一、機房防雷接地系統簡(jiǎn)介
隨著(zhù)通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展,計算機和網(wǎng)絡(luò )越來(lái)越深入人們生活和工作中,同時(shí)也預示著(zhù)數字化、信息化時(shí)代的來(lái)臨。 這些微電子網(wǎng)絡(luò )設備的普遍應用,使得防雷的問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。由于微電子設備具有高密度、高速度、低電壓、和低功耗等特性,這就使其對各種諸如雷電過(guò)電壓、電力系統操作過(guò)電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感。如果防護措施不力,隨時(shí)隨地可能遭受重大損失。值得我們關(guān)注的是雷電不僅僅破壞系統設備,更為重要的是使系統的通訊中斷、工作停頓、聲譽(yù)受損,其間接損失無(wú)法估量。
二、機房防雷的必要性
雷擊可以產(chǎn)生不同的破壞形式,國際電工委員會(huì )已將雷電災害稱(chēng)為“電子時(shí)代的一大公害”,雷擊、感應雷擊、電源尖波等瞬間過(guò)電壓已成為破壞電子設備的罪魁禍首。從大量的通信設備雷擊事例中分析,專(zhuān)家們認為:由雷電感應和雷電波侵入造成的雷電電磁脈沖(LEMP)是機房設備損壞的主要原因。為此采取的防范原則是“整體防御、綜合治理、多重保護”。力爭將其產(chǎn)生的危害降低到最低點(diǎn)。
三、機房防雷接地系統設計
1、防雷設計
防雷接地系統是弱電精密設備及機房保護的重要子系統,主要保障設備的高可靠性,防止雷電的危害。中心機房是一個(gè)設備價(jià)值非常高的場(chǎng)所,一旦發(fā)生雷擊事故,將會(huì )造成難以估量的經(jīng)濟損失和社會(huì )影響,根據GB50057—94《建筑物防雷設計規范》和IEC61024-1-1標準的有關(guān)規定,中心機房的防雷等級應定為二類(lèi)標準設計。目前大樓總配電室根據建筑物防雷設計規范,提供了第一級防雷,因此,在本工程網(wǎng)絡(luò )中心機房市電配電柜前配置第二、三級復合防雷器。
防雷器采用獨立模塊,并應具有失效告警指示,當某個(gè)模塊被雷擊失效時(shí)可單獨更換該模塊,而不需要更換整個(gè)防雷器。
二三級復合防雷器的主要參數指標:?jiǎn)蜗嗤髁繛椋?/span>≥40KA(8/20μs),響應時(shí)間:≤25ms
2、接地系統設計
國家標準GB2887-2000《電子計算機場(chǎng)地通用規范》及GB50174-2008《計算機機房設計規范》中計算機機房應具有以下四種地:計算機系統的直流地、交流工作地、交流保護地和防雷保護地。在機房?jì)仍O立一環(huán)形接地匯流排,機房?jì)鹊脑O備及機殼采用S型的等電位連接形式,連接到接地匯流排上用50*0.5銅鉑帶敷設在活動(dòng)地板支架下,縱橫組成1200*1200網(wǎng)格狀,在機房一周敷設30*3(40*4)的銅帶,銅帶配有專(zhuān)用接地端子,用編織軟銅線(xiàn)機房?jì)人薪饘俨馁|(zhì)的材料都做接地,接入大樓的保護地上。工程中的所有接地線(xiàn)(包括設備、SPD、線(xiàn)槽等)、金屬線(xiàn)槽搭接跨接線(xiàn)均應做到短、平、直,接地電阻要求小于或等于1歐姆。
整個(gè)機房屏蔽采用彩鋼板進(jìn)行六面體屏蔽,屏蔽板之前采用無(wú)縫焊接,墻身屏蔽體每邊跟接地匯流排接地不少于2處。
由于機房接地電阻要求較高,在該大樓附近另外增加人工接地裝置,在地網(wǎng)槽內打入15根鍍鋅角鋼,并用扁鋼焊接起來(lái),并采用降阻劑回填。機房靜電接地采用50mm2多股銅芯線(xiàn)穿管引入。
四、機房地網(wǎng)制作方法
在距建筑物1.5~3.0m處,以6m*3m矩形框線(xiàn)為中心,開(kāi)挖寬度為0.8m、深0.6~0.8m的土溝,兩長(cháng)邊中間貫通,采用長(cháng)2.5m的L5(5*50*50)鍍鋅角鋼,在溝底的每個(gè)交點(diǎn)處垂直打入一根,共計6-20根,作為垂直接地極;然后采用4號(4*40)鍍鋅扁鋼將六根角鋼焊接連通,作為水平接地極;再用4號鍍鋅扁鋼焊在地網(wǎng)框架的中間部位,引出至機房外墻角,離地高0.3m,作為PE接地端;最后從該接地端引出16-50平方毫米以上護套地線(xiàn),沿墻邊穿墻進(jìn)入室內,連至機房?jì)鹊入娢唤拥貐R集排。
新建或翻建機房時(shí),可利用入地混凝土立柱子內的鋼筋作接地裝置。在立柱內選取至少4根主筋(對角或對稱(chēng)的鋼筋),用氧焊接通后再焊在兩根伸出柱面的M12以上銅螺紋管上,作為接地端,引線(xiàn)至機房,與等電位接地匯流排連通,等電位接地排可設在防靜電地板下面。
