ATM机房防雷设计方案

ATM机防雷设计方案引言近年来，计算机网络技术进入了前所未有的快速发展时期，新方法、新技术、新产品不断的涌现，为网络计算和管理这一计算机应用模式提供了强有力的支持，极大地推动了社会信息化的发展进程。随着电脑网络的不断发展和行业内竞争的加剧，各金融、电信等机构千方百计地发展自己的计算机业务处理系统，以更好的为客户服务，提高业内竞争力，每年的设备投资费用不断增加。上述机构对计算机进行业务处理的依赖性越来越高，网络的安全性、可靠性以及设备用机环境都成为客户考察服务水平的重要环节。就用机环境而言，由于计算机通信设备属于微电子设备（即弱电设备），其耐过电压冲击的能力很弱，而由电源线、信号传输线、地线侵入的雷电冲击波强度却很大。通过电源线、信号传输线引入的雷电感应冲击大电流，足以使许多微电子设备遭受不同程度的损坏，并危及人身安全，造成巨额的直接经济损失。而更为重要的是会导致整个网络瘫痪，重要数据丢失，间接经济损失不可估量。我们不能因为没遭到过雷害而抱有侥幸心理，对依赖计算机来进行数据处理和存储的网络信息行业来说，雷电造成的数据丢失和网络瘫痪将是灾难性的。即使雷电流强度不足以打坏设备，频繁的雷电冲击也会大大的缩短电子设备的寿命。另外内部操作过电压，如变压器的空载、电机的启动、开关的开启等引起的强大脉冲电流通过线缆引入，也会造成设备不同程度的损坏。计算机设备遭受雷击损坏已成为影响金融、电信等机构业务正常、安全运行的重要因素之一。为保障金融、电信等机构计算机网络系统安全可靠的运行，减少损失，避免灾害，计算机网络的防雷保护措施必须要加强。雷电是由天空中云层间的相互高速运动、剧烈磨擦，使高端云层和低端云层带上相反电荷。此时，低端云层在其下面的大地上也感应出大量的异种电荷，形成一个极大的电容，当其场强达到一定强度时，就会产生对地放电，这就是雷电现象。雷电的表现形式主要有两种：一种是直击雷，是指带电云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。直击雷威力巨大，雷电压可达几万至几百万伏，瞬间电流可达十几万安，在雷电通路上，物体会被高温烧伤甚至融化。通常在建筑物顶部安装避雷针或避雷网等来防直击雷。另一种是雷电感应，是指当直击雷发生以后，带电云层迅速消失，而地面上某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压；或由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物因电磁感应而产生高电压以致发生闪击的现象。（一） 、雷电干扰的入侵路径常见的雷电干扰的入侵途径及原因，有四种：当建筑物本身受雷电直击时，和建筑物连接的金属导体包括建筑物钢筋与地极之间产生瞬时电位差，构成摧毁电子设备之冲击过电压。并且经下引线流过的大量电流，亦产生磁场冲击波。当远端的导线因雷电而产生感应电压会由远端经导线传导过来。当云层间放电时，强大的电磁冲击会在邻近的地上金属导线感应出冲击电压，并且磁场冲击会漫延到地上的建筑物。另外，内部操作过电压，如变压器的空载，电机的启动，开关的开启等，也能引起强大的脉冲冲击电流通过线缆引入，破坏电子设备。由感应雷引起的事故约占雷害事故的80%至90%。针对感应雷的破坏途径，我们可采取接地、分流、屏蔽、均压等电位等方法进行有效的防护，以保证人身和设备的安全。防雷器的作用就是在最短时间内将线路上因感应雷产生的大量的浪涌电流释放到地网，使建筑物内各点之间电位差大致不变，从而保护设备。（二） 、接地系统接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷、或其他形式的雷，最终都是把雷电流送入大地。因此，没有合理而良好的接地装置是不能可靠地避雷的。接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。对于计算机场地的接地电阻要求^4欧姆，并且采取共用接地的方法将避雷接地、电器安全接地、交流地、直流地统一为一个接地装置。如有特殊要求设置独立地，则应在两地网间用地极保护器连接，这样，两地网之间平时是独立的，防止干扰，当雷电流来到时两地网间通过地极保护器瞬间连通，形成等电位连接。（三） 、等电位连接等电位连接的目的，在于减少需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差。