机房电源防雷系统设计方案

1、机房电源防雷系统设计方案一、机房电源雷电浪涌的形成及破坏形式分析随着现代科学技术的发展，特别是通信技术、计算机技术、网络技术的飞速发展，通讯设备（程控交换机、广播电视发送机、微波中继设备等）和数据处理系统、工民用电器设备等电子设备内部的电子元件已高度集成化，多层、超规模的集成芯片、电路板的广泛使用，使这类设备的耐过压、耐过电流的能力明显下降，从而导致该类设备极易遭受到雷电、瞬间过电压或过电流的危害，大型的信息网络，特别是数据信息、图像网络更为大量的各种干扰而影响。因此，防雷抗浪涌保护系统，已成为各种现代化的政府、商用、民用项目必不可少的设计、使用项目。中国公安部、中国气象局均以法规的形式明确规

2、定高层建筑、石油化工、通信、医疗、广播电视设备、计算机网络系统、金融、保险、交通管理系统等必须根据国家有关规定安装防雷抗浪涌保护设施。2002年8月4日，四川省广播电影电视局再次发文：广电部门必须做好防雷电工作。足见防雷抗浪涌保护设施对现代化设备及人们生活和工作的重要性。1、雷电的形成及产生的破坏作用众所周知，雷电（云地闪），是由空中带电的云块向大地放电而形成的。闪电不断地向地面跃进时发展并产生一个高度电离的通道，一但到达地面，就产生真正的闪电或者回击,在云地之间通过电离通道泄放它巨大的能量。一次云地闪由若干次单独的闪电组成，每次闪电都携带若干幅值很高、持续时间很短的电流，其持续时间一般小于1

3、00微秒。A、 直接影响（直击雷） B、 雷电在放电的瞬间，会顺序产生若干股峰值在几十千安甚至几百千安的脉冲电流，能量非常巨大，任何物体被直接击中，其后果都是不堪设想的；B、间接影响 可分为以下几点：a： 对架空线的冲击 包括通信线及供电线，由于这些线一般是暴露在外的，它们很可能被闪电直接击中，冲击电压波会以行波速度沿着导线向与其连接的设备装置前行，这会导致供电或通信网络局部或全部瘫痪和设备损坏。 b： 静电场 带电的云块可引起周边的静电场上升（高达50千伏/米），从而导致接近云块处的架空电线中电势上升或者空气中的小火花产生非常快速的电磁脉冲，而这种脉冲会干扰当地的电子设备而导致损害；c： 地

4、电位上升 传导到地面上的闪电电流使地电位上升，过电压会通过地面向四处扩散，因而影响所有周围地区的电子系统而导致损害；d： 电磁辐射，闪电的下行先导可以被看成是几公里高处的带有几十千安培的脉冲电流的天线，它产生强大的电磁场，这个强大的电磁场会使附近的线路和设备产生感应高电压与高电流，从而产生对设备的强大的过电压或过电流冲击。e： 感应雷击，由于雷闪放电的强大电厂和磁场的作用，在临近导体上产生静电感应和电磁感应，它可能引起金属部件之间产生火花放电，它对电力电子及通讯设备产生干扰，对储存易燃易暴物品的建筑物引起燃烧或爆炸。同时，雷击产生的高电位又可能击坏临近的低电位物体。2、瞬态过电压过电流形成的原

5、因，主要有以下两方面： 雷击过电压； 工业过电压或操作过电压工业过电压的形成工业过电压包括了供电系统切换和操作工业设备而产生的各种瞬间过压，典型的有：起动高电感的电动机组或变压器、空调、电梯、开关电源、复印机、霓虹灯或钠灯的起动、开关中央电源设备、保险丝熔断或断路器开合、误接触或断续接触，这些现象均会在瞬间产生几千伏的瞬间过电压，对连接在电源网络上的敏感电器设备造成损害、系统混乱和提前老化。特别是计算机、通讯、精密仪器等微电子设备，如核电站、医疗系统、大型工厂自动化系统、证券交易系统、电信局用交换机、网络枢纽等。综上所述，无论是雷击或工业过电压，都会对现代电子设备造成巨大的破坏。具体有以下几方