五、計算機機房防雷接地需注意事項:
1、考慮到雷電或其他電信設備的干擾,計算機房不宜設置在大樓的頂層或靠外墻側,特殊情況限制的,應設置屏蔽層防止雷電干擾。對于特別重要的計算機系統,應考慮設置獨立的屏蔽機房。建筑物(包括計算機機房)內設備及管線(xiàn)接地安裝應按照相關(guān)規范執行,做好等電位聯(lián)結; 2、防止雷電危害還應防雷擊引起的電磁脈沖,計算機房的配電箱應設置SPD(防電磁浪涌)保護裝置,防止機房供電電源由于雷擊電磁脈沖而造成斷電。另外,對于重要的系統主機,其通訊電纜也應設置SPD保護裝置,由于通訊電纜數量一般比較多,因此通訊線(xiàn)的保護設置應根據具體實(shí)際情況合理設置;3、電氣接地系統宜采用TN-S接地系統,PE線(xiàn)與相線(xiàn)分開(kāi),機房電源接入處應做重復接地;4、機房接地一般分為交流工作接地、直流工作接地、安全工作接地、防雷保護接地。根據《建筑物防雷設計規范》(2000年版)的要求,防雷設計采用共用接地系統時(shí),各接地系統宜共用一組接地裝置。信息系統的所有外露導電物(各種箱體、殼體、機架等金屬組件)應建立一等電位聯(lián)結網(wǎng)絡(luò )。因此,電氣防雷設計應在計算機房設置專(zhuān)用的等電位聯(lián)結排,通過(guò)引下線(xiàn)與大樓總等電位聯(lián)結排連接。根據共用接地系統的層層等電位原則,采用結構主鋼筋作為引下線(xiàn),更適用于共用接地系統。另外強調,大樓接地系統的接地電阻不應大于1Ω。
六、如何作機房防雷接地
所謂接地,即把電路中的某一金屬殼與大地邊接在一起,形成電氣回路。目的是為了讓電流易于流如入大地,對人及設備形成保護。接地的方法:有直流地懸浮法即直流地不接大地,與地嚴格絕緣;直流地接地法,把計算機等設備中數字電路等的電位點(diǎn)地和網(wǎng)絡(luò ),無(wú)論采用何種形式,均須有接地母線(xiàn),接地地杖,在此特別強調建議采用接地埋接地網(wǎng)絡(luò )板,能更好的引導至大地,接地時(shí)應注意如下問(wèn)題:1)盡量不要在機房?jì)劝阎绷鞯睾徒涣鞴ぷ鞯囟搪坊蚧旖樱?/span>2)不允許交流線(xiàn)路與直流地線(xiàn)平行敷設,以防止干擾或短接;
3)直流地線(xiàn)網(wǎng)應裝接在地板下,便于邊接,即可減小接地電阻,便于泄流。
(1)接地銅排室內機房接地采用30*5(寬*厚,單位mm)規格之銅片,圍繞機房墻壁一周離地面10cm高,且與室外接地體母線(xiàn)相連接。在銅片每隔50 cm鉆一小孔,以利于分布在機房各區域的設備進(jìn)行接地。
(2)接地銅板
接地銅板采用寬60mm(厚10mm)之L型銅板固定于樓板,此銅墻鐵壁板作為所有應與機房接地之設施的總接地。
(3)地網(wǎng)機房有架設高架地板,則應以2.5mm之多芯裸銅線(xiàn)纏綿高架地板柱做地網(wǎng)。
七、機房防雷接地案例方案分析
1、概況
根據用戶(hù)需求,擬在指揮辦公樓做保護地網(wǎng)系統。因通信機房、師藍軍指揮所、自動(dòng)化機房、信息中心機房核心設備比較集中,所有同時(shí)做等電位均壓帶和法拉第籠保護;法拉第籠為600*600mm的網(wǎng)格。因三樓設備間、五樓設備間、配電房、師指揮所主室、雷達營(yíng)指揮所以電腦及交換機為主,故只做等電位均壓帶,并使每個(gè)設備都可以直接得到有效的保護,詳見(jiàn)《電子計算機機房設計規范》(GB 50174-2008);《建筑物防雷設計規范》(GB 50057-1994);通信局(站)防雷與接地工程設計規范》(YD 5098-2005);建筑物電子信息系統防雷技術(shù)規范》(GB 50343-2004)。在信息中心機房后面約22米處做大地地柵網(wǎng),每個(gè)房間內地網(wǎng)通過(guò)一條50平方的連接線(xiàn)串聯(lián)匯集到大地地柵網(wǎng),地網(wǎng)接地電阻要求小于1Ω。
2、方案說(shuō)明
1)強電防雷及防過(guò)電壓系統
(1)強電防雷主要是防感應雷,防止雷擊過(guò)程中,通過(guò)電源線(xiàn)纜感應的大電流,穿入機房,損壞設備,由于本項目所在地屬于強雷區,所以必須要好防雷工作,以確保設備、人身安全。在《電子計算機機房設計規范》GB 50174-2008中,對機房防雷有非常嚴格的要求,必須嚴格執行。(2)由于機房屬于LPZII防雷區。機房防雷主要是防感應雷,防止雷擊過(guò)程中,通過(guò)電源線(xiàn)纜感應的大電流,穿入機房,損壞設備。(3)因此在各個(gè)機房采用三級防雷措施。針對本次工程,第一級防雷器為A級防雷器(100KA),防雷器安裝在配電柜進(jìn)線(xiàn)處;第二級防雷器為B級防雷器(40KA),自制防雷箱,安裝在機柜外,總開(kāi)出線(xiàn)引入到第二級防雷箱,再引入UPS防雷開(kāi)關(guān)上,能將大能量的浪涌電流限制在后續保護系統可允許的范圍;第三級防雷器為C級防雷器(20KA),防雷器安裝在UPS輸出端。使輸出的箝位電壓達到規定值,從而保護了設備,而且還能有效地抑制電網(wǎng)中的尖峰干擾,使供電系統更加穩定,確保供電系統安全可靠