穿过各防雷区交界的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和系统，都应在防雷区交界处做等电位连接。应采用等电位连接线和螺栓紧固的线夹在等电位连接带做等电位连接，而且当需要时，应采用避雷器做暂态等电位连接。（四） 、屏蔽和分区保护从雷电的入侵途径可知，雷电会产生强大的电磁波，在周围的导体上产生感应电压，甚至构成对电子设备的直接冲击损坏，据资料统计：2.4高斯的电磁波冲击就能造成电子设备的误动，所以必须做好屏蔽措施，减少雷电磁波的破坏，包括外部的屏蔽措施，适当的布线措施，线路的屏蔽措施等。当邻近雷击时，巨大的雷电流产生强大的电磁波，首先受到建筑物外墙中钢筋网的屏蔽作用而有所衰减，当设备所在的机房采取屏蔽措施时，受到第二次屏蔽而减弱，当到达机房内时，还受到机壳的屏蔽而减弱，屏蔽层越多，屏蔽效果就越好。（五） 、雷击保护的基本原则欲使设备得到很好的保护，首先应对其所处的环境、受雷电影响的程度作出客观的估计，因它与出现过电压的幅值、概率、网络结构、设备抗电压能力、保护水平和接地等有关；防雷工作应作为一项系统工程来考虑，强调全面防护（包括建筑物、传输线路、设备和接地等），综合治理，且要做到科学、可靠、实用和经济。针对感应雷瞬时能量较大的特点，根据IEC国际标准对能量逐级吸收的理论，及防护区间量级分类的原则，尽可能的做到多级防护。ATM机房防雷设计方案根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000年修订版），由于网络信息系统设备安全运行的重要性，银行、电信等建筑属于国家二类防雷建筑物。我们在方案中即按照三类防雷建筑来进行远端网点设计，因此必须考虑到机房建筑物遭受150KA直接雷击时的防雷、远端网点建筑物遭受100KA雷击时的防雷。在雷电入侵的各种途径中，入侵各线路最大的雷电流为建筑物遭直接雷击时，平均流向各线路的雷电流。根据GB50057-94关于雷电流的分流估计，雷电流经过该屏蔽层时削弱一半；接闪器的引下线、水暖气等其它金属管道与电源电缆承担的雷电流各为三分之一；另外机房一般为三相电源，因此每相电源线上通过的雷电流可达150/2/3/4=8.25KA。而远端网点一般为单相电源，因此每相电源线上通过的雷电流可达 100/2/3/2Q8.33KA，我们需按这种强度的雷击电流来进行防雷设计。ATM机房集中了大量的贵重设备，也是整个农行的存取数据的前置中心，如遭雷电损坏，设备的损失还在其次，数据的丢失和服务的中断将是灾难性的。一.ATM机防雷设计基础1.等电位接地及接地系统的处理接地是避雷技术最重要的环节，而且设备接地要求也很高，其接地地阻通常要求小于1欧姆以下。但对于避雷技术来说，地阻小于4欧姆即可。应将避雷接地、电器安全接地、交流地、直流接地统一为一个接地装置，避免不同的地之间产生反击。在本方案中要强调的是，应将机柜、机壳等非带电金属导体与地网可靠连接，将所有接地线接至汇流排上。防雷的精义即是等电位的概念。经过上述内部防雷的全面处理，已形成非带电部分的等电位连接，但电源及信号线是不能直接与地相连形成等电位连接的，必须通过安装避雷器来实现，这一步实际上就是过压保护，包括电源和信号系统的过压保护。实施方案：在ATM机房内靠近柱子的角位处，安装等接地汇流排，规格为200mm*50mm*5mm的紫铜板，开凿机房内的建筑物柱筋柱子，利用镀锌扁钢（规格：40mm*40mm）与柱筋焊接后，以最近的距离接在200mm*50mm*5mm铜排制作的接地端子（接地汇流排）上，扁钢与汇流排端子铜排采用16平方毫米多股铜芯接地线连接，两端做好等电位连接处理；机房各个设备防雷接地线与汇流排端子铜排连接，采用6平方毫米多股铜芯线防雷保护接地。检测机房接地系统的接地电阻，当接地电阻大于4欧姆时，需要在建筑物周围增加接地装置。［P：可以依据建筑面积，和估算出的建筑物地下部分深度来确定工频接地电阻值。］接地部分电源部分防雷设计及分部根据雷电流大、防雷器存在残压及设备耐冲击水平低的特性，应遵循多级保护，层层泻能的原则，选择安装避雷器，进行电源线路的过压保护。