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1、机房、供电间、办公室雷电及过电压防护设计方案（全面防护）广 州 雷 迅 电 子 有 限 公 司http:/一、概述近年来，由于高层建筑的不断兴建以及建筑向智能化方向快速发展，信息技术日益普及，各种先进的电子设备广泛配备于各类建筑中。智能建筑的最大特点是内部配备了大量的电子信息系统。由于电子设备普遍存在着绝缘程度低，过电压和过电流耐受能力差，对电磁干扰敏感等弱点，一旦建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电磁场会通过供电线、接收天线、金属管道和空间辐射等多种途径侵入建筑物内，威胁室内电子设备的正常工作和安全运行。如果保护措施不当，这些雷害轻则使电子设备工作失灵，重则使电
2、子设备永久性损坏，严重时还可能造成人员伤亡。因此，现代建筑防雷设计除考虑建筑物本身的直击雷防护外，还必须高度重视雷电电磁兼容性，针对电子信息系统实施全面的防雷保护措施才能最大限度的避免雷击事故的发生。二、防雷方案设计思想2-1传统常规防雷方法的特点与不足 常规防雷方法主要是防直击雷的危害，其保护措施主要是装设避雷针（网、带），利用避雷针的引雷效应，把雷电引向自身来完成其周围保护区范围内的被保护对象免遭直接雷击。美国国家雷电安全研究所（NLSI）主任兼首席执行官Richard Kithi通过大量雷击实例分析指出：富兰克林1752年发明的避雷针在今天看来，当雷电直击普通建筑物时这种“传统智慧”对防
3、火是有帮助的，而对于内部存放电气、电子设备或易爆、易挥发可燃物质的综合性设施，这种有248年历史的发明设计则引起人们的质疑。实践证明这种常规防雷方法在有效保护建、构筑物的同时还会产生二次效应，尤其是产生的感应脉冲过电压（感应雷）和增加雷击概率对建筑物内的电子信息系统是有害的。据文献，当一个30kA的中等雷击中避雷针并在与其距离为a的平行导体上感应出的脉冲电压uj见下表:a(m)1050100200300400500uj(Kv/m)9.55.84.22.51.60.90.4从表中不难看出，避雷针周围500m范围内的电子信息设备都受感应过电压的危害，距避雷针越近，uj值越大，电子信息设备遭受破坏的
4、可能性越大。另外，雷击概率N与避雷针高度h2成正比，国防科工委设计研究院研究得出如下关系式：N=0.015TK1K2h210-4（次/年）N雷击概率（次/年）；T年雷电日数（日）；K1落雷不均匀系数，易受雷击的建筑物K1=1.52.0 ；K2建筑材料影响系数，金属材料K2=1.5，非金属材料K2=0.15；h避雷针高度(m)由此可见，建筑物常规的避雷针（网、带）保护，其引雷效应使直接雷击概率增加，也使感应雷击概率增加，其负面影响可想而知。 2-2现代信息系统的防雷要求 过电压又称为浪涌电压，雷击是浪涌电压的一种。浪涌电压的特点是电压上升非常快（微秒级）电压高（数万至数十万伏），电流大（几十至上
5、百千安）维持的时间短（微秒级），传输速度快，对信息系统存在严重的危害和破坏作用。现代防雷技术措施是遵循IEC（国际电工委员会）关于雷电防护的标准而设计的，将系列防雷器安装到电源或信号回路中，通过将瞬间过电流泻放到地或者限制线/线间电压的方式对设备提供保护的，可以对直击雷击、地线反击、静电、电源尖波等浪涌和网络、通讯信号回路中产生的浪涌起到完善的防护作用。三、设计依据：1 电子计算机机房设计规范 GB 50174-932通信行业标准电信专用房屋设计规范3邮电部部标准通信局（站）接地设计暂行技术规定（综合楼部分）YDJ26-894国家标准建筑物防雷设计规范GB50057-945军用标准电子设备和设
6、施的接地、搭接和屏蔽设计指南6国家标准电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169-927.Protection of Structures against LightingIEC1024-1:19938.Protection against lighting electromagnetic impulse雷电电磁肪冲的防护 IEC 1312-1-2-3 ：1995-029Insulation coordination for equipment within low-voltage systems IEC664-1:1992-0210.Electrical installations
7、 of buildingsIEC 364-4：1993-0211.计算机信息系统防雷保安器GA173-1998四、防雷保护具体实施方案4-1供电线路的防雷保护依据IEC61643防雷规范要求以及IEC1312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，对低压电源供电系统实施三级保护，以分流(D) 的方式达到各个线路等电位(B) 的要求。只做单级防雷可能会带来，可能因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭所谓分级保护，逐级泄放，使被保护设备上承受的雷击能量大大减弱。电源防护的整
8、体要求：第一级电源防雷器安装于进线端；对直击雷、传导雷、感应雷实施进线端初级保护。第二级防雷器安装于分配端且要求距离第一级防雷器的线路距离大于10米；对初级保护的残余雷击能量和雷电波反射、感应雷击进行防护。第三级防雷器安装于被保护设备端，距离第二级防雷器的线路距离大于10M，且于被保护设备之间的线路距离不大于10米（超过10米则需要追加一级防雷器、防止雷电波反射）。主要对前级残余雷击、感应雷击和各种操作过电压进行保护。请参见下面电源三级防雷原理图。第一级电源防雷系统的选型在电源进入端的主级防雷器，三相进线的每条线路应有 40-60KA的通流容量，可将数万甚至数十万伏的过电压限制到四千伏以内，防