(4)在機房?jì)扔?/span>30*3mm銅排做均壓帶及局部等電位連接,且與大地地柵網(wǎng)可靠連接,確保系統安全可靠。機房天花主龍骨、地板支架、墻板的前后左右用多股6mm2電線(xiàn)電纜夸接,并且就近連接到等電位銅排上;其目的在于防止雷擊過(guò)程中,瞬間產(chǎn)生的高電位反擊。更加保證了人身和設備的安全。
2)保護人身及數據安全的防靜電措施
因此在部分機房?jì)扔勉~箔做法拉第籠,使靜電所引起的電荷積累,能迅速的流入大地,以保證設備及人身的安全。另外機房密閉,也防止帶灰塵顆粒入侵機房,減少了電子碰幢而產(chǎn)生的帶電離子。這樣也可以避免灰塵對設備正常工作造成威脅。
3、接地系統
1)本機房設計中有保護接地系統,防雷接地系統,工作接地系統,防靜電接地系統,機房中設備的金屬外殼、金屬管線(xiàn)、防靜電地網(wǎng)、防靜電地板的支架連接一體都與保護地有良好的連接,既保證人身設備安全,又給機房?jì)扔坞x電子一個(gè)順暢通路。為保證機房中的計算機有一個(gè)等電位的工作環(huán)境。也為了保證計算機系統穩定工作,本設計采用單獨的等電位均壓帶,通過(guò)等電位連接線(xiàn)接地,使機房能安全可靠地工作。2)為了保證接地電阻符合要求,要求接地線(xiàn)纜必須不小于BVR-25mm2的導線(xiàn),本項目中采用BVR-50mm2的導線(xiàn)。3)為了避免對計算機系統的電磁干擾,采用將多種接地的接地線(xiàn)分別接到各接地母線(xiàn)上,由接地母線(xiàn)采用一根接地線(xiàn)單點(diǎn)與接地體相連接的單點(diǎn)接地方式(也稱(chēng)為一點(diǎn)接地方式)。4)由計算機設備至接地線(xiàn)的連接導線(xiàn)應采用多股編織銅線(xiàn),且應盡量縮短連接距離,并采取格柵等措施,盡量使各接地點(diǎn)處于同一等電位上。其特點(diǎn)是有統一的基準電位,相互干擾減少,而且能泄漏靜電荷,容易施工又經(jīng)濟,所以規范推薦這種一點(diǎn)接地系統。5)為了保證接地系統可靠性,本機房采用聯(lián)合接地方式,大樓的接地系統接地電阻≤1Ω。
1.5米長(cháng)的電解地極,40*4mm鍍鋅扁鐵
4、設計與施工說(shuō)明
1)地網(wǎng)長(cháng)寬各為15米,深度1.5米,做成“口”字型3)水平接地體設計用40*4mm鍍鋅扁鐵,與離子接地體采用錫條焊接形式,并做防腐處理。4)離子接地體周邊用強降型長(cháng)效降阻劑包敷。5)水平地網(wǎng)溝每米敷35kg長(cháng)效降阻劑,把水平地線(xiàn)完全包住。6)回填時(shí),與接地體的土壤盡量用細土,避免有雜物及石頭等。并分層夯實(shí)。
1、要求
1)浪涌保護器的規格、型號應符合設計要求,浪涌保護器安裝位置、安裝方式應符合設計要求或產(chǎn)品安裝說(shuō)明書(shū)的要求2)接地裝置的規格、型號必須符合設計要求,并有相關(guān)機構出具的檢測報告。3)測試儀表應為接地電阻測試儀,量程在0.001~100Ω時(shí),精度應為±2%(讀數+2個(gè)數)。4)為保持穩定的系統信號及可靠的安全接地,機房?jì)人须娫床遄臉O性必須保持一致。5)嚴禁在電源插座內將交流工作地與安全地連接在一起。
2、施工機具
電工組合工具、手錘、鋼鋸、電錘、沖擊鉆、電氣焊機具、卷尺、小線(xiàn)、線(xiàn)墜、卷尺、粉線(xiàn)袋、大繩、絞磨(或倒鏈)、緊線(xiàn)器、鐵鎬、鐵鍬等。
3、作業(yè)條件
2)地板下均壓環(huán)及靜電帶施工應配合橋架、配線(xiàn)及防靜電地板等施工進(jìn)行,項目經(jīng)理根據工程進(jìn)度,合理安排接地系統與其他施工工序銜接,避免交叉打架現象。
4、技術(shù)準備
3)施工前應組織施工人員熟悉圖紙、方案,并進(jìn)行安全、技術(shù)交底。
5、操作工藝
1)工藝流程:
等電位均壓帶→匯流排施工→大樓接地體電阻測試→接地體制作→電源防雷器安裝→信號防雷器安裝→分項驗收。
2)等電位均壓帶制作
主機房和輔助區的地板或地面應有靜電泄放措施和接地構造,防靜電地板、地面的表面電阻或體積電阻值應為2.5×104~1.0×109Ω,且應具有防火、環(huán)保、耐污耐磨性能。等電位聯(lián)結網(wǎng)格應采用截面積不小于25mm2的銅帶或裸銅線(xiàn),并應在防靜電活動(dòng)地板下構成邊長(cháng)為0.6~3m的矩形網(wǎng)格。銅排之間連接采用鉆孔,螺絲擰緊,要求更高的采用氧焊焊接。表格61等電位聯(lián)結帶、接地線(xiàn)和等電位聯(lián)結導體的材料和最小截面積
