Message
Name:
Phone:
Address:
E-mail:
Message content:

Location:Recommended > Lightning protection grounding

防雷接地

2016-10-18

机房防雷接地系统

一、概述

防雷接地系统一直是数据机房关注的重点,技术日趋成熟。目前,雷电对设备的破坏途径更加多样化,破坏程度更加广泛和深入。防雷接地系统必须从系统角度进行综合防御,提供高效接闪体,安全引导雷电流入地面,完善低电阻地网,清除地面回路,进行电源浪涌冲击防护和信号及数据线瞬变防护

二、机房防雷接地的必要性

进入新发展阶段,微电子网络设备的普遍应用,使得防雷的问题显得越来越重要。由于微电子设备具有高密度、高速度、低电压、和低功耗等特性,这就使其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感。如果防护措施不力,随时随地可能遭受重大损失。值得我们关注的是雷电不仅仅破坏系统设备,更为重要的是使系统的通讯中断、工作停顿、声誉受损,其间接损失无法估量。

三、机房防雷接地的原理

接地是避雷技术最重要的环节,不管是直击雷、感应雷还是其他形式的雷,最终还是把雷电流送入大地。因此,没有合理而良好的接地装置是不能可靠地避雷的。接地电阻越小,散流就越快,被雷击物体高电位保持时间就越短,危险性就越小。对于计算机场地的接地电阻要求欧姆,并且采取共用接地的方法将避雷接地、电器安全接地、交流地、直流地统一为一个接地装置。如有特殊要求设置独立地,则应在两地网间用地极保护器连接,这样,两地网之间平时是独立的,防止干扰,当雷电流来到时两地网间通过地极保护器瞬间连通,形成等电位连接。

四、机房防雷接地系统的组成

防雷接地系统是弱电精密设备及机房保护的重要子系统,主要由雷电接受装置、引下线、接地线、接地体(级)、接地装置、接地网、接地电阻组成。

1)雷电接受装置:直接或间接接受雷电的金属杆(接闪器), 如避雷针、避雷带(网)、架空地线及避雷器等。

2)引下线:用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。

3)接地线:电气设备、杆塔的接地端子与接地体或零线连接用的正常情况下不载流的金属导体。

4)接地体(极): 埋入土中并直接与大地接触的金属导体,称为接地体。分为垂直接地体和水平接地体。

5)接地装置:接地线和接地体的总称。

6)接地网:由垂直和水平接地体组成的具有泄流和均压作用的网状接地装置。

7)接地电阻:接地体或自然接地体的对地电阻的总和称为接地装置的接地电阻,其数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。同时接地电阻也是衡量接地装置水平的标志。

五、机房防雷接地系统设计

1.防雷设计

由于网络集成系统防护点多、面广,因此,为了保护建筑物和建筑物内各向电子网络设备不受雷电损害或使雷击损害降低到最低程度,应从整体防雷的角度来进行防雷方案的设计。现在都采取综合防雷,综合防雷设计方案应包括两个方面:直击雷的防护和感应雷的防护,缺少任何一方面都是不完整的,有缺陷的和有潜在危险的。同时防雷主要是从电源以及信号系统两大方面进行。

1)直击雷的防护

如果无直击雷防护,按IEC1312的估算几乎所有雷电流都流经进出建筑物的导体型线路(如电源线、信号线等)侵入设备,这样的损害就非常之严重,因此做好直接雷击防护是做感应雷击防护的前提;直击雷防护按照国标GB50057《建筑物防雷设计规范》设计和施工,主要使用避雷针、网、线、带及良好的接地系统,其目的是保护建筑外部不受雷击的破坏,给建筑物内的人或设备提供一个相对安全的环境。

2) 电源系统的防护

统计数据资料表明,微电子网络系统80%以上的雷害事故都是因为与系统相连的电源线路上感应的雷电冲击过电压造成的。因此,做好电源线的防护是整体防雷中不容忽视的一环。

3)信号系统的防护

尽管在电源和通信线路等外接引入线路上安装了防雷保护装置,由于雷击发生在网络线(如双绞线)感应到过电压,仍然会影响网络的正常运行,甚至彻底破坏网络系统。雷击时产生巨大的瞬变磁场,在1公里范围内的金属线路,如网络金属连线等都会感应到极强的感应雷击;另外,当电源线或通信线路传输过来雷击电压时,或建筑物的地线系统在泻放雷击时,所产生强大的瞬变电流,对于网络传输线路来说,所感应的过电压已经足以一次性破坏网络。即使不是特别高的过电压,不能够一次性破坏设备,但是每一次的过电压冲击都加速了网络设备的老化,影响数据的传输和存储,甚至死机,直至彻底损坏。所以网络信号线的防宙对于网络集成系统的整体防宙来说。是非常重要的环节。