ATM机房总配电箱为220V电力系统，在这里我们采取三级保护，分别为：0区与1区界面处，采用单相电源防雷器LP40B-385/3+NPE1区与2区界面处，采用单相电源防雷器LPC-385/1+NPE2区与3区界面处，采用单相电源防雷插座LPD-385/1+NPE（1）、B级电源防雷器LP40B-385/3+NPE在ATM机房总配电箱处，即0区与1区界面处，LP40B-385/3+NPE防雷器来建立0、1区界面电源线上的等电位连接，最大通流量可达80KA（8/20网波形），完全可胜任第一级拦截雷电流的任务，残压＜2.0KV，响应时间小于25ns，作为第一级保护，从电源线反击传来，避雷器都能在25ns内迅速联通，地线在100ns，使电源线与地形成瞬态等电位，大部分雷电能量在此被吸收。功能：LP40B-385/3+NPE防雷器内主要由3个限压型模块和1个开关型模块组成，该电路由具备性能良好的间隙型器件，即使在高能量的过电压冲击下，也能够最大限度地实现保护。其保护水平为40KA冲击下，残压不超过2.2KV。因此，该防雷器能够承受来自于直接雷击下的部分雷电流。当线路过载情况发生时，防雷器前端的断路器，会自动将失效的防雷器模块从主电路分断开来，同时模块上用于监视工作状态的显示窗口的颜色会由绿色转变为红色。产品特点：•内部采用优质的防雷模块组件•强大的保护功能，最高可达80KA•电路优化设计，采用3+1结构•防雷器外部有状态指示窗口•防雷模块可带电插拔更换技术参数：（参见技术参数表）安装指南：电源防雷器系列产品是符合VDE0675标准要求的过电压保护产品。根据VDE0110标准第一部电气设备使用规范要求，电源防雷器用于安装1000V以下的低压电网中，释放从大气中放电（雷电）和操作过电压产生的能量，特别适合在低配电系统电路上。避雷器的安装尽可能地贴近于被保护负载，过压型B类LP40B-385/3+NPE防雷器应安于建筑物主配电柜电源入户处°B、C两类避雷器都必须在空气开关输出端并联连接，最理想位置是靠近空气开关的左右任何一边，避免电源防雷器的下方有其他设备装置（除接地汇流排外）。（2）、C级单相电源防雷器LPC-385/1+NPE从总配电箱到C级防雷壁挂箱的线路，处于防护1区的位置，虽然雷电磁波在受到一层屏蔽后有所衰减，但还能在此段线路上感应出一定的雷电流；而且，第一级防雷器的残压对设备仍构成威胁。LPC-385/1+NPE防雷器，来建立1、2区界面电源线上的等电位连接，即C级防雷壁挂箱与电源分配箱，最大通流量可达40KA（8/20网波形），残压小于1.8KV，响应时间小于25ns，作为第二级保护。功能：LPC-385/1+NPE防雷器由具备性能良好的间隙型器件组成，即使在高能量的过电压冲击下，也能够最大限度地实现保护。其保护水平为40KA冲击下，残压不超过1.8KV。因此，适合于承担后续雷击（感应雷）的泄流任务。当线路过载情况发生时，防雷器内部的断路器，会自动将失效的防雷器模块从主电路分断开来，同时模块上用于监视工作状态的显示窗口的颜色会由绿色转变为红色。产品特点：•强大的保护功能，最高可达40KA•模块式设计，可独立更换单一相位的模块红绿双色显示视窗，工作状态一目了然•更换模块时，无须停电而影响电源供电•安装简易技术参数：（参见技术参数表）安装指南：LPC-385/1+NPE电源防雷器系列产品是符合VDE0675标准要求的过电压保护产品。根据VDE0110标准第一部电气设备使用规范要求，电源防雷器用于安装1000V以下的低压电网中，释放从大气中放电（雷电）和操作过电压产生的能量，特别适合在低配电系统电路上。避雷器的安装尽可能地贴近于被保护负载，过压型C类LPC-385/1+NPE防雷器应安于建筑物主配电柜电源入户处。避雷器必须在空气开关输出端并联连接，最理想位置是靠近空气开关的左右任何一边，避免电源防雷器的下方有其他设备装置（除接地汇流排外）。（3）、单相电源防雷插座LPD-385/1+NPE根据多级防护，层层泻能的防雷原则，LPD-385/1+NPE机架式精细保护防雷插座,适用于终端设备的精细保护，来建立2、3区连接，最大通流量可达10KA（8/20期波形），电压保护水平＜800V，响应时间小于10ns，作为第三级保护。产品特点：•精细的保护功能，残压低。•工作指示灯，状态一目了然安装简易应用范围：•电子仪器设备精细保护•重要敏感设备一般雷击地区安装指南：串接于单相电源连接处。3.网点等电位接地

