、可靠的运行，保证设备、人身的安全，针对不同类型计算机的不同要求，应设计相应的接地系统。

2、机房电源系统防雷设计

防止由电源线侵入的感应雷破坏机房信息系统，应在电源线路引入的配电箱处装设过电压保护器。

主级防雷：在机房配电箱电源进线处安装高容量防雷器，当感应雷袭来时，主级防雷器可迅速被击穿，将雷击高压浪涌就近泄入大地，从而保护机房设备。

次级防雷：为了防止雷电残压侵入设备，在设备电源线进线处安装小容量防雷器或防雷插座，可进一步减小感应雷电的影响，保护电子设备免受损坏。

3、机房信号系统防雷设计

信号防雷器安装在各类信号线入端，用于保护与通讯网络、数据网络和计算机网络相连接的重要设备。所有信号防雷器都采用了无放射性三极放电管与快速箝位二极管相结合的两级保护技术，使得：

放电容量（非破坏性）在8/20us波中>5KA；

保护反应时间<1ns；

在持续性故障时具有失效保护短路功能；

由于采用三极放电管，三极同时放电特性保证即使在接地不良的情况下也能提供有效保护。它们能够承受不断的浪涌冲击波而不会损坏，在下列情况下，它们会安全断开：

长时间持续过压；

异常强烈的雷电冲击；

在数据处理设备的防雷保护方面，我们必须考虑网络的两个显著特点，即：

极低的工作电压

很高的传输频率

4.为了使防雷器最好地起到保护作用，安装信号防雷器时必须考虑所有的系统特征：

防雷器装置接地：保护装置必须尽可能短的路径，通过具有足够的截面的导体连接至接地网络；

接地/屏蔽网络：所有设备的电气接地端必须互相连接，以限制电位差；

防雷器与被保护设备的相对位置：应与设备有几米的距离，或在设备进线的入口处；

防雷器的连接：按规定方向连接进线（或电缆）和被保护的出线（或设备）；屏蔽层不应构成接地网络。

5.设备电力线另外加装保护：

针对具体设备保护，应该考虑以下参数：

被保护设备的线对数目；

线路类型及保护级别；

接线方式：通常有绕线式、卡线式、RJ11或RJ45和螺丝紧固式几种。

具体安装方法：

1.机房所有通过该防雷区界面的金属物做等电位连接。

2.电源系统防雷击电磁脉冲设施：在配电柜总输入和UPS前端进线及出线处。机柜末端加一级防雷，大楼总配电柜进线处加装一级防雷，具体接线见电气设计图纸。

3.所有信号防雷器须满足以下条件：

1).放电容量（非破坏性）在8/20us波中>5KA；

2).保护反应时间<1ns；

3).在持续性故障时具有失效保护短路功能。

4).在下列情况下，它们要安全断开：

3.1长时间持续过压

3.2异常强烈的雷电冲击

4.金属槽（管）两端及中间每隔5米应接地；机房内金属门、窗及其金属构件等，均应可靠接地。

4、接地系统构成及其要求

机房或设备间的接地，按其不同的作用分为直流工作接地、交流工作接地、安全保护接地。此外，为了防止雷电的危害而进行的接地，叫做防雷保护地；为了防止可能产生或聚集静电荷而对用电设备等所进行的接地，叫做防静电接地；为了实现屏蔽作用而进行的接地，叫做屏蔽接地或隔离接地。

埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体称为接地体。从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体称为接地线。接地体和接地线统称为接地装置。在接地装置中，用按地电阻来表示与大地结合好坏的指标。上列各种接地的接地电阻值，在国家标准《计算站场地技术要求》及《数据中心设计规范》（GB50174—2017）规定：电子计算机机房接地装置的设置应满足人身的安全及电子计算机正常运行和系统设备的安全要求，计算机机房应采用下列四种接地方式：

交流工作接地，接地电阻应不大于4Ω；

安全保护接地，接地电阻应不大于4Ω；

直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定，一般不大于1Ω；

防雷接地，应按现行国家标准《建筑防雷设计规范》执行。

5、接地要求

在距接地体30m以内，接地导线用直径为4mm的外包绝缘套的多股铜线缆。若距接地体超过30m时，接地电缆的直径应参考表的数值。接地距离与导线直径的关系：

距离/m	导线直径/mm	电缆截面积/m2
≤30	4.0	12
30~48	4.5	16
48~78	5.6	25
76~106	6.2	30
106~122	6.7	35
122~150	8.0	50
151~300	9.8	75

设备柜中的每个配线架（柜）均要可靠地接到配线架（柜）的接地排上，其接地导线应大于2.5mm2，接地电阻要小于1W。屏蔽通道与有源设备互连之间接地关系如图：

机柜接地结构图