6、面： 不可挽回的破坏：击穿电子器件、破坏元件金属化表层、破坏集成电路、印刷电路板印刷线或接触点，导致系统瘫痪。 干扰设备的正常运行：控制元件（闸门或可控硅元件）失控、数据文件部分破坏、数据处理程序出错、数据或传输错误。 过早老化：频繁经受过电压影响的部件的寿命会大大缩短。因此，设计、安装一套完善的防雷系统及瞬间过电压保护系统，对保护大批的现代设施、设备、保护区域内人员的安全，保障各项工作的顺利进行，是十分必要的。电力线是重要的引雷及传输过电压的途径，必须进行有效的防护。根据EC和GB的有关规定，需在计算机机房不间断电源输入端进行三级保护。第一级（总配电柜）使用10/350s电源避雷器，通流容量

7、应不低于80KA。第二级（分配电柜）使用8/20s电源避雷器，通流容量应不低于40KA。第三级（重要设备前端）使用8/20s电源避雷器，通流容量为20KA。如有条件，应使第一级防雷器件和第二级防雷器件之间拉开直线距离10米以上，第二级防雷器件和第三级防雷器件之间拉开直线距离5米以上。二、机房电源防雷系统设计方针及依据1设计方针为使建筑群（含构筑物）防雷设计因地制宜地采取防雷措施，防止或减少雷电和过电压所造成的人身伤亡及财产损失，应遵照如下几点：1) 安全可靠工程设计中必须选用符合有关技术标准的定型产品，未经产品质量监督检验机构鉴定合格的设备及主要材料，不得在工程中使用。防护措施要得当，采取国家

8、认可和经过时间检验的防护措施。2) 技术先进 选用国内及国外技术先进的产品及措施，淘汰或过时的产品及方法不得使用。3) 经济合理 要根据建设单位的实际情况，节约资金、控制成本，力争以最少的投入，获取最大的效益。4) 施工和维护方便 2设计依据、建筑物防雷设计规范 GB 50057-97、建筑物（构筑物）防雷设施安装 D562、电子计算机机房设计规范 GB 50174-93、防止静电事故通用导则 GB 12158-90、建筑物的环境分类和等级划分、计算机场地安全要求（选） GB 9361-88、民用建筑电气设计规范 JG/T16-92、有线电视系统工程技术规范 GB 50200-94、微波站防雷

9、与接地设计规范 YD2011-93、ITU（原CCITT）通讯线路和通信设备的防雷手册、International Standard IEC 1312-1 Protection Against LEMP、International Standard IEC1643-1 Surge Protection Devices ITU（原CCITT）蓝皮书K.11建议过电压和过电流防护的原则三、总体设计方案1、产品选型遵照贵公司对于防雷工程及产品选择的相关安全要求，我公司对于本次防雷工程的设计与施工选择了德国OBO公司的防雷产品。对于中心机房的雷电防护，由于重要性更高，防护要求更强，我公司本着“精密设备

10、、重点保护”原则，安装目前全球领先的OBO 系列电源避雷器。OBO系列避雷产品系由世界知名企业德国OBO公司荣誉出品，该公司是全球制造尖端电子科技产品首屈一指的生产商之一，也是德国较大的防雷设备制造生产厂家，该公司产品包括电源防雷器、通信网络保护器、防火墙物料、电缆线槽及支持系统、电器连接及固定系统等，防雷产品已超过1000种。对质量的严格把关与对技术的孜孜以求是德国OBO公司不断发展壮大的源泉，目前该公司的三级复合防雷器测试中心已获得德国国家特许检定VDE防雷标准及EMC认证，在中国大陆地区更是独家销售，并为OBO厂进行各种尖端科技研究。在中国内地，OBO避雷器也以其良好的信誉与优质的产品性

11、能获得了广泛认可。目前OBO系列产品已通过邮电部、铁道部、信息产业部、公安部的相关认证与销售许可，并在邮电、移动、联通、金融、交通运输、海关、电力以及众多工业集团用户获得了广泛应用，成为中国防雷产品的知名品牌。OBO系列避雷器与其他同类产品相比具有，OBO防雷器以其先进的技术、优良的品质、合理的价格与完善的售后服务，成为中国销量第一的防雷器品牌，深受国内众多行业用户的信赖。从技术角度出发，OBO系列电源防雷器采用可更换模块式设计，其核心部件采用石墨高新材料及高能即压型防雷器件，具有通流量大、响应时间快的突出优点，对于各种直击雷、感应雷和开关过电压对电子设备危害都能起到有效的防护。OBO系列电源