建议使用接地汇流排，并将设备机壳、防雷器等接地线汇接上，并接至接地网。这样可使整个网点形成一个等电位体，避免雷电来时因为电位差而造成对人身和设备的损害，这一点实践证明是非常必要的。二、产品配置主要技术参数说明（1）电源防雷器产品型号产品原理图产品尺寸图产品图片LP40B-385/3+NPE产品型号产品原理图产品尺寸图产品图片产品应用本产品应用于LPZ0A与LPZ1区界面，用于三相电源系统的一级防护，安装在建筑物220/380V低压供电系统的电网进线处或总配电盘中；可对TT、IT、TN-S、TN-C和TN-C-S供电系统提供雷击或电涌过电压保护。若要进一步减少电涌和雷击的危害，还应在电网下游LPZ1与LPZ2界面（如分配电盘）处安装II级LP20C系列电涌保护器。以上依据IEC61643-1和GB18802.1-2002选用。产品特点内置多级热脱扣装置，为供电网络正常运行提供可靠保护电压保护水平低、响应速度快、无续流、通流能力强可实现凯文接法，以便减少级间残压压敏型高能电涌保护器，最大可承受峰值为40〜80kA的8/20us脉冲波附加可选的遥信报警端子，提供远程故障监控功能模块不可拔插结构，无需维护可组合构成1P+N、2P、3P+N、4P等模式，适合于各种电网制式失效脱离装置当保护器因老化或击穿而过热失效时，失效脱离装置能自动地将其从电网上脱离，同时给出故障信号。指示器正常工作时，显示无色，失效脱离后显示红色。产品技术参数型号/参数LP40B-385/1+NPEL-NN-PE标称电压Un220V〜50Hz最大持续工作电压UC385V〜50Hz255V〜50Hz标称放电电流（8/20gs）In40kA40kA最大放电电流（8/20.s）Imax80kA80kA雷电冲击电流（10/350gs）Iimp12kA25kA

UC时切断后续电流能力If-100Arms电压保护水平UP<2.0kV<2.2kV响应时间tA<25ns<100ns最大后备熔丝125Agl/gG125Agl/gG耐受短路电流能力50kA-绝缘阻值Risol>1000MQ工作温区T温度-40°C至+80°C，湿度<95%(25C)外壳材料白/红色热塑性阻燃材料,UL94V-0保护等级IP20安装宽度/轨道35mmDIN导轨，依据EN60715连接导线横截面积16〜35mm2接线端紧固扭矩7Nm技术说明：电涌保护器的工作电压可根据被保护系统工作电压选配及增加遥信接点功能。（2）电源防雷器产品系列型号 LPC-385/1+NPE N N 产品原理图 产品尺寸图 产品图片产品应用该产品适用于LPZ1-LPZ2区交界处（C级）三相电源线路（380V）的雷电浪涌防护。适用于三/单相电源分配电箱或楼层配电箱、公共场所室外配电室、配电柜（箱）机房、配电箱或UPS前端配电箱；适用C级电源系统机房配电箱的电源防护；免遭由于开关动作、感应雷击或直接雷击所产生的浪涌危害，每位最大放电电流可达40KA，用于低压配电系统的第二级保护。以上依据IEC61643-1和GB18802.1-2002选用。产品特点改产品采用优质的阻燃材料外壳，强度高、不自燃、不起火、外观紧凑、可拔插等特点。金属接线端子采用全铜材料，导电性能好，强度高，汇流排内置，防止线地间的打火可能。芯片采用知名品牌，环氧包封、质量稳定，采用超低温焊接温控断路技术，内置过流保护装置，安全性能高、脱扣灵敏。外型美观，安装接线方便，维护简单，能在较恶劣环境下长期稳定工作。可组合构成1P+N、2P、3P+N、4P等模式，适合于各种电网制式。失效脱离装置当保护器因老化或击穿而过热失效时，失效脱离装置能自动地将其从电网上脱离，同时给出故障信号。指示器

正常工作时，显示无色，失效脱离后显示红色。产品技术参数型号/参数LPC-385/1+NPEL-NN-PE标称工作电压Un220V〜50Hz最大工作电压Uc385V/50Hz255V/50Hz标称放电电流In（8/20uS）20kA20KA最大放电电流Imax（8/20uS）40KA40KA电压保护级别UpW1.8kVW1.5kV响应时间tA25ns100ns最大保险丝强度125AgL/gG—短路电流保险丝强度25kA/50Hz—绝缘阻值Risol>1000MQ工作温区T温度-40°C至+80°C，湿度<95%(25°C)防护等级IP20外壳材料白/红色热塑性阻燃材料,UL94V-0安装宽度/导轨35mmDIN导轨，依据EN60715安装导体横截面积10〜35mm2接线端紧固扭矩7Nm技术说明：电涌保护器的工作电压可根据被保护系统工作电压选配及增加遥信接点功能。（3）电源防雷器产品系列型号产品原理图产品尺寸图产品图片LPD-385/1+NPE产品系列型号产品原理图产品尺寸图产品图片产品应用该产品用于LPZ2-LPZ3区交界处（D级）三/单相电源线路（220V/380V）的雷电浪涌防护域或更高界面，一般用于电子设备的精细过压保护，防