機(jī)房電源防雷保護(hù)方案

1、機(jī)房電源防雷保護(hù)方案概述： 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，以及生產(chǎn)、管理、科研、教學(xué)的電腦化、智能化，大量微電子設(shè)備組成的信息系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。與此同時(shí)，雷電破壞信息系統(tǒng)的災(zāi)害也隨之增多。其原因是，微電子器件具有在高電壓沖擊下失去半導(dǎo)體、絕緣體物理特性的特點(diǎn)，而雷電現(xiàn)象是自然條件下形成高電壓的主要因素。因此，防雷保護(hù)已成為信息系統(tǒng)不可缺少的組成部分。雷災(zāi)分析： 雷電是帶電雷云對(duì)雷云或?qū)Φ孛娣烹姷奈锢憩F(xiàn)象。導(dǎo)致雷電災(zāi)害發(fā)生，可歸納為四種情況，即：直擊雷、雷電感應(yīng)、雷電磁脈沖、雷電反擊。 直擊雷： 直擊雷是指雷云直接對(duì)地面放電的物理現(xiàn)象。地面受到直擊雷雷擊，雷擊地點(diǎn)將產(chǎn)生瞬時(shí)大電流，若不能將雷電流及時(shí)釋

2、放，受雷擊的物體瞬間產(chǎn)生大熱量，造成物體膨脹、熔化、燃燒、爆炸等損壞。人員受到直擊雷雷擊，會(huì)導(dǎo)致傷亡。用于供電、通訊的金屬線路受到直擊雷雷擊，雷電流沿線路傳播，將會(huì)損壞線路兩端的電氣設(shè)備。 建筑物防雷就是防直擊雷。構(gòu)成建筑物防雷的核心裝置是接閃器、引下線和接地裝置三部分。接閃器是指避雷針、避雷帶等能夠直接接受雷擊的裝置；引下線是指連接接閃器與接地裝置的金屬體；接地裝置是將雷電流有效地流入大地的裝置。 若建筑物防雷設(shè)施不夠完善，直擊雷將會(huì)導(dǎo)致建筑物受損，同時(shí)，危及人員安全。即使建筑物防雷設(shè)施相對(duì)完善，流過(guò)引下線的雷電流形成的雷電磁場(chǎng)，也會(huì)干擾建筑物內(nèi)設(shè)備與線路，造成設(shè)備損壞。 雷電感應(yīng)： 雷電感

3、應(yīng)是指當(dāng)天空有帶電荷的雷云出現(xiàn)時(shí)，地面上金屬線路、金屬物等受雷云靜電感應(yīng)作用而帶上與雷云相反的電荷。當(dāng)雷擊發(fā)生后，雷云電荷通過(guò)閃擊迅速消失。地面上金屬線路、金屬物被感應(yīng)上的電荷成為不平衡的多余電荷。金屬線路上的感應(yīng)電荷沿線路傳播，使線路出現(xiàn)高電壓脈沖。金屬物上的感應(yīng)電荷，若不能及時(shí)消失，將會(huì)出現(xiàn)對(duì)外放電現(xiàn)象，形成火花。 雷電磁脈沖： 雷電磁脈沖是指由于雷電流有極大的峰值和陡度，雷電閃擊瞬間，在所發(fā)生區(qū)域內(nèi)，瞬時(shí)形成雷電磁場(chǎng)。在變化的雷電磁場(chǎng)作用下，區(qū)域內(nèi)所有金屬線路感應(yīng)上瞬時(shí)高電壓與大電流。 一般情況下，供電、通訊線路受到雷電感應(yīng)、雷電磁脈沖影響而形成的雷電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及直擊雷形成的雷電流強(qiáng)度大，