名稱(chēng) | 材料 | 最小截面積(mm2) |
等電位聯(lián)結帶 | 銅 | 50 |
利用建筑內的鋼筋做接地線(xiàn) | 鐵 | 50 |
單獨設置的接地線(xiàn) | 銅 | 25 |
等電位聯(lián)結導體(從等電位聯(lián)結帶至接地匯集排或至其他等電位聯(lián)結帶;各接地匯集排之間) | 銅 | 16 |
等電位聯(lián)結導體(從機房?jì)雀鹘饘傺b置至等電位聯(lián)結帶或接地匯集排;從機柜至等電位聯(lián)結網(wǎng)格) | 銅 | 6 |
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每臺電子信息設備(機柜)應采用兩根不同長(cháng)度的等電位聯(lián)結導體就近與等電位聯(lián)結網(wǎng)格連接。機房四個(gè)角的靜電地板支撐架應采用不小于6 mm2的銅芯線(xiàn)連接到均壓環(huán)上。
接地引線(xiàn)與接地極相連之前,宜安裝接地連接箱,作為接地阻值的測試點(diǎn)。
3)匯流排施工
在機房設置兩塊匯流排,規格為80×8mm銅板(兩塊銅板焊接),長(cháng)20-30厘米,把匯流排與等電位均壓帶連接。通過(guò)等電位聯(lián)結導體將等電位聯(lián)結帶就近與接地匯流排、各類(lèi)金屬管道、金屬線(xiàn)槽、建筑物金屬結構等進(jìn)行連接。
例1:機柜內匯流排接線(xiàn)連接圖:
從上圖可以看出,機柜內設備均用接地線(xiàn)纜(4mm2)與機柜內總接地排進(jìn)行連接,之后總接地點(diǎn)有一根很粗的電纜(10mm2)截面積,直接連接到防靜電地板下面的機房環(huán)流排,保持與機房處于等電位狀態(tài)。
例2:線(xiàn)管之間接地跨接:
從上圖可以看出,線(xiàn)管與線(xiàn)盒間用管箍緊密結合,線(xiàn)管與線(xiàn)盒、線(xiàn)管與線(xiàn)管見(jiàn)均用接地線(xiàn)纜進(jìn)行跨接處理。但該處接地線(xiàn)纜跨接過(guò)緊,稍顯不足。接地線(xiàn)纜規格為2.5mm2
例3:防靜電地板與匯流排之間的連接:
4)、大樓接地體電阻測試
a、檢查儀表,確保儀表連線(xiàn)與接地極Eˊ、電位探棒Pˊ和電流探棒Cˊ應牢固接觸。c、將“倍率開(kāi)關(guān)”置于最大倍率,逐漸加快搖柄轉速,使其達到150r/min。當檢流計指針向某一方向偏轉時(shí),旋動(dòng)刻度盤(pán),使檢流計指針恢復到“0”點(diǎn)。此時(shí)刻度盤(pán)上讀數乘上倍率檔即為被測電阻值。d、如果刻度盤(pán)讀數小于1時(shí),檢流計指針仍未取得平衡,可將倍率開(kāi)關(guān)置于小一檔的倍率,直至調節到完全平衡為止。e、如果發(fā)現儀表檢流計指針有抖動(dòng)現象,可變化搖柄轉速,以消除抖動(dòng)現象。
a、交流工作接地,接地電阻不應大于4Ω;
b、安全工作接地,接地電阻不應大于4Ω;
c、直流工作接地,接地電阻應按計算機系統具體要求確定;
d、防雷保護地的接地電阻不應大于10Ω;
e、對于屏蔽系統如果采用聯(lián)合接地時(shí),接地電阻不應大于1Ω。
(3)匯流排與接地點(diǎn)進(jìn)行連接。
如果測試結果滿(mǎn)足上面的要求,可將匯流排直接與大樓接地體進(jìn)行連接。連接采用銅質(zhì)接地線(xiàn)不應小于50mm2(通常采用2根25mm2銅芯線(xiàn)在地網(wǎng)上取兩個(gè)不同的接點(diǎn))。如測試電阻不能滿(mǎn)足該要求,則應單獨制作接地體。
5)接地體制作
(1)當大樓接地不能滿(mǎn)足要求時(shí),應單獨制作接地體,接地排連接方式見(jiàn)下圖:
b、在地面挖深約0.8M、長(cháng)2M、寬2M地溝,如上圖所示,在如圖所示位置均勻置入9根1.4M長(cháng)2”鍍鋅管(入地溝下約600mm),然后在約離地面800mm處、300mm處分別焊接12根40*4鍍鋅鋼板;各接地模塊的極芯互相并聯(lián)或與引下線(xiàn)連接時(shí)采用40*4鍍鋅扁鋼焊接。焊接工藝應符合國家相關(guān)規范要求。c、在鍍鋅板上焊接后引出一根40*4鍍鋅板,出地面約1M左右作為接地連接、測試點(diǎn);d、在地網(wǎng)焊接時(shí),焊接面積應≥6 倍接觸點(diǎn),焊接處清除焊渣,且焊點(diǎn)做防腐蝕防銹處理;涂上防銹。d、土壤采用敷設降阻劑法(撒鹽、然后灑水)提高導電性能,使接地電阻≤2Ω ;f、坑槽回填采用導電狀態(tài)較好的新粘土和降阻劑為填料?;靥顣r(shí)應分層操作,回填30厘米,適量加水夯實(shí).g、接地電阻測試:用地阻儀測量地網(wǎng)的工頻接地電阻,以驗證地網(wǎng)的設計和施工質(zhì)量,若未達到預期的指標應及時(shí)分析原因和針對原因采取彌補措施。h、地網(wǎng)連接到機房的接地主干線(xiàn)。i、銅質(zhì)接地線(xiàn)不應小于50mm2(采用2根25mm2銅芯線(xiàn)在地網(wǎng)上取兩個(gè)不同的接點(diǎn))。地網(wǎng)到機房的接地線(xiàn)應全線(xiàn)穿管,進(jìn)入機房連接到均壓環(huán)上。
