郑州网络机房防雷接地工程的技术应用

一、引文
　　雷电灾害是一种目前人类还无法抗拒的严重自然灾害，雷电造成人员伤亡及设备损坏的事件屡有发生。随着我国信息化建设进程的加快，计算机网络应用日益广泛，特别是综合业务系统的上线运行，实现业务数据扁平化管理，对计算机网络的安全稳定提出了极高的要求，各级行计算机机房作为数据的处理和枢纽中心，成为信息系统中重点保护对象，而计算机中心机房设备多，电源线、通讯线、数据线互相交叉，又极易遭受感应雷击，所以机房防雷问题是系统集成中必须重点考虑的问题，下面就机房防雷接地结合本人实际应用进行简要论述分析。
　　
　　二、机房防雷原则：
　　将绝大部分雷电流直接引入地下泄散（外部保护）；阻塞沿电源线或数据线、信号线引入的过电压波危害设备（内部保护及过电压保护）；限制被保护设备上浪涌过电压幅值（过电压保护）。以上三道防线，互相配合，各行其责，缺一不可，我们在作保护时，充分利用该建筑物本身外部防护设施，而严密考虑机房内的防护要素，在此也只是重点讨论机房内的防护要素。
　　
　　三、雷电的种类：
　　1.
直击雷
　　雷电直接击中设备所在建筑物或设备连接线路并经过网络设备入地的雷击过电流称为直击雷，直击雷蕴含极大的能量，电压峰值可达5000KV，具有极大的破坏力，如建筑物直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种破坏性影响：
　　A、巨大的雷电流在数微秒时间内流入下地，使地电位迅速抬高，造成反击事故，危害人身安全和设备安全。
　　B、雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压从而对设置产生毁灭性的破坏。
　　C、雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。
　　2.
传导雷
　　过处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内，损坏电气设备。
　　3.
感应雷
　　雷电电流产生的强大电磁场经导体感应出的过电压、过电流所形成的雷击称为感应雷，通过电力线路、信号馈线感应雷电压入侵计算机网络系统，极高的脉冲电压，峰值可达50KV，从而造成网络系统设备的大面积损坏。
　　
　　四、雷电侵害网络设备的几种途径：
　　雷电对计算机网络系统的入侵主要有以下三个途径：

　　（1）直击雷经过建筑物接闪器（富兰克林避雷针、避雷带）入地泄放雷电流，导致数万伏的地网地电位，通过设备接地线入侵网络设备形成地电位反击。

　　（2）雷电流沿建筑物避雷引下线入地时，在引下线周围产生强磁场，从而在引下线周围的金属管（线）上经感应而产生过电压，通过网络系统的电力或信号线入侵网络系统。

　　（3）进出建筑物的电源线或通信线等在大楼外受直接雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线路窜入，侵害网络设备。

　　由此可见，雷电主要是通过供电电源线路、通信线路及接地系统入侵计算机网络系统。因而网络系统的防雷主要是针对上述三种可能进行雷电防护，通过增加各级防雷设施，尽可能地防御和减轻雷电灾害对计算机网络系统造成的损害。
　　
　　五
、防雷的措施
　　由于计算机网络设备一般放置在建筑物内的计算机机房内，建筑物通常都有防直击雷的避雷设施，一般情况下，网络设备受到建筑物防雷设施防直击雷的保护，处于雷电的非暴露区，因而遭受直击雷的可能性相对较小，而遭受感应雷的概率则较高，因而计算机网络系统考虑更多的是感应雷及雷电波入侵的防护问题。
　　1、
电源系统的防雷
　　根据中华人民共和国国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）要求，为防止由电源线侵入的感应雷破坏机房信息系统，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，当感应雷袭击时，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。
　　2、信号系统的防雷
　　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。所有信号防雷器可采用无放射性三级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8/20μS波中>5KA
　　保护反应时间<1ns
　　在持续性故障时具有失效性保护短路功能
　　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：
　　A、长时间持续过压
　　B、异常强烈的雷电冲击
　　C、在数据处理设备的防雷保护方面，我们考虑到了网络的两个显著特点，即：极低的工作电压很高的传输频率
　　为了使防雷器最好地起到保护作用，安装信号防雷器时我们应考虑所有的系统特征：
　　A、防雷器装置接地：保护装置采用尽可能短的路径，通过具有足够的截面的导体连接至接地网络。
　　B、接地、屏蔽网络：所有设备的电气接地端互相连接，以限制电位差。
　　C、防雷器与被保护设备的相对位置：与设备有3米的距离，或在设备进线的入口处。
　　D、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）；屏蔽层不构成接地网络。
　　E、对设备电力线另外加装保护：
　　针对具体设备保护，考虑被保护设备的线对数目、线路类型及保护级别、接线方式时：通常有绕线式、卡线式、RJ11或RJ45和螺丝紧固式等几种。
　　3、机房接地系统
　　接地系统是涉及多方面的综合信息处理工程，是防雷系统的一部份，是计算机机房主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一，一般在机房设计中会采用到独立的直流地，交流工作地和防雷保护地，直流地和防雷保护地之间的距离应大于10米，直流地的接地电阻应小于2Ω，交流工作地的接地电阻应小于4Ω并使防雷保护地的接地电阻小于10Ω。
　　接地系统由接地线和接地体组成。接地线是电气设备接地部分与接地体连接用的金属导线；接地体则是直接与大地接触的金属导体组。
接地线采用一定截面积的扁铁或铜线，在一般系统方案设计中常采用3X20MM的铜排。
　　接地将避雷系统独立，信号地、感应地、电源地重复另设。重复地由接地体、接地引入线、汇流排、接地配线组成。接地体可根据当地实际情况选用水平铺设、垂直打桩两种方法，再根据土壤情况调整尺寸大小，改换土壤和加长效降阻剂（WJD01Z），使接地电阻符合小于2欧姆的要求。
　　接地体一般采用10*60MM的铜板，每根约长2.5米，顶端距地面约1米且在冻土层下：顶端再用铜板全部焊接起来，构成一个统一的接地系统，接地引线与铜板紧固连接可如图：