4、但雷電感應(yīng)、雷電磁脈沖發(fā)生的幾率卻比直擊雷發(fā)生的幾率高得多。因?yàn)橹睋衾字话l(fā)生在雷云對(duì)地面閃擊的一個(gè)點(diǎn)上，而雷電感應(yīng)、雷電磁脈沖發(fā)生在雷電閃擊點(diǎn)周?chē)囊粋€(gè)非常大的空間區(qū)域內(nèi)。 雷電反擊： 雷電反擊是指接受雷擊的某些金屬物體（包括接閃器、引下線、接地裝置）在接閃瞬間與大地間存在很高的電壓，這個(gè)帶電金屬物體與它附近金屬物體發(fā)生的閃絡(luò)現(xiàn)象。 建筑物防雷裝置受到雷擊時(shí)，雷電流沿著防雷裝置（接閃器、引下線和接地裝置）泄入大地，在此瞬間，防雷裝置具有高電位。若建筑物內(nèi)外的電氣設(shè)備、線纜、金屬管道等未與防雷裝置做等電位連接，且絕緣距離不夠，它們之間就會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象，可引起電氣設(shè)備絕緣性能損壞、金屬管燒穿等，甚

5、至引起火災(zāi)、爆炸及人身傷亡?；痉览状胧?國(guó)際電工協(xié)會(huì)針對(duì)設(shè)備防雷保護(hù)，提出了分流、均壓、屏蔽、接地四大要素。 分流：共同分擔(dān)，減少局部雷電流強(qiáng)度； 均壓：減少雷電流在兩者之間產(chǎn)生的電位差； 屏蔽：減少雷電電磁場(chǎng)干擾； 接地：釋放雷電流入大地。 依據(jù)國(guó)家建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50057-94）（2000年版），針對(duì)信息系統(tǒng)的具體情況，提出如下基本防雷措施： 1 建筑物防雷：要求符合第二類(lèi)防雷建筑物的防雷措施。2建筑物屏蔽：將建筑物所有金屬構(gòu)件（樓板水平鋼筋網(wǎng)、剪力墻鋼筋網(wǎng)、金屬支撐物、金屬框架、金屬管道等）全部電氣連接，并與防雷引下線多點(diǎn)連接，形成法拉第籠式結(jié)構(gòu)。 3共用接地：防直擊雷、

6、防雷電感應(yīng)、電氣設(shè)備、信息系統(tǒng)等共用同一個(gè)接地裝置，工頻接地電阻不大于1。共用接地相對(duì)于獨(dú)立接地而言，能夠避免雷電反擊。 4等電位連接：進(jìn)入建筑物的金屬導(dǎo)電物（供電線路、通訊線路、金屬管道等），在建筑物防雷分區(qū)的界面處，與接地系統(tǒng)做等電位連接。防雷分區(qū)是依據(jù)建筑物是否可能受到直擊雷，雷電磁場(chǎng)強(qiáng)度是否衰減，雷電磁場(chǎng)強(qiáng)度是否第二次衰減，雷電磁場(chǎng)強(qiáng)度是否第三次衰減等依次下去，劃分為L(zhǎng)PZ0A區(qū)、LPZ0B區(qū)、LPZ1區(qū)、LPZ2區(qū)、LPZ3區(qū)等。供電線路、通訊線路可采用過(guò)壓保護(hù)器實(shí)現(xiàn)與地線之間的等電位連接。 5機(jī)房設(shè)置與合理布線：當(dāng)建筑物采用法拉第籠式結(jié)構(gòu)時(shí)，頂樓層下數(shù)第四層及以下樓層的引下線可能分

7、配雷電流的比例系數(shù)最小。因此，這些樓層由于引下線引導(dǎo)雷電流時(shí)所產(chǎn)生的雷電磁場(chǎng)強(qiáng)度也最小。所以，機(jī)房及貴重電氣設(shè)備應(yīng)設(shè)置在建筑物頂樓層下數(shù)第四層以下，越低越好。建筑物內(nèi)設(shè)備安裝位置，應(yīng)與外墻保持一定距離（安全距離可參照規(guī)范計(jì)算）。供電線路、通訊線路、等電位連接線（含引下線）須平行敷設(shè)，各線路之間必須保持一定距離。 6線路屏蔽與接地：在戶外埋地或架空敷設(shè)的供電、通訊金屬線路，必須采用屏蔽線，屏蔽保護(hù)層至少在兩端分別接地。用于屏蔽線路的金屬管、金屬槽，必須電氣連通，并至少在兩端分別接地。供電、通訊線路中暫未使用的線路，在兩端分別接地。供電線路必須配保護(hù)接地線（PE線），并在兩端分別接地。鎧裝光纖，須