6)電源防雷器安裝
三級電源防雷在機房?jì)鹊呐潆娤涮帲ㄈ绻麢C房沒(méi)有配電箱就在UPS市電輸入處)。一級電源防雷器的電源相線(xiàn)線(xiàn)徑不小于16mm2, 接地線(xiàn)不小于25mm2,二級電源防雷器的電源相線(xiàn)線(xiàn)徑不小于10mm2,接地線(xiàn)不小于16 mm2,三級電源防雷器的電源相線(xiàn)線(xiàn)徑不小于6 mm2,接地線(xiàn)不小于10 mm2。(2)安裝順序:電源防雷器各線(xiàn)路的連接順序為:①連接接地線(xiàn);②連接中性線(xiàn)或負極線(xiàn);③連接相線(xiàn)或正極線(xiàn)。(3)安裝要求:防雷器與防雷器之間的間距應大于5米,當不能滿(mǎn)足這個(gè)要求時(shí)應在兩級防雷器之間加裝退藕裝置。
7)信號防雷器安裝
(1)信號防雷器的安裝:信號防雷器應串聯(lián)在被保護設備前端。
(2)信號防雷器必須盡可能的靠近被保護器,之間距離不應大于10米,如果大于10米,應在靠近被保護設備前在加裝一級防雷保護器。
(3)當信號防雷器單獨斷電導致脫離工作時(shí),設備仍然工作,但設備失去保護。
8)應注意的質(zhì)量問(wèn)題
(1)等點(diǎn)位均壓環(huán)網(wǎng)格過(guò)于稀松(2)工藝不能滿(mǎn)足要求,焊接搭接倍數不夠。(3)各種支架安裝不合規范,松動(dòng)、間距過(guò)大不均勻。(4)各種接地預埋件漏留或保護不嚴人為損壞,接地線(xiàn)施工不全,漏、錯現象時(shí)有發(fā)生。
9)質(zhì)量要求
(1)浪涌保護器安裝應牢固,接線(xiàn)應可靠。安裝多個(gè)浪涌保護器時(shí),安裝位置、順序應符合設計和產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的要求。(2)接地裝置焊接應牢固,并應采取防腐措施。接地體埋設位置和深度應符合設計要求。引下線(xiàn)應固定。(3)等電位聯(lián)接金屬帶可采用焊接、熔接或壓接。金屬帶表面應無(wú)毛刺、明顯傷痕,安裝應平整、連接牢固,焊接處應進(jìn)行防腐處理。(4)等電位聯(lián)結帶、接地線(xiàn)和等電位聯(lián)結導體的材料和最小截面積符合規范要求。(5)接地線(xiàn)不得有機械損傷;穿越墻壁、樓板時(shí)應加裝保護套管;在有化學(xué)腐蝕的位置應采取防腐措施;在跨越建筑物伸縮縫、沉降縫處,應彎成弧狀,弧長(cháng)宜為縫寬的1.5倍。(6)接地端子應做明顯標記,接地線(xiàn)應沿長(cháng)度方向用油漆刷成黃綠相間的條紋進(jìn)行標記。(7)接地線(xiàn)的敷設應平直、整齊。轉彎時(shí),彎曲半徑應符合規定。接地線(xiàn)的連接宜采用焊接,焊接應牢固、無(wú)虛焊,并應進(jìn)行防腐處理。(8)檢查接地線(xiàn)的規格、敷設方法及其與等電位金屬帶的連接方法應符合設計要求;(9)接地電阻測試結果符合相關(guān)規范要求。
九、防雷接地工程實(shí)例
1、接地設計方案
(1)某數據中心機房位于大樓三層,面積約1000m2。(2)本工程配電采用TN-S系統,獨立設置接地線(xiàn)(PE)。采用大樓聯(lián)合接地系統,并且要求接地小于1歐姆。(3)機房?jì)仍O有功能性接地和保護性接地,共用一組接地裝置。(5)機房?jì)茸鯩網(wǎng)型結構均壓等電位網(wǎng)格。機房室內等電位做法在機房地板下沿機柜一周敷設等電位銅帶30×3mm2(均壓環(huán)),銅帶用ZR-BVR6mm2與各機房動(dòng)力配電柜PE排相連,并設置100*0.3mm2銅箔等電位網(wǎng)格。機房動(dòng)力設備的地線(xiàn)、動(dòng)力設備的外殼、不帶電的金屬管道、金屬線(xiàn)槽外殼、計算機設備外殼、防靜電地板支架、吊頂龍骨、等均須用ZR-BVR6mm2與等電位銅排網(wǎng)絡(luò )就近可靠相連。機房?jì)仍O置等電位端子箱,機房?jì)鹊入娢欢俗酉洳捎肸R-BVR50mm2的電纜與大樓綜合接地端可靠連接。機房等電位接地示意圖如下圖所示。
