Microsoft Word - 防雷接地系统的设计及应用

计 算 机 网 络 系 统 的 防 雷 设 计 计 算 机 信 息 系 统 的 防 雷 电 侵 害 正 愈 来 愈 受 到 各 级 部 门 及 企 业 的 重 视, 本 文 分 析 了 雷 电 侵 害 计 算 机 网 络 设 备 的 几 种 途 径, 对 电 源 系 统 信 号 系 统 的 防 雷 措 施 作 了 详 细 介 绍, 并 对 机 房 的 接 地 系 统 和 静 电 防 护 作 了 进 一 步 阐 述 雷 电 灾 害 是 一 种 目 前 人 类 还 无 法 抗 拒 的 严 重 自 然 灾 害, 雷 电 造 成 人 员 伤 亡 及 设 备 损 坏 的 事 件 屡 有 发 生 随 着 现 代 通 信 技 术 的 不 断 发 展, 精 密 电 子 设 备 被 广 泛 应 用 在 各 行 业 的 计 算 机 通 信 网 络 系 统 中, 由 于 精 密 电 子 设 备 抗 过 电 压 过 电 流 及 电 磁 脉 冲 的 能 力 极 低, 毫 无 防 范 的 系 统 一 旦 遭 受 雷 击, 设 备 将 会 遭 受 重 创 随 着 我 国 信 息 化 建 设 进 程 的 加 快, 信 息 系 统 的 投 入 加 大, 计 算 机 网 络 信 息 系 统 正 扮 演 着 愈 来 愈 重 要 的 角 色, 雷 电 灾 害 对 其 造 成 的 威 胁 和 危 害 也 愈 来 愈 大, 每 年 都 有 多 起 因 雷 击 造 成 计 算 机 及 网 络 通 讯 设 施 损 坏, 从 而 导 致 信 息 传 输 中 断 信 息 受 损 乃 至 威 胁 人 身 安 全 的 事 故 发 生 1 雷 电 侵 害 网 络 设 备 的 几 种 途 径 雷 电 侵 害 计 算 机 网 络 有 两 种 方 式 : 直 击 雷 侵 害 和 感 应 雷 侵 害 雷 电 直 接 击 中 设 备 所 在 建 筑 物 或 设 备 连 接 线 路 并 经 过 网 络 设 备 入 地 的 雷 击 过 电 流 称 为 直 击 雷 ; 由 雷 电 电 流 产 生 的 强 大 电 磁 场 经 导 体 感 应 出 的 过 电 压 过 电 流 所 形 成 的 雷 击 称 为 感 应 雷 直 击 雷 击 中 建 筑 物, 会 产 生 强 大 的 雷 电 流, 如 果 电 压 分 布 不 均 会 产 生 局 部 高 电 位, 对 周 围 电 子 设 备 形 成 高 电 位 反 击, 击 毁 建 筑 物, 损 坏 设 备, 甚 至 造 成 人 员 伤 亡 感 应 雷 一 般 由 电 磁 感 应 产 生, 通 过 电 力 线 路 信 号 馈 线 感 应 雷 电 压 入 侵 计 算 机 网 络 系 统, 从 而 造 成 网 络 系 统 设 备 的 大 面 积 损 坏 因 而 雷 电 对 计 算 机 网 络 系 统 的 入 侵 主 要 有 以 下 三 个 途 径 : (1) 直 击 雷 经 过 建 筑 物 接 闪 器 ( 富 兰 克 林 避 雷 针 避 雷 带 ) 入 地 泄 放 雷 电 流, 导 致 数 万 伏 的 地 网 地 电 位, 通 过 设 备 接 地 线 入 侵 网 络 设 备 形 成 地 电 位 反 击 (2) 雷 电 流 沿 建 筑 物 避 雷 引 下 线 入 地 时, 在 引 下 线 周 围 产 生 强 磁 场, 从 而 在 引 下 线 周 围 的 金 属 管 ( 线 ) 上 经 感 应 而 产 生 过 电 压, 通 过 网 络 系 统 的 电 力 或 信 号 线 入 侵 网 络 系 统 www.spd168.com 1