8、將金屬加強(qiáng)芯兩端分別接地。 7信息系統(tǒng)接地方法：避免共用接地可能對(duì)信息系統(tǒng)形成干擾，信息系統(tǒng)接地可采用星型接地法（S型接地法）、網(wǎng)型接地法（M型接地法）的組合方式。 8 安裝電子避雷器：安裝電子避雷器可抑制供電、通訊線路引入的雷電流或工業(yè)浪涌，避免設(shè)備過(guò)電壓損壞。同時(shí)，安裝電子避雷器可實(shí)現(xiàn)供電、通訊線路的等電位連接。系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)： 將以上“基本防雷措施”劃分為兩個(gè)部分，一個(gè)部分與樓房建筑密切相關(guān)，包括：“建筑物防雷、建筑物屏蔽、共用接地、等電位連接”四項(xiàng)。另一個(gè)部分與信息系統(tǒng)安裝密切相關(guān)，包括：“機(jī)房設(shè)置與合理布線、線路屏蔽與接地、信息設(shè)備接地方法、安裝電子避雷器”四項(xiàng)。以下針對(duì)與信息系統(tǒng)安裝

9、密切相關(guān)的部分，提出信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)方案。具體如下： 1機(jī)房設(shè)備安裝： 機(jī)房設(shè)在地下一層或相對(duì)低層，至少?gòu)慕ㄖ锾烀鏀?shù)起4層以下，越低越好； 機(jī)房設(shè)備安裝在機(jī)房中央，遠(yuǎn)離外墻面0.5米以上（須根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)具體計(jì)算），越遠(yuǎn)越好。 2線路敷設(shè)： 采用屏蔽線管、屏蔽線槽走線時(shí)，應(yīng)保證屏蔽層的電氣連續(xù)性，并且至少在兩端分別接地； 采用非屏蔽線管、非屏蔽線槽走線時(shí)，戶外電源線、信號(hào)線必須采用屏蔽線，并且屏蔽層至少在兩端分別接地； 戶內(nèi)敷設(shè)的線路，應(yīng)避免強(qiáng)電、弱電、等電位連接線交叉敷設(shè)，平行敷設(shè)時(shí)，保持強(qiáng)電、弱電、等電位地線間的距離30cm以上，越遠(yuǎn)越好； 鎧裝銅線、鎧裝光纖等，必須將鎧層或鎧線在兩端

10、分別接地。 3地線布置： 由建筑物總接地端，引25平方毫米或以上塑皮銅線入機(jī)房，設(shè)置機(jī)房等電位連接端點(diǎn)； 機(jī)房等電位接地端點(diǎn)分別與機(jī)房均壓接地帶、防靜電地板、機(jī)柜、機(jī)箱、防雷等連接； 機(jī)房以外設(shè)備，若采用機(jī)房集中供電方式，配電線路必須配有保護(hù)接地線（PE線），并且保護(hù)接地線至少在兩端分別接地。 4 避雷器安裝： 在建筑物總電源開(kāi)關(guān)處，安裝B類(lèi)電源避雷器，做為電源系統(tǒng)的第一級(jí)防雷保護(hù)； 在建筑物各樓層分電源開(kāi)關(guān)處，安裝C類(lèi)電源避雷器，做為電源系統(tǒng)的第二級(jí)防雷保護(hù)； 在機(jī)房電源開(kāi)關(guān)處，安裝C類(lèi)電源避雷器，做為電源系統(tǒng)的第三級(jí)防雷保護(hù)。 防雷設(shè)計(jì)： 1.建筑物防雷： 略。 2.供電系統(tǒng)防雷： 供電系