一個(gè)完整的防雷方案包括防直接部分和防感應雷擊兩部分,中心機房所在的建筑物已具備防直接雷擊防護措施,因此本方案只對機房電子設備的配電系統采取相應的防感應雷擊措施。第一級在大樓低壓配電室內加裝防雷器,實(shí)現第一級防雷(由大樓實(shí)現)。第二級在UPS輸入配電柜內加裝B級防雷器,實(shí)現第二級防雷。第三級在機房UPS輸出列頭配電柜內加裝C級防雷器,實(shí)現第三級防雷。本工程選用品牌防雷器(KITOZER),機房防雷設計示意圖如下圖所示:
由于網(wǎng)絡(luò )集成系統防護點(diǎn)多、面廣,因此,為了保護建筑物和建筑物內各向電子網(wǎng)絡(luò )設備不受雷電損害或使雷擊損害降低到最低程度,應從整體防雷的角度來(lái)進(jìn)行防雷方案的設計?,F在都采取綜合防雷,綜合防雷設計方案應包括兩個(gè)方面:直擊雷的防護和感應雷的防護,缺少任何一方面都是不完整的,有缺陷的和有潛在危險的。如果無(wú)直擊雷防護,按IEC1312的估算幾乎所有雷電流都流經(jīng)進(jìn)出建筑物的導體型線(xiàn)路(如電源線(xiàn)、信號線(xiàn)等)侵入設備,這樣的損害就非常之嚴重,因此做好直接雷擊防護是做感應雷擊防護的前提;直擊雷防護按照國標GB50057《建筑物防雷設計規范》設計和施工,主要使用避雷針、網(wǎng)、線(xiàn)、帶及良好的接地系統,其目的是保護建筑外部不受雷擊的破壞,給建筑物內的人或設備提供一個(gè)相對安全的環(huán)境。 統計數據資料表明,微電子網(wǎng)絡(luò )系統80%以上的雷害事故都是因為與系統相連的電源線(xiàn)路上感應的雷電沖擊過(guò)電壓造成的。因此,做好電源線(xiàn)的防護是整體防雷中不容忽視的一環(huán)。 盡管在電源和通信線(xiàn)路等外接引入線(xiàn)路上安裝了防雷保護裝置,由于雷擊發(fā)生在網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)(如雙絞線(xiàn))感應到過(guò)電壓,仍然會(huì )影響網(wǎng)絡(luò )的正常運行,甚至徹底破壞網(wǎng)絡(luò )系統。雷擊時(shí)產(chǎn)生巨大的瞬變磁場(chǎng),在1公里范圍內的金屬線(xiàn)路,如網(wǎng)絡(luò )金屬連線(xiàn)等都會(huì )感應到極強的感應雷擊;另外,當電源線(xiàn)或通信線(xiàn)路傳輸過(guò)來(lái)雷擊電壓時(shí),或建筑物的地線(xiàn)系統在瀉放雷擊時(shí),所產(chǎn)生強大的瞬變電流,對于網(wǎng)絡(luò )傳輸線(xiàn)路來(lái)說(shuō),所感應的過(guò)電壓已經(jīng)足以一次性破壞網(wǎng)絡(luò )。即使不是特別高的過(guò)電壓,不能夠一次性破壞設備,但是每一次的過(guò)電壓沖擊都加速了網(wǎng)絡(luò )設備的老化,影響數據的傳輸和存儲,甚至死機,直至徹底損壞。所以網(wǎng)絡(luò )信號線(xiàn)的防雷對于網(wǎng)絡(luò )集成系統的整體防雷來(lái)說(shuō),是非常重要的環(huán)節。 集成網(wǎng)絡(luò )系統主干交換機所在的中心機房應設置均壓環(huán),將機房?jì)人薪饘傥矬w,包括電纜屏蔽層、金屬管道、金屬門(mén)窗、設備外殼以及所有進(jìn)出大樓的金屬管道等金屬構件進(jìn)行電氣連接,并接至均壓環(huán)上,以均衡電位。 機房采用聯(lián)合接地可有效的解決地電位升高的影響,合格的地網(wǎng)是有效防雷的關(guān)鍵。機房的聯(lián)合地網(wǎng)通常由機房建筑物基礎(含地樁)、環(huán)形接地(體)裝置、工作(電力變壓器)地網(wǎng)等組成。對于敏感的數據通訊設備的防雷,接地系統的良好與否,直接關(guān)系到防雷的效果和質(zhì)量。如果地網(wǎng)不合要求,應改善地網(wǎng)條件,適當擴大地網(wǎng)面積和改善地網(wǎng)結構,使雷電流盡快地泄放,縮短雷電流引起的高過(guò)電壓的保持時(shí)間,以達到防雷要求。電源系統防雷采用三級防雷的方式。對機房配電箱的防雷應采取不少于二級保護(細保護),既在機房的主配電箱的輸入一套安裝二級防雷器,在機房配電箱輸出端每一路安裝三級防雷器。即在配電柜中總開(kāi)關(guān)前端安裝二級防雷器,這樣既節省空間,又起到了美觀(guān)、易維護的作用,并分別在市電配電柜、UPS配電柜各自的總開(kāi)關(guān)前端安裝三級防雷器,以保護機房?jì)鹊脑O備。五、接地系統本機房有四種接地形式,即:計算機專(zhuān)用直流邏輯地、交流工作地、安全保護地、防雷保護地。在機房活動(dòng)地板下方安裝銅排網(wǎng),將機房所有計算機系統非帶電殼體接入銅排網(wǎng)并由此引入大地。機房接地系統采用專(zhuān)用接地系統,專(zhuān)用接地系統由大樓提供,接地電阻≤1Ω。