12、防雷器休积小、重量轻、安装简便，而且还创造性地在模块内设置动态断路保护器、热感断路器及状态显示视窗，当模块因过流或老化损坏时能自动从线路上脱离，避免电路故障。除此之外，OBO系列电源防雷器模块的更换无需断电，操作非常简便，还可选配声光、遥信等不同报警功能的附件，以适应不同场合。而且在严格质量控制与先进性能基础上，OBO公司还郑重承诺：见经认可销售商出售的OBO产品，可以获得原厂三年品质保修。任何因厂家品质而出现之损坏，可由销售商采用一对一的形式进行免费更换。2、电源系统的雷电防雷措施（1）概述雷电事例表明，从供电线路入侵的雷电过电压占雷击事故的大部分，可直接损害计算机、通信设备，而变压器、UP

13、S等设施不能消除雷电过电压，因此按IEC61312的原则，此系统（计算机、通信和各类电子系统）的供电线路上应设置多级防雷保护措施，从而将过电压降到设备能承受的水平。另外，雷电流主要是由首次雷击电流和后续雷击电流所组成。因此，雷电过电压的保护必须考虑到如何抑制（或分流）首次雷击电流和后续雷击电流。在设计供电线路雷电过电压保护方案也要采取多级保护措施。（2）电源防雷具体措施（图NO：1；2）电源系统的防护主要是抑制雷电在电源输入线上的浪涌及雷电过电压。根据低压配电室的现状，对低压的供电系统的感应雷电防护采取二级复合防护。a1. 根据该网络中心的供电方式，可以在位该大楼的总供电线路上安装一套三相电源

14、避雷器OBO V25-B/3+NPE作为机房电源供电的第一级保护。该型号的电源避雷器采用目前先进的一、二级复合，性能可靠、外形美观，安装方便。作为机房电源供电的第一级保护，该防雷器不仅能有效消除高强度雷电流对电源系统及设备的冲击，同时对因电压波动过大特别是供电线路中存在的浪涌过电压也具有明显的抑制作用。a2. 在该网络中心的机房的配电柜的输入端安装1台OBO V20-C/3+NPE作为二级保护。此级防雷器是全保护的模块设计，已能完全达到保护下端所有用户电源自身的安全，并通过保护自身而达到粗保护其它设备电源的免遭感应雷电和浪涌过电压侵害的目的。a3. 位于UPS电源的输出端安装1台OBO V20

15、-C/1+NPE作为向终端电源设备的精保护。该级防雷保护能吸收低能雷电流和浪涌过电压，从而有效的达到终端电源设备免遭一切感应雷电和浪涌过电压侵害的目的。 3、接地系统接地种类有防雷接地（避雷针、避雷带、避雷网的接地）、交流工作接地（电源零线）、安全保护接地（机壳接地、防静电接地）、直流工作接地（逻辑接地、信号接地）四大类。它们根据各种不同用途，有不同的技术要求。在制作接地装置时，应严格按各类技术规范执行。（图NO：4）根据现场勘测，本方案考虑在网络中心大楼背后3米处建设一个环形人工辅助接地网。地网的形状可根据施工现场的情况确定为“环”型、“L”型、“一”字型等形状。先开挖总长度为20米，深1米，宽0.5米的接地沟槽，沟槽内每隔5米安装一个非金属接地极，接地极之间用440的热镀锌扁钢焊接。最后在机房的适当位置用4mm40mm的热镀锌扁钢制作接地引出于建筑物外墙上，再用50平方的BVR铜芯电缆连接穿管分别进入机房接地汇流排上。地网焊接处作防锈处理后。再回填充实土壤做地面恢复处理，完成地网的建设工程。地网建成后再用440的热镀锌扁钢将其与建筑物地网相连接，这样便符合联合接地标准的要求。 图一、防雷器安装示意图图