4) 等电位连接

集成网络系统主干交换机所在的中心机房应设置均压环,将机房内所有金属物体,包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳以及所有进出大楼的金属管道等金属构件进行电气连接,并接至均压环上,以均衡电位。

5) 接地

机房采用联合接地可有效的解决地电位升高的影响,合格的地网是有效防雷的关键。机房的联合地网通常由机房建筑物基础(含地桩)、环形接地(体)装置、工作(电力变压器)地网等组成。对于敏感的数据通讯设备的防雷,接地系统的良好与否,直接关系到防雷的效果和质量。如果地网不合要求,应改善地网条件,适当扩大地网面积和改善地网结构,使雷电流尽快地泄放,缩短雷电流引起的高过电压的保持时间。以达到防雷要求。

(一)、电源防雷

电源系统防雷采用三级防雷的方式。对机房配电箱的防雷应采取不少于二级保护(细保护), 既在机房的主配电箱的输入一套安装二级防雷器,在机房配电箱输出端每一路安装三级防雷器。即在配电柜中总开关前端安装二级防雷器,这样既节省空间,又起到了美观、易维护的作用,并分别在市电配电柜、UPS配电柜各自的总开关前端安装三级防雷器,以保护机房内的设备。

(二)、信号系统的防雷

1)网络传输线主要使用的是光纤和双绞线。其中光纤不需要特别的防雷措施,但若室外的光纤是架空的,那么需要将光纤的金属部分接地。而双绞线屏蔽效果较差,因此感应雷击的可能性比较大,应将此类信号线敷设在屏蔽线槽中,屏蔽线槽应良好接地;也可穿金属管敷设,金属管应全线保持电气上的连通,并且金属管两端应良好接地。

2)在信号线路上安装信号防雷器,对防感应雷是一种行之有效的办法。对于网络集成系统,可在网络信号线进入到广域网路由器之前安装专用信号防雷器;在系统主干交换机、主服务器以及各分交换机、服务器的信号线入口处分别安装

RJ45接口的信号防富器信号防雷器的选型应综合考虑工作电压、传输速率、接口形式等。避雷器主要串接在线路的两端设备的接口处。

①服务器100M输入端口处安装单口RJ45端口信号避雷器, 以保护服务器。

②24口网络交换机串联24口的RJ45端口信号避雷器 , 避免因雷击感应或电磁场干扰沿双绞线窜入而毁坏设备。

③在DDN专线接收设备上安装单口RJ11端口信号避雷器,保护DDN专线上的设备。

④在卫星接收设备前端安装同轴端口天馈线避雷器,以保护接收设备。

2.接地设计

计算机机房应具有以下四种地:计算机系统的直流地、交流工作地、交流保护地和防雷保护地。

各接地系统电阻如下:

1)计算机系统设备直流地接地电阻不大于1Ω。

2)交流保护地的接地电阻应不大于4Ω;

3)防雷保护地的接地电阻应不大于10Ω;

4)交流工作地的接地电阻应不大于4Ω;

1)机房室内等电位连接

在机房内设立一环形接地汇流排,机房内的设备及机壳采用S型的等电位连接形式,连接到接地汇流排上。用50*0.5铜铂带敷设在活动地板支架下,纵横组成1200*1200600*600)网格状,在机房一周敷设30*3(40*4)的铜带,铜带配有专用接地端子,用编织软铜线机房内所有金属材质的材料都做接地,接入大楼的保护地上。工程中的所有接地线(包括设备、SPD、线槽等)、金属线槽搭接跨接线均应做到短、平、直,接地电阻要求小于或等于1欧姆。

2)机房屏蔽设计

整个机房屏蔽采用彩钢板进行六面体屏蔽,屏蔽板之前采用无缝焊接,墙身屏蔽体每边跟接地汇流排接地不少于2处。

3)机房接地装置设计

由于机房接地电阻要求较高,在该大楼附近另外增加人工接地装置,在地网槽内打入15根镀锌角钢,并用扁钢焊接起来,并采用降阻剂回填。机房静电接地采用50mm²多股铜芯线穿管引入。接地装置的接地电阻要求小于或等于1欧姆。