用3mm×30mm的銅帶,在機房活動(dòng)地板下交叉排成方格,其交叉點(diǎn)與活動(dòng)地板支撐的位置交錯排列,交點(diǎn)處壓接在一起,并在銅帶下用墊絕緣子固定。在機房離墻400mm的距離沿墻采用3mm×30mm紫銅條造成一個(gè)M型或S型的地網(wǎng),紫銅條間的接駁位用10mm鏍母壓接后燒銅焊,通過(guò)35mm2銅纜引下線(xiàn)駁接建筑物的聯(lián)合接地體,這樣就形成一個(gè)法拉第籠式接地系統,并保證接地電阻不大于1Ω。機房等電位連接:將天花龍骨、墻身龍骨、活動(dòng)地板支架、非計算機系統的管、金屬的門(mén)、窗等均做等電位連接,并分別取多點(diǎn)通過(guò)16m m2的地線(xiàn)接入機房接地銅排網(wǎng)。在電力系統中運行需要的接地(配電柜中性點(diǎn)接地),應不大于4歐姆。與變壓器或發(fā)電機直接接地的中性點(diǎn)連接的中性線(xiàn)稱(chēng)零線(xiàn);將零線(xiàn)上的一點(diǎn)或多點(diǎn)與地再次做電氣連接稱(chēng)重復接地。交流工作地是中性點(diǎn)可靠地接地。當中性點(diǎn)不接地時(shí),若一相碰地而人又觸及另一相時(shí),人體所受到的接觸電壓將超過(guò)相電壓,而當中性點(diǎn)接地時(shí),且中性點(diǎn)的接地電阻很小,則人體受到電壓相當于相電壓;同時(shí)若中性點(diǎn)不接地時(shí),由于中性點(diǎn)對地的雜散抗阻很大,因此接地電流很??;相應的保護設備不能迅速切斷電源,對人及設備產(chǎn)生危害;反之則行。安全保護地是指機房?jì)?/span>所有機器設備的外殼以及電動(dòng)機、空調機等輔助設備的機體(外殼)與地之間做良好的接地,應不大于4歐姆。當機房?jì)雀黝?lèi)電器設備的絕緣體損壞時(shí),將會(huì )對設備和操作及維修人員的安全構成威脅。所以應使設備的外殼可靠接地。即機房的防雷系統的接地,一般以水平連線(xiàn)和垂直接地樁埋設地下,主要是把雷電電流由受雷裝置引到接地裝置,應不大于10歐姆。防雷裝置可分為三個(gè)基本部分:即接閃器、引下線(xiàn)和接地裝置,接閃器即接受雷電電流的金屬導體。本方案只將加裝防雷器的引下線(xiàn)與動(dòng)力配電柜內的接地銅排連接。要求接地電阻≤4Ω。
(1)直擊雷的防護
機房所在大樓已有避雷針、避雷帶等外部防雷設施,不再作外部防雷補充設計。如之前無(wú)直擊雷防護,需在機房頂層做避雷帶或是避雷網(wǎng),若機房在空曠地帶,視情況還需安裝避雷針,避雷針、避雷帶必須做好引下線(xiàn),接入地網(wǎng)。a、對于網(wǎng)絡(luò )集成系統的電源線(xiàn)防護,首先,進(jìn)入系統總配電房的電源進(jìn)線(xiàn),應采用金屬鎧裝電纜敷設,電纜鎧裝層的兩端應良好接地;如果電纜沒(méi)有鎧裝層,則就將電纜穿鋼管埋地,鋼管兩端接地,埋地的長(cháng)度應不小于15米。由總配電房至各大樓的配電箱以及機房樓層配電箱的電力線(xiàn)路,均應采用金屬鎧裝電纜進(jìn)行敷設。這樣可以大大減少電源線(xiàn)感應過(guò)電壓的可能性。b、在電源線(xiàn)路上安裝電源防雷器,是必不可少的防護措施。根據IEC防雷規范中有關(guān)防雷分區的要求,將電源系統分為三級保護。
a) 可在系統總配電房的配電變壓器低壓側安裝流通容量80KA~100KA的一級電源防雷箱(如ZS150E-400);
b)在各大樓的總配電箱安裝通流容量為60KA~80KA的二級電源防雷箱(如ZS150E-300);
c)在機房的重要設備(如交換機、服務(wù)器、UPS等)的電源進(jìn)線(xiàn)處安裝通流容量20~40KA的三級電源防雷器(如ZSPD TT20KC/2);
d)在機房控制中心硬盤(pán)刻錄機及電視墻設備電源處用插座式防雷器(如FACP-10)
所有防雷器均應良好接地。選用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠性,重要場(chǎng)所應設置專(zhuān)用的接地線(xiàn),切不可將防雷接地線(xiàn)與避雷針接地線(xiàn)并接,且要盡量遠離、分開(kāi)入地。
