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1、机房防雷与接地摘 要随着着国内经济建设与科技建设的高速发展，计算机产业和信息产业的迅速普及，计算机机房得到了迅速发展。机房接地系统波及多方面的综合性信息解决工程，是机房建设中的一项重要内容。接地系统与否良好是衡量一种机房建设质量的核心性问题之一。先进的电子设备耐受过电压、过电流的能力相对较低，缺少必要的雷害防护技术措施，成为困扰广大电气设计人员的问题之一。机房供电系统一般采用TN-S运营方式。工程上采用较为常用和经济的等电位连接做法，避免发生雷电反击而损耗设备。控制接地电阻不不小于1欧姆，就可以保证接地线不产生电位差，避免互相干扰，保证计算机设备及人员的安全运营规定。建筑物防雷作为一种综合系统
2、工程，考虑不同的防雷分区在等电位连接的原则下以及根据不同电气设备耐压值级别等因素，对机房防雷按照外部防雷，内部防雷和电涌保护作为一种整体进行综合分析和设计。文章通过一种工程中的案例，具体剖析机房防雷和接地的具体做法。理论和机房实际运营经验表白，该方式是安全可靠的。目 录绪 论1一、机房接地21.1防雷与接地需求分析21.2机房等电位连接3二、机房防雷5三、工程实例73.1 接地设计方案73.2 防雷设计方案8结 论10参照文献11绪 论随着计算机技术及网络技术的迅猛发展，特别是智能化大厦，智能化都市的浮现，使人们对接地技术产生了新的关怀。特别在计算机机房、通讯机房的工程建设中，接地技术更是被提
3、到了较高的高度。有关接地问题的争论，特别是对电子设备、信息系统的接地问题的争论，在国内或者国外都屡屡发生。可以说，一种国家的接地原则及规程的配备状况代表了该国家的科技发展水平和社会基本设施的配备限度。随着国标的逐渐完善，如建筑物防雷设计规范GB GB50057-94-的局部修改，和计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范GA267-的出台与实行，以及新的国标建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-和新的国标图集电子信息系统机房工程设计与安装 09DX009 P30-34的出台等，都标志着国内对接地和防雷的注重以及技术的进步。如何更高效、更安全地管理这些服务器和计算机，成为机房管理人员及操作
4、维护人员必须面对的课题。机房防雷与接地系统是机房建设中很重要的两个子系统，接地系统与否良好是衡量一种机房建设质量的核心性问题之一；同步，先进的电子设备涉及电子计算机耐受过电压、过电流的能力相对较低，缺少必要的雷害防护技术措施，因此必须要引起足够的注重。一、 机房接地1.1防雷与接地需求分析低压配电系统的接地方式直接关系到人身、设备安全及设备的正常运营。从机房建设来看，既需要建立可靠的接地系统，又需要建设完善的防雷系统，而接地系统和防雷系统两者之前存在着密不可分的关系。建筑物电子信息系统防雷技术规范GB503431，电子信息系统应采用外部防雷和内部防雷综合防护如图1-1所示图1-1电子信息系统应
5、采用外部防雷和内部防雷综合防护由图1-1可知，接地装置的设立，接地系统的选择，等电位连接都是防雷措施的一部分。因此，防雷与接地两个系统是一种互相交错的综合系统，密不可分。按照目前现行电子计算机机房设计规范GB50174-932，机房电气接地系统有四种：（1） 交流工作接地，接地电阻不应不小于4（2） 安全工作接地，接地电阻不应不小于4（3） 直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体规定拟定。（4） 防雷接地，应按现行国标GB 500571994（）建筑物防雷设计规范3执行。建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-指出，防雷接地应与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置，
6、接地装置的接地电阻值必须按接入设备中规定的最小值拟定。目前数据中心机房常用和经济的做法是将交流接地与安全工作接地合二为一，与直流接地，防雷接地分别用三根接地引线引至大楼的地面总等电位箱，再将它们引至避雷地桩形成综合接地网，从而形成等电位，避免发生雷电反击而损耗设备。只要接地电阻不不小于1欧姆，就可以保证接地线不产生电位差，避免互相干扰。若防雷接地必须设立单独接地装置时，其他三种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻不应不小于其中最小值，并应按照建筑物防雷设计规范的规定采用雷电反击措施，使防雷接地和其她两种接地间有一定的距离，否则量系统在形式上分开了，而实际（电气上）仍未分开，许多工程实际状况已经证
7、明采用统一接地体是解决多系统接地的最佳方案。1.2机房等电位连接不同低压配电系统的接地方式决定了系统中低压保护电气选择和供电系统的实现方式。根据最新修订的低压配电设计规范GB50054-954，将配电系统分为TN，TT， IT三类系统。机房供电系统采用TN-S系统，该系统具有干扰少，合用于数据解决和精密电子仪器规定。 由一种系统的诸外露导电部分做等电位连接的导体所构成的网络称等电位连接网络，系统的诸外露导电部分是指：电源线、信号线、金属管道、大尺寸金属物架、建筑物柱内钢筋都必须通过电涌保护器或直接进行等电位连接，各保护区界面处同样要彼此进行局部等电位连接，各局部等电位互相连接后，最后与主等电位