(3) 进 出 建 筑 物 的 电 源 线 或 通 信 线 等 在 大 楼 外 受 直 接 雷 或 感 应 雷 而 加 载 的 雷 电 压 及 过 电 流 沿 线 路 窜 入, 侵 害 网 络 设 备 由 此 可 见, 雷 电 主 要 是 通 过 供 电 电 源 线 路 通 信 线 路 及 接 地 系 统 入 侵 计 算 机 网 络 系 统 因 而 网 络 系 统 的 防 雷 主 要 是 针 对 上 述 三 种 可 能 进 行 雷 电 防 护, 通 过 增 加 各 级 防 雷 设 施, 尽 可 能 地 防 御 和 减 轻 雷 电 灾 害 对 计 算 机 网 络 系 统 造 成 的 损 害 由 于 计 算 机 网 络 设 备 一 般 放 置 在 建 筑 物 内 的 计 算 机 机 房 内, 建 筑 物 通 常 都 有 防 直 击 雷 的 避 雷 设 施, 一 般 情 况 下, 网 络 设 备 受 到 建 筑 物 防 雷 设 施 防 直 击 雷 的 保 护, 处 于 雷 电 的 非 暴 露 区, 因 而 遭 受 直 击 雷 的 可 能 性 相 对 较 小, 而 遭 受 感 应 雷 的 概 率 则 较 高, 因 而 计 算 机 网 络 系 统 考 虑 更 多 的 是 感 应 雷 及 雷 电 波 入 侵 的 防 护 问 题 通 过 对 电 源 线 路 和 通 信 线 路 等 潜 在 雷 电 入 侵 隐 患 加 装 电 涌 保 护 器 (SPD), 来 阻 止 或 减 轻 雷 电 对 网 络 系 统 的 冲 击 2 电 源 系 统 的 防 雷 措 施 计 算 机 网 络 系 统 的 电 源 并 非 独 立 的 供 电 系 统, 仍 然 由 电 力 线 路 输 入 室 内, 理 论 上 电 力 线 路 可 能 遭 受 直 击 雷 和 感 应 雷 如 果 直 击 雷 击 中 高 压 线 路, 经 过 变 压 器 耦 合 到 低 压 端, 通 过 计 算 机 供 电 设 备 入 侵 计 算 机 网 络 系 统 ; 同 样 低 压 线 路 也 可 能 被 直 击 雷 击 中 或 感 应 过 电 压 无 论 是 何 种 情 况 下 的 雷 电 造 成 电 源 线 路 的 过 电 压, 均 会 对 计 算 机 网 络 系 统 设 备 造 成 毁 灭 性 的 损 坏 由 于 雷 电 产 生 了 强 大 的 过 电 压 过 电 流, 无 法 一 次 性 在 瞬 间 完 成 泄 流 和 限 压, 所 以 电 源 系 统 必 须 采 取 多 级 的 防 雷 保 护, 至 少 必 须 采 取 泄 流 和 限 压 前 后 两 级 防 雷 保 护 按 照 我 国 现 行 的 计 算 机 信 息 系 统 防 雷 技 术 要 求 规 定, 电 源 系 统 应 该 采 取 三 级 雷 电 防 护, 即 在 建 筑 物 总 配 电 装 置 高 压 端 各 相 安 装 高 通 容 量 的 防 雷 装 置, 作 为 第 一 级 保 护, 在 低 压 侧 安 装 阀 门 式 防 雷 装 置 作 为 第 二 级 保 护, 在 楼 层 配 电 箱 安 装 电 源 避 雷 箱 作 为 第 三 级 保 护 重 要 场 合 宜 采 取 更 多 级 的 保 护 措 施, 如 在 UPS 电 源 输 出 端 加 装 防 雷 器, 对 重 要 设 备 电 源 输 入 端 加 装 电 源 终 端 防 雷 设 备 等 等 通 过 使 用 多 级 电 源 防 雷 设 施, 彻 底 泄 放 雷 电 过 电 流 限 制 过 电 压, 从 而 尽 可 能 地 防 止 雷 电 通 过 电 力 线 路 窜 入 计 算 机 网 络 系 统, 损 害 系 统 设 备 一 般 配 置 为 : 一 级 :PT-DM160/4 或 CRITECTSG1130-2S/4 或 OBOV25-B/3+NPE 二 级 :PT-DM80/4 或 CRITECDSD140-1S-275/440 或 OBOV20-C/3+NPE www.spd168.com 2