a、網(wǎng)絡(luò )傳輸線(xiàn)主要使用的是光纖和雙絞線(xiàn)。其中光纖不需要特別的防雷措施,但若室外的光纖是架空的,那么需要將光纖的金屬部分接地。而雙絞線(xiàn)屏蔽效果較差,因此感應雷擊的可能性比較大,應將此類(lèi)信號線(xiàn)敷設在屏蔽線(xiàn)槽中,屏蔽線(xiàn)槽應良好接地;也可穿金屬管敷設,金屬管應全線(xiàn)保持電氣上的連通,并且金屬管兩端應良好接地。b、在信號線(xiàn)路上安裝信號防雷器,對防感應雷是一種行之有效的辦法。對于網(wǎng)絡(luò )集成系統,可在網(wǎng)絡(luò )信號線(xiàn)進(jìn)入到廣域網(wǎng)路由器之前安裝專(zhuān)用信號防雷器;在系統主干交換機、主服務(wù)器以及各分交換機、服務(wù)器的信號線(xiàn)入口處分別安裝RJ45接口的信號防雷器(如RJ45-E100)。信號防雷器的選型應綜合考慮工作電壓、傳輸速率、接口形式等。避雷器主要串接在線(xiàn)路的兩端設備的接口處。 a) 服務(wù)器 100M 輸入端口處安裝單口 RJ45 端口信號避雷器(如RJ45-E100),以保護服務(wù)器。b)24口網(wǎng)絡(luò )交換機串聯(lián) 24 口的 RJ45 端口信號避雷器(如RJ45-E100/24),避免因雷擊感應或電磁場(chǎng)干擾沿雙絞線(xiàn)竄入而毀壞設備。c) 在DDN專(zhuān)線(xiàn)接收設備上安裝單口RJ11端口信號避雷器(RJ11-TELE/2)或(RJ45-DDN/4),保護DDN 專(zhuān)線(xiàn)上的設備。d)在衛星接收設備前端安裝同軸端口天饋線(xiàn)避雷器(CoaxB-N-JK),以保護接收設備。a) 在硬盤(pán)錄像機的視頻線(xiàn)出線(xiàn)端加裝視頻信號防雷器(CoaxB-CCTV)或采用機架式視頻信號防雷箱(CoaxB-CCTV/12),12口全保護,安裝方便。b) 在矩陣與視頻分割器的控制線(xiàn)進(jìn)入端加裝控制信號防雷器(DB-RS485/422)。c)機房電話(huà)線(xiàn)采用(RJ11-TELE/2)音頻信號防雷器,串接在電話(huà)機前端電話(huà)線(xiàn)處,安裝方便,易維護。d) 在報警器前端信號線(xiàn)接入處裝控制信號防雷器(DB-RS485/422),對報警器信號線(xiàn)做有效的防雷保護。注意:所有防雷器均應良好接地,選用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠性,重要場(chǎng)所應設置專(zhuān)用的接地線(xiàn),切不可將防雷接地線(xiàn)與避雷針接地線(xiàn)并接,且要盡量遠離、分開(kāi)入地。在機房防靜電地板下,沿著(zhù)地面上布置40*3紫銅排,形成閉合環(huán)接地匯流母排。將配電箱金屬外殼、電源地、避雷器地、機柜外殼、金屬屏蔽線(xiàn)槽、門(mén)窗等穿過(guò)各防雷區交界的金屬部件和系統設備的外殼,以及對防靜電地板下的隔離架進(jìn)行多點(diǎn)等電位接地就進(jìn)至匯流排。并采用等電位連接線(xiàn)4-10mm2銅芯線(xiàn)螺栓緊固的線(xiàn)夾作為連接材料。同時(shí)在機房找出建筑物主鋼筋,經(jīng)測試確與避雷帶連接良好,用14mm鍍鋅圓鋼通過(guò)銅鐵轉換接頭將接地匯流母排與之連接起來(lái)。形成等電位。采用聯(lián)合接地網(wǎng),目的是消除各地網(wǎng)之間的電位差,保證設備不因雷電的反擊而損壞。接地是避雷技術(shù)非常重要的環(huán)節之一,無(wú)論是直擊雷或感應雷,最終都是把雷電流引入大地。因此,對于敏感的數據(信號)通信設備而言,沒(méi)有合理而良好的接地系統是不能可靠避雷的。因此,對接地電阻>1Ω 的大樓地網(wǎng),需按照規范要求整改,以提高機房接地系統的可靠性。根據具體情況,通過(guò)沿機房大樓建立不同形式的接地網(wǎng)(包括水平接地體、垂直接地體)來(lái)擴大接地網(wǎng)的有效面積和改善地網(wǎng)的結構。采用共用接地裝置時(shí),共用接地電阻值不應大于1Ω;采用專(zhuān)用接地裝置時(shí),其接地電阻值不應大于4Ωa)在大樓周?chē)鼋拥鼐W(wǎng),用較少的材料和較低的安裝成本,完成最有效的接地裝置;c)接地體應離機房所在主建筑物 3~5m 左右設置;d)水平和垂直接地體應埋入地下0.8m 左右,垂直接地體長(cháng) 2.5m ,每隔 3~5m 設置一個(gè)垂直接接地體,垂直接地體采用 50×50×5mm 的熱鍍鋅角鋼,水平接地體則選 50×5mm 的熱鍍鋅扁鋼; e)在地網(wǎng)焊接時(shí),焊接面積應≥6 倍接觸點(diǎn),且焊點(diǎn)做防腐蝕防銹處理; f)各地網(wǎng)應在地面下0.6~0.8m 處與多根建筑立柱鋼筋焊接,并作防腐蝕、防銹處理; g)土壤導電性能差時(shí)采用敷設降阻劑法,使接地電阻≤1Ω ; i)與大樓基礎地網(wǎng)多點(diǎn)焊接,并預留接地測試點(diǎn)。以上是一種傳統的廉價(jià)實(shí)用的接地方式,根據實(shí)際情況,接地網(wǎng)材料也可以選用新型技術(shù)接地裝置,如免維護電解離子接地系統、低電阻接地模塊、長(cháng)效銅包鋼接地棒等等