8、相连，构成一种完整的等电位连接网络5。等电位连接是当今世界防雷理论的前沿，是雷电防护前沿重要的技术措施。等电位理论的提出基于国内外众多对闪电过程的观测成果：闪电电流不是一种电压源而是一种电流源，严格讲是一种电流波。雷电的破坏力在于强大的电流特性而不在于放电时产生的高压，当雷电流在泄放的渠道上一旦冲击设备时，雷击也就发生了。如果在所有设备及管线，以及建筑物之间不存在电流差，雷电流的泄放渠道按照设计规定入地，设备防雷也就实现了。由此可见，彻底消除雷电引起的带有毁坏性的电位差，是设备防雷的重要技术措施，实现这一技术措施的手段就是等电位连接。现行建筑物防雷设计规范GB50057-94：信息系统的所有外
9、露导电物应建立一等电位网络，并且信息系统的多种箱体、壳体、机架等金属组件与建筑物的共用接地系统也要进行等电位连接。计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范 GA 267-6也明确规定：所有进入计算机信息系统设备机房建筑物的外来导电物体，都应在建筑物面做等电位连接。以上国家强制性规范都提到等电位连接，阐明了等电位连接的重要性。它是信息机房综合防雷体系中必须的环节。并且对于IT设备来说，在共用同一等电位接地系统并实行等电位联结后，IT装置是以等电位连接系统的电位为参照电位，而不是以大地为参照电位。在机房内采用253的铜排（横截面积不小于50mm），制作成一种均压网（等电位连接网），并把机房内电涌保护
10、器的接地、静电地板龙骨架、机柜外壳以共地不共线的方式连接到汇流排上。机房内等电位连接示意图71-2所示图1-2机房内等电位连接示意图设备所在建筑物的重要金属构件和进入建筑物的金属管道，供电线路含外露可导电部分防雷装置，由电子设备构成的信息系统实行等电位连接的连接体为金属连接导体和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器(SPD)通过星型（网形M型）构造把设备直流地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。小型机房宜选S型，在大型机房宜选M型构造。机房防静电架空地板沿机房四边墙线用20mm*4mm扁钢（规定高的机房采用30mm*3mm铜带）敷设，并将活动地板金属支撑管脚做多点反复接地焊接，在近电
11、源管理间一侧用6mm以上的铜芯绝缘线穿铜管或PVC管，接入电源管理间内的辅助等电位接地母排，连同沿墙敷设的扁钢带共同构成安全可靠的等电位平面。从而在机房地板下形成了屏蔽保护多种信号线路免受电磁干扰。二、机房防雷机房电源系统的防雷设计必须满足GB 50057-1994（）建筑物防雷设计规范和GB 50343-建筑物电子信息系统防雷技术规范的有关规定。根据防雷分区的划分可知，除屋顶天线以外的智能化设备大都在LPZ1以内，一般状况下机房处在防雷分区LPZ2区域内。建筑物防雷分区如图2-1所示。图2-1 建筑物防雷分区IEC的防雷分级问题正是考虑不同的防雷分区在等电位连接的原则下以及根据不同电气设备耐
12、压值级别等因素对防雷级别进行辨别的。电源防雷级别划分如表2-1所示。表2-1电源防雷的级别划分保护分级LPZ0区与LPZ1区交界处LPZ1与LPZ2、LPZ2与LPZ3区交界处 直流电源标称放电电流（kA） 第一级标称放电电流（kA）第二级标称放电电流（kA）第三级标称放电电流（kA）第四级标称放电电流（kA）8/20s10/350s8/20s8/20s8/20s8/20s10A级2080402010直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流10kA适配的SPDB级15604020C级12.55020D级12.55010注：SPD的外封装材料应为阻燃型材料。机房应采用三级防雷措施，即
13、在电源配电柜电源进线处安装间隙放电避雷器作为一级防护，安装B级防浪涌避雷器作为二级防护，在分派电柜内安装C级避雷器作为三级防护。若有金属线缆式的外接网络进线入机房，可采用信息防雷器来连接，并接地。采用共用接地装置时，接地电阻值不应不小于1。TN-S系统浪涌电压保护原理图如图2-2所示。 图2-2 TN-S系统浪涌电压保护原理图三、工程实例3.1 接地设计方案某数据中心机房位于大楼三层，面积约1000m。1） 本工程配电采用TN-S系统，独立设立接地线（PE）。采用大楼联合接地系统，并且规定接地不不小于1欧姆。2） 机房内设有功能性接地 和保护性接地，共用一组接地装置。A）保护接地，防雷保护接地
14、延引大楼的接地B）机房内做M网型构造均压等电位网格。机房室内等电位做法在机房地板下沿机柜一周敷设等电位铜带303mm（均压环），铜带用ZR-BVR6mm2与各机房动力配电柜PE排相连，并设立100*0.3mm铜箔等电位网格。机房动力设备的地线、动力设备的外壳、不带电的金属管道、金属线槽外壳、计算机设备外壳、防静电地板支架、吊顶龙骨、等均须用ZR-BVR6mm2与等电位铜排网络就近可靠相连。机房内设立等电位端子箱，机房内等电位端子箱采用ZR-BVR50mm的电缆与大楼综合接地端可靠连接。机房等电位接地示意图如图3-1所示。图3-1 机房等电位接地示意图3.2 防雷设计方案一种完整的防雷方案涉及防
15、直接部分和防感应雷击两部分，中心机房所在的建筑物已具有防直接雷击防护措施，因此本方案只对机房电子设备的配电系统采用相应的防感应雷击措施。工程计算机交流配电系统采用三级防雷：第一级在大楼低压配电室内加装防雷器，实现第一级防雷（由大楼实现）。第二级在UPS输入配电柜内加装B级防雷器，实现第二级防雷。第三级在机房UPS输出列头配电柜内加装C级防雷器，实现第三级防雷。本工程选用国际某出名品牌防雷器，机房防雷设计示意图如图3-2所示：图3-2 机房防雷设计示意图结 论随着科技的飞速发展，信息会在我们的生活中扮演越来越重要的角色，而数据中心作为加速信息传递的特定设备网络机房，建设规模越来越大，数量不断增长，而数据中心的安全性往往关系到国计民生，应当