三 级 :ZGJ 或 DSD110-1S-275/440V 或 CNS3-D-PRC 3 信 号 系 统 的 防 雷 措 施 现 代 建 筑 物 内 的 信 息 网 络 不 再 是 一 个 信 息 孤 岛, 它 必 须 是 一 个 互 连 互 通 的 开 放 性 网 络, 来 满 足 人 们 信 息 交 换 的 需 求 各 建 筑 物 之 间 以 及 建 筑 物 与 外 部 网 络 之 间 都 需 要 物 理 介 质 的 连 接, 内 网 与 外 网 连 接 的 通 信 方 式 有 多 种, 有 通 过 普 通 电 话 双 绞 线 为 通 信 介 质 实 现 互 连 的, 如 PSTN( 拨 号 接 入 ) ISDN 技 术 DDN 技 术 ADSL 技 术 等 等 ; 有 通 过 5 类 非 屏 蔽 双 绞 线 光 纤 为 介 质 实 现 通 信 连 接 的 在 上 述 几 种 通 信 方 式 中, 除 光 纤 介 质 外, 其 它 介 质 都 可 能 因 遭 受 直 接 雷 或 感 应 雷 而 侵 害 两 端 连 接 的 网 络 系 统 首 先, 暴 露 的 通 信 电 缆 会 直 接 受 到 雷 电 袭 击 ; 平 行 铺 设 的 电 缆, 当 某 一 电 缆 被 雷 电 击 中 时, 会 在 相 邻 的 电 缆 感 应 出 过 电 压 其 次, 即 便 是 埋 在 地 下 的 通 信 电 缆, 当 地 面 遭 受 直 击 雷 或 雷 电 通 过 地 面 泄 放 时, 强 大 的 雷 电 压 会 穿 透 土 壤, 使 雷 电 流 入 侵 到 电 缆, 窜 入 网 络 当 前 我 国 正 大 力 推 广 宽 带 网 络 技 术, 根 据 最 近 的 统 计 数 据 显 示, 我 国 目 前 应 用 最 多 的 宽 带 上 网 方 式 为 ADSL 方 式, 占 全 部 用 户 的 89.3%, 而 ADSL 技 术 使 用 的 介 质 是 普 通 的 电 话 线 路, 因 电 话 线 路 遭 受 雷 击, 导 致 损 坏 两 端 通 信 设 备 的 事 故 常 有 发 生, 与 此 连 接 的 网 络 如 果 不 采 取 任 何 防 雷 防 范 措 施, 一 旦 遭 受 雷 击, 系 统 将 会 遭 受 巨 大 的 损 失 为 了 避 免 因 通 信 电 缆 引 入 雷 电 侵 害 的 可 能 性, 通 常 采 用 的 技 术 是 在 电 缆 接 入 网 络 通 信 设 备 前 首 先 接 入 信 号 避 雷 器 ( 信 号 SPD), 即 在 链 路 中 串 入 一 个 瞬 态 过 电 压 保 护 器, 它 可 以 防 护 电 子 设 备 遭 受 雷 电 闪 击 及 其 它 干 扰 造 成 的 传 导 电 涌 过 电 压, 阻 断 过 电 压 及 雷 电 波 的 侵 入, 尽 可 能 降 低 雷 电 对 系 统 设 备 的 冲 击 由 于 信 号 避 雷 器 串 接 在 通 信 线 路 中, 所 以 信 号 避 雷 器 除 了 满 足 防 雷 性 能 特 征 外, 还 必 须 满 足 信 号 传 输 带 宽 等 网 络 性 能 指 标 的 要 求 因 而 选 择 相 关 产 品 时, 应 充 分 考 虑 防 雷 性 能 指 标 及 网 络 带 宽 传 输 损 耗 接 口 类 型 等 网 络 性 能 指 标 一 般 网 络 信 号 防 雷 器 为 PT-RJ45C10-RJ45/5 或 LAN-RJ45/24 或 OBORJ45S-E100/4-F 4 接 地 及 防 静 电 要 求 由 于 计 算 机 网 络 系 统 的 核 心 设 备 都 放 置 在 计 算 机 机 房 内, 因 而 对 机 房 提 出 了 较 高 的 环 境 要 求, 良 好 的 接 地 系 统 是 保 证 机 房 计 算 机 及 网 络 设 www.spd168.com 3