9、雷器并联安装在单位内部的总配电柜进线端处，做直击雷和传导雷的保护。可选用专用防雷箱PPS系列或AM模块化电源防雷器系列，此级防雷器并联安装，对后接设备的功率不限。可以对通过线路传输的直击雷和高强度感应雷实施泻放保护。型号选择推荐：PPS-I/3-100电源防雷箱 或AM1-40/4电源防雷模块。 具体措施：1. 位于建筑物总配电房内的总电源配电柜旁，并联安装一套AM1-40/4电源防雷模块，数量AM1-40/4电源防雷模块1套。2. 总计：AM1-40/4电源防雷模块1套。第二级防雷系统：作为分级配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内，要求具有20KA以上的通流容量。防雷
10、器并联安装在分级配电柜处。可选用专用防雷箱PPS系列或AM模块化电源防雷器系列。此级防雷器并联安装，对后接设备的功率不限。可以对已经经过初级防雷器限制电压的直击雷、高强度感应雷和一、二级间感应雷实施泄放保护。要求第二级防雷器的线路安装距第一级防雷器10米以上，以使防雷器的动作分级起效。推荐型号：（三相）PPS-II/3-40M或AM2-20/4，（单相）PPS-II/1-40M或AM2-20/2。具体措施：1 在六楼主机房、供电间和办公室的电源配电柜处，各并联安装一套AM2-20/4电源防雷模块，作为此三个房间的电源第二级防雷保护，又因机房和供电间内的UPS电源功率较大所以用电源第二级防护即可
11、达到防雷目的，数量AM2-20/4电源防雷模块3套。2 总计：AM2-20/4电源防雷模块3套。第三级防雷系统：这也是系统防雷中极为重要的部分，目的是将雷电及其他浪涌电压限制到对设备没有损害的水平，特别是对日常天天发生的电源系统操作过电压、电源高次谐波等具有限制和保护作用，可以延长设备的正常使用寿命，减少运行维护成本。第三级的防雷器，要求有10KA的通流容量，最好能够有差模和共模保护功能。可以选择AM3-10系列（线路10米以内）或A6系列电源防雷插座。UPSL1 L2 L3 NL1 L2 L3 NPEPE分配电柜计算机房配电楼层总配电高压防雷器第一级保护 AM1-40/4第二级保护AM2-2
12、0/4第三级保护第二级保护 AM2-20/2接地汇流排10KV 输电专线典型应用图电源防雷器的安装可参看下图:LT A6-420NS具体措施：1 在建筑物六楼主机房的2台高档服务器的电源端口,各串联安装一套LT A6-420NS- PRO插座式电源防雷器（高档）,作为高档服务器的电源第三级的防雷保护； 在主机房的2台主交换机的电源各串联安装一套LT A6-420NS- PRO插座式电源防雷器（高档），作为主网络交换机的电源第三级的防雷保护； 在一个磁盘阵列前串联安装一套LT A6-420NS- PRO插座式电源防雷器（高档）,作为磁盘阵列的电源第三级的防雷保护； 主机房内另4台服务器各串联一套
13、LT A6-423NS兼有网络保护的插座式电源防雷器，作为服务器的网络及电源第三级的防雷保护； 对于外网的一台48口交换机的电源接口串联安装一套LT A6-420NS插座式电源防雷器，作为一台外网交换机的电源第三级的防雷保护； 内网的两个机柜中各有一台48口和一台24口网络交换机，所以每个机柜各串联安装一套LT A6-420NS插座式电源防雷器，作为一台机柜内网交换机的电源第三级的防雷保护； 在2台路由器的电源接口串联安装一套LT A6-420NS插座式电源防雷器，作为2台路由器的电源第三级防雷保护； 在2台防火墙的电源接口串联安装一套LT A6-420NS插座式电源防雷器，作为2台防火墙的电
14、源第三级防雷保护。计LT A6-420NS-PRO插座式高档电源防雷器5套，LT A6-420NS插座式电源防雷器5套，LT A6-423NS插座式带网络保护的电源防雷器4套。2 在建筑物六楼的办公室内有12台PC，在电源接口各串联安装一套LT A6-423NS插座式电源防雷器，作为12台PC的电源第三级防雷保护。计LT A6-423NS插座式电源防雷器12套。3 在建筑物六楼的机房、供电间、办公室和小会议室一共有4台柜式空调，1台挂壁空调，2个自动灭火柜，在每房间的电源前各并联安装一套AM3-10/2的第三级电源防雷模块作为设备的第三级电源防雷保护。计AM3-10/2的电源三级防雷模块4套。
15、4 计LT A6-420NS-PRO插座式电源防雷器（高档）5套，LT A6-420NS插座式电源防雷器5套，LT A6-423NS插座式带网络保护的电源防雷器16套，AM3-10/2的第三级电源防雷模块4套。4-2信号线路的防雷保护信息系统除了遭受直击、传导雷以外。由于通信信息系统设备的工作电压较低，系统浪涌的破坏效果因而被放大，感应雷的破坏性因而也变的更为突出。根据国内外对雷击的研究，95%以上的雷击是发生在云对云的放电，而云对云的放电产生的巨大雷电磁脉冲辐射(LEMP),此时的雷击对地面设备的影响则全部是通过感应雷发生作用的。因此这部分的感应雷击灾害的发生几率较其他雷击灾害高很多。对通信系统的雷击保护因此也显得突出和重要。由于防雷是一项系统工程，所以依据等电位连接的原则，应该将设备所有引出线路对某一个基点作等电位连接，安装了电源防雷器的系统必须要配套信号系统的雷击保护措施，才能真正起到系统的雷击保护效果。我们用下图描述电源防雷和信息防雷缺一不可的因素：只有当A、B、C三点等电位时，图中的元件 1，2