六、机房地网制作方法

在距建筑物1.5~3.0m处,以6m*3m矩形框线为中心,开挖宽度为2.5m、深2.5m~3m的土沟,两长边中间贯通,采用长2.5m的L5(5*50*50)镀锌角钢,在沟底的每个交点处垂直打入一根,共计6-20根,作为垂直接地极;然后采用4号(4*40)镀锌扁钢将六根角钢焊接连通,作为水平接地极;再用4号镀锌扁钢焊在地网框架的中间部位,引出至机房外墙角,离地高0.3m,作为PE接地端;最后从该接地端引出16-50平方毫米以上护套地线,沿墙边穿墙进入室内,连至机房内等电位接地汇集排。

七、计算机机房防雷接地需注意事项:

1.考虑到雷电或其他电信设备的干扰

计算机房不宜设置在大楼的顶层或靠外墙侧,特殊情况限制的,应设置屏蔽层防止雷电干扰。对于特别重要的计算机系统,应考虑设置独立的屏蔽机房。建筑物(包括计算机机房)内设备及管线接地安装应按照相关规范执行,做好等电位联结;

2.防止雷电危害还应防雷击引起的电磁脉冲

计算机房的配电箱应设置SPD(防电磁浪涌)保护装置,防止机房供电电源由于雷击电磁脉冲而造成断电。另外,对于重要的系统主机,其通讯电缆也应设置SPD保护装置,由于通讯电缆数量一般比较多,因此通讯线的保护设置应根据具体实际情况合理设置。

3.电气接地系统宜采用TN-S接地系统

PE线与相线分开,机房电源接入处应做重复接地。

4.机房接地一般分为交流工作接地、直流工作接地、安全工作接地、防雷保护接地。

根据《建筑物防雷设计规范》(2000年版)的要求,防雷设计采用共用接地系统时,各接地系统宜共用一组接地装置。信息系统的所有外露导电物(各种箱体、壳体、机架等金属组件)应建立一等电位联结网络。因此,电气防雷设计应在计算机房设置专用的等电位联结排,通过引下线与大楼总等电位联结排连接。根据共用接地系统的层层等电位原则,采用结构主钢筋作为引下线,更适用于共用接地系统。另外强调,大楼接地系统的接地电阻不应大于1Ω。

八、机房防雷接地系统的施工工艺

1、要求

1)浪涌保护器的规格、型号应符合设计要求,浪涌保护器安装位置、安装方式应符合设计要求或产品安装说明书的要求

2)接地装置的规格、型号必须符合设计要求,并有相关机构出具的检测报告。

3)测试仪表应为接地电阻测试仪,量程在0.001~100Ω时,精度应为±2%(读数+2个数)。

4)为保持稳定的系统信号及可靠的安全接地,机房内所有电源插座的极性必须保持一致。

5)严禁在电源插座内将交流工作地与安全地连接在一起。

2、施工机具

电工组合工具、手锤、钢锯、电锤、冲击钻、电气焊机具、卷尺、小线、线坠、卷尺、粉线袋、大绳、绞磨(或倒链)、紧线器、铁镐、铁锹等。

3、作业条件

1)地面找平、防锈等施工已经完毕。

2)地板下均压环及静电带施工应配合桥架、配线及防静电地板等施工进行,项目经理根据工程进度,合理安排接地系统与其他施工工序衔接,避免交叉打架现象。

3)各预留接地线预留到位。

4、技术准备

1)施工图纸和技术资料齐全。

2)施工方案编制完毕并经审批。

3)施工前应组织施工人员熟悉图纸、方案,并进行安全、技术交底。

5、操作工艺

1)工艺流程

等电位均压带→汇流排施工→大楼接地体电阻测试→接地体制作→电源防雷器安装→信号防雷器安装→分项验收。

2)等电位均压带制作

主机房和辅助区的地板或地面应有静电泄放措施和接地构造,防静电地板、地面的表面电阻或体积电阻值应为2.5×104~1.0×109Ω,且应具有防火、环保、耐污耐磨性能。

等电位联结网格应采用截面积不小于25mm2的铜带或裸铜线,并应在防静电活动地板下构成边长为0.6~3m的矩形网格。铜排之间连接采用钻孔,螺丝拧紧,要求更高的采用氧焊焊接。

名称

材料

最小截面积(mm2

等电位联结带

50

利用建筑内的钢筋做接地线

50

单独设置的接地线

25

等电位联结导体(从等电位联结带至接地汇集排或至其他等电位联结带;各接地汇集排之间)

16

等电位联结导体(从机房内各金属装置至等电位联结带或接地汇集排;从机柜至等电位联结网格)