备 安 全 运 行, 以 及 工 作 人 员 人 身 安 全 的 重 要 措 施 按 照 现 行 电 子 计 算 机 机 房 设 计 规 范 要 求, 计 算 机 机 房 应 采 用 下 列 四 种 接 地 方 式 : (1) 交 流 工 作 接 地, 接 地 电 阻 4Ω (2) 安 全 保 护 接 地, 接 地 电 阻 4Ω (3) 直 流 工 作 接 地, 接 地 电 阻 根 据 计 算 机 系 统 具 体 要 求 确 定 (4) 防 雷 接 地, 应 按 照 现 行 国 家 标 准 建 筑 防 雷 设 计 规 范 执 行 当 交 流 工 作 接 地 安 全 保 护 接 地 直 流 工 作 接 地 和 防 雷 接 地 采 用 共 用 一 组 接 地 装 置 时, 其 接 地 电 阻 不 应 大 于 其 中 最 小 值 直 流 地 的 接 法 通 常 采 用 网 格 地, 直 流 网 格 地 应 采 用 铜 带, 在 活 动 地 板 下 面 按 一 定 密 度 成 交 叉 网 格 排 列, 其 交 叉 点 与 活 动 地 板 支 撑 的 位 置 要 交 错 排 列, 网 格 地 交 点 处 需 用 锡 焊 焊 接 在 一 起 为 了 使 直 流 网 格 地 与 大 地 绝 缘, 在 铜 带 下 应 垫 2~3mm 厚 的 绝 缘 橡 皮 或 聚 氯 乙 烯 等 绝 缘 物 体 接 地 引 下 线 应 选 用 多 芯 铜 电 缆 计 算 机 终 端 及 网 络 的 节 点 机 柜 不 宜 就 地 做 接 地 保 护, 应 由 系 统 统 一 考 虑 设 计, 以 防 止 不 同 接 地 系 统 的 电 压 差 而 损 坏 设 备, 以 确 保 整 个 系 统 的 等 电 位 静 电 防 护 也 是 机 房 安 全 要 求 的 一 个 重 要 环 节, 当 静 电 电 压 达 到 2KV 时, 人 就 会 有 受 电 击 的 感 觉, 静 电 电 压 积 累 到 一 定 程 度, 也 会 导 致 设 备 发 生 故 障, 通 常 机 房 内 绝 缘 体 的 静 电 电 压 不 应 大 于 1KV, 因 而 机 房 必 须 采 取 较 好 的 静 电 防 护 措 施 接 地 产 品 一 般 采 用 非 金 属 接 地 模 块 PTD-3 或 ERITECH 镀 铜 钢 1.42*2.44M, 焊 接 工 具 可 以 采 用 艾 力 高 热 熔 焊 接 磨 具 CADWELDPLUS. 5 其 它 防 护 措 施 5.1 避 免 系 统 设 计 遗 留 防 雷 隐 患 由 于 网 络 工 程 设 计 人 员 的 技 术 水 平 参 差 不 齐, 部 分 设 计 人 员 不 仅 缺 乏 防 雷 安 全 知 识, 而 且 缺 乏 防 雷 安 全 意 识, 往 往 导 致 网 络 系 统 在 布 线 设 计 时 就 留 下 了 防 雷 安 全 隐 患 因 此, 对 室 外 网 络 布 线, 应 尽 量 使 用 光 纤 通 信 介 质, 如 果 使 用 电 缆 应 避 免 使 用 架 空 走 线 方 式, 而 采 取 地 埋 敷 设 电 缆 另 外, 信 息 中 心 是 网 络 系 统 的 核 心, 网 络 的 重 要 通 信 设 备 均 设 置 在 此, 所 以 计 算 机 机 房 的 选 