11、統(tǒng)實(shí)施多級(jí)防雷保護(hù)。即：在電源線路進(jìn)入建筑物的總電源開(kāi)關(guān)處，安裝B類(lèi)電源避雷器，作為第一級(jí)防雷保護(hù)；在電源線路分配到各樓層或是機(jī)房電源開(kāi)關(guān)處的分電源開(kāi)關(guān)處，安裝C類(lèi)電源避雷器，作為第二級(jí)防雷保護(hù)；在需防雷保護(hù)設(shè)備電源前端，安裝D類(lèi)電源避雷器，作為第三級(jí)防雷保護(hù)。 供電線路防雷保護(hù)直接關(guān)系到室內(nèi)強(qiáng)電設(shè)備的防雷與過(guò)電壓保護(hù)，也關(guān)系到信息系統(tǒng)設(shè)備的防雷與過(guò)電壓保護(hù)。 據(jù)國(guó)際電工協(xié)會(huì)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，信息系統(tǒng)雷災(zāi)70是因供電線路引入高壓雷電流所至。實(shí)施三級(jí)防雷保護(hù)的目的是：第一級(jí)B類(lèi)電源避雷器通流容量非常大，能夠防止直擊雷與任何雷電感應(yīng)、雷電磁脈沖，使電源線路引入的大部分雷電流泄入大地；第二級(jí)C類(lèi)電源

12、避雷器通流容量相對(duì)較大，能夠抑制電源線路第一級(jí)防雷保護(hù)后的剩余電壓，進(jìn)一步降低電源線路上的電壓峰值與減少電源線路上的雷電流強(qiáng)度；第三級(jí)D類(lèi)電源避雷器是針對(duì)信息系統(tǒng)的機(jī)房設(shè)備防雷保護(hù)，這項(xiàng)設(shè)計(jì)主要考慮到信息系統(tǒng)的重要性與抵抗雷電壓的脆弱性等原因。 注意：電源避雷器的連接導(dǎo)線要求盡量短與直，長(zhǎng)度不宜大于0.5m，也可以采用V型接線方法，盡量減少連接線路形成的感抗與阻杭。避雷器選型：B類(lèi)電源避雷器，電源第一級(jí)防雷器(安裝在總電源)型號(hào)：JL360-B420通流容量：80KA（8/20S）額定電壓(最大持續(xù)運(yùn)行電壓) Uc：385V/500V-電壓保護(hù)級(jí)別(1.2/50) Up：4kV工作溫區(qū)：-40

13、+80響應(yīng)時(shí)間：100ns主要功能：電源第一級(jí)保護(hù)，防直擊雷安裝方法：并聯(lián)在相線、零線與地線之間安裝導(dǎo)體截面：最小10mm2單股線、最大50mm2多股線/35 mm2單股線C類(lèi)電源過(guò)壓保護(hù)器，電源第二級(jí)防雷器(安裝在樓層開(kāi)關(guān)處)型號(hào)：JL360-C385通流容量：40KA（8/20S）響應(yīng)時(shí)間：25ns額定電壓(最大持續(xù)運(yùn)行電壓) Uc：385V/500V-標(biāo)稱(chēng)放電電流(8/20) isn：20kA最大放電電流(8/20) Imax：40kA電壓保護(hù)級(jí)別：5kA(8/20)時(shí)1.5kV；isn時(shí)1.75kV響應(yīng)時(shí)間tA：25ns工作溫區(qū)：-40+80安裝導(dǎo)體截面：最小1.5mm2單股線最大35mm2多股線/25 mm2單股線安裝支架：35mm寬電氣安裝導(dǎo)軌D類(lèi)電源過(guò)壓保護(hù)器(安裝在機(jī)房總開(kāi)關(guān)處)型號(hào)：JL360-D220/24響應(yīng)時(shí)間：25ns額定電壓(最大持續(xù)運(yùn)行電壓) Uc：250V/25V標(biāo)稱(chēng)放電電流(8/20) isn：3kA最大放電電流(8/20) Imax