位 也 涉 及 到 防 雷 安 全, 从 防 雷 角 度 考 虑, 计 算 机 机 房 应 避 免 选 择 在 大 楼 的 顶 部 或 边 角 位 置, 对 多 层 或 高 层 建 筑 物 宜 设 置 在 二 三 层, 以 减 轻 建 筑 物 遭 雷 击 时 直 接 雷 对 网 络 设 备 的 冲 击 同 样, 防 雷 系 统 设 计 及 施 工 的 专 业 性 较 强, 因 而 计 算 机 信 息 系 统 防 雷 工 程 必 须 实 行 设 计 审 核 制 度, 即 防 雷 工 程 设 计 方 案 须 经 当 地 防 雷 中 心 审 核 备 案, 防 雷 工 程 的 设 计 施 工 单 位 必 须 持 有 国 家 气 象 主 管 机 构 的 资 质 ( 格 ) 证 书 防 雷 工 程 竣 工 后 需 经 当 地 监 管 部 门 或 具 www.spd168.com 4

有 防 雷 检 测 资 质 的 单 位 进 行 检 测 验 收, 经 检 测 验 收 合 格 后, 方 可 交 付 使 用 设 计 或 施 工 不 当 的 防 雷 系 统 不 仅 不 能 有 效 防 止 雷 电 侵 害, 相 反 可 能 导 致 引 入 雷 电 灾 害 5.2 使 用 安 全 合 格 产 品 安 装 的 防 雷 装 置 必 须 是 按 国 家 有 关 规 定 取 得 计 算 机 信 息 系 统 安 全 专 用 产 品 销 售 许 可 证 的 专 用 产 品 禁 止 使 用 未 贴 销 售 许 可 标 志 不 合 格 或 禁 用 的 防 雷 产 品 目 前, 绝 大 部 分 防 雷 产 品 自 身 办 理 了 相 关 保 险 手 续, 为 了 避 免 因 防 雷 产 品 自 身 问 题, 给 用 户 带 来 不 必 要 的 损 失, 在 选 购 计 算 机 信 息 系 统 防 雷 产 品 时, 应 确 保 产 品 已 办 理 了 相 关 保 险 手 续 5.3 定 期 检 测 制 度 安 装 了 计 算 机 网 络 防 雷 系 统, 并 不 代 表 着 网 络 就 可 以 永 远 高 枕 无 忧 定 期 检 测 是 防 雷 系 统 后 期 维 护 的 必 要 措 施, 每 年 至 少 应 该 在 雷 雨 季 节 到 来 之 前, 委 托 当 地 防 雷 中 心 对 防 雷 系 统 进 行 一 次 安 全 检 测, 雷 雨 季 节 其 间, 应 该 加 强 外 观 巡 视, 经 常 检 查 防 雷 设 备 的 性 能 指 示 标 志 ( 多 数 防 雷 产 品 具 有 失 效 报 警 功 能 ), 及 时 发 现 并 更 换 设 备 6 结 束 语 近 年 来, 我 国 不 断 加 强 对 计 算 机 信 息 系 统 的 安 全 保 护 工 作, 国 家 气 象 局 和 公 安 部 及 各 省 地 区 相 关 部 门 都 联 合 发 文, 出 台 了 相 关 的 管 理 规 定 要 求 各 单 位 切 实 重 视 计 算 机 信 息 系 统 的 防 雷 设 施 的 建 设, 并 组 织 职 能 部 门 对 计 算 机 信 息 系 统 ( 场 地 ) 进 行 防 雷 安 全 定 期 检 测 只 有 建 立 多 层 次 的 计 算 机 防 雷 系 统, 才 能 确 保 计 算 机 信 息 系 统 的 安 全 运 行, 最 大 限 度 地 防 御 和 减 轻 雷 电 灾 害 对 计 算 机 信 息 系 统 造 成 的 危 害 和 损 失 参 考 文 献 1 建 筑 物 防 雷 设 计 规 范 (GB50057-942000 版 ) 2 电 子 计 算 机 机 房 设 计 规 范 (GB50174-93) www.spd168.com 5