6

8-1等电位联结带、接地线和等电位联结导体的材料和最小截面积

每台电子信息设备(机柜)应采用两根不同长度的等电位联结导体就近与等电位联结网格连接。机房四个角的静电地板支撑架应采用不小于6 mm²的铜芯线连接到均压环上。等电位连接带应与地绝缘悬浮安装。接地引线与接地极相连之前,宜安装接地连接箱,作为接地阻值的测试点。

3)汇流排施工

在机房设置两块汇流排,规格为80×8mm铜板(两块铜板焊接),长20-30厘米,把汇流排与等电位均压带连接。通过等电位联结导体将等电位联结带就近与接地汇流排、各类金属管道、金属线槽、建筑物金属结构等进行连接。

(4)、大楼接地体电阻测试

1)测试步骤

A检查仪表,确保仪表连线与接地极Eˊ、电位探棒Pˊ和电流探棒Cˊ应牢固接触。

B仪表放置水平后,调整检流计的机械零位,归零。

C将“倍率开关”置于最大倍率,逐渐加快摇柄转速,使其达到150r/min。当检流计指针向某一方向偏转时,旋动刻度盘,使检流计指针恢复到“0”点。此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。

D如果刻度盘读数小于1时,检流计指针仍未取得平衡,可将倍率开关置于小一档的倍率,直至调节到完全平衡为止。

E如果发现仪表检流计指针有抖动现象,可变化摇柄转速,以消除抖动现象。

2)接地电阻测试要求:

A交流工作接地,接地电阻不应大于4Ω;

B安全工作接地,接地电阻不应大于4Ω;

C直流工作接地,接地电阻应按计算机系统具体要求确定;

D防雷保护地的接地电阻不应大于10Ω;

E对于屏蔽系统如果采用联合接地时,接地电阻不应大于1Ω。

3)汇流排与接地点进行连接。

如果测试结果满足上面的要求,可将汇流排直接与大楼接地体进行连接。连接采用铜质接地线不应小于50mm²(通常采用2根25mm²铜芯线在地网上取两个不同的接点)。如测试电阻不能满足该要求,则应单独制作接地体。

5)、接地体制作

1)当大楼接地不能满足要求时,应单独制作接地体,接地排连接方式见下图:

 

2)接地排铺设要求:

A.接地体离机房所在建筑物5m左右设置;

B.在地面挖深约0.8M、长2M、宽2M地沟,如上图所示,在如图所示位置均匀置入9根1.4M长2镀锌管(入地沟下约600mm),然后在约离地面800mm处、300mm处分别焊接12根40*4镀锌钢板;各接地模块的极芯互相并联或与引下线连接时采用40*4镀锌扁钢焊接。焊接工艺应符合国家相关规范要求。    

C.在镀锌板上焊接后引出一根40*4镀锌板,出地面约1M左右作为接地连接、测试点;

D.在地网焊接时,焊接面积应≥6倍接触点,焊接处清除焊渣,且焊点做防腐蚀防锈处理;涂上防锈。

E.土壤采用敷设降阻剂法(撒盐、然后洒水)提高导电性能,使接地电阻≤2Ω;

F.坑槽回填采用导电状态较好的新粘土和降阻剂为填料。回填时应分层操作,回填30厘米,适量加水夯实.

G.接地电阻测试:用地阻仪测量地网的工频接地电阻,以验证地网的设计和施工质量,若未达到预期的指标应及时分析原因和针对原因采取弥补措施。

H.地网连接到机房的接地主干线。

铜质接地线不应小于50mm²(采用2根25mm²铜芯线在地网上取两个不同的接点)。地网到机房的接地线应全线穿管,进入机房连接到均压环上。

6)、电源防雷器安装

1)电源防雷安装位置

A.一级电源防雷在机房所属大楼的总配电箱处

B.二级电源防雷在机房所在楼层的楼层配电箱处

C.三级电源防雷在机房内的配电箱处(如果机房没有配电箱就在UPS市电输入处)

D.一级电源防雷器的电源相线线径不小于16mm², 接地线不小于25mm²

E.二级电源防雷器的电源相线线径不小于10mm²,接地线不小于16 mm²

F.三级电源防雷器的电源相线线径不小于6 mm²,接地线不小于10 mm²

2)安装顺序:电源防雷器各线路的连接顺序为:①连接接地线;②连接中性线或负极线;③连接相线或正极线。

3)安装要求:防雷器与防雷器之间的间距应大于5米,当不能满足这个要求时应在两级防雷器之间加装退藕装置。

7)、信号防雷器安装

1)信号防雷器的安装:信号防雷器应串联在被保护设备前端。

2)信号防雷器必须尽可能的靠近被保护器,之间距离不应大于10米,如果大于10米,应在靠近被保护设备前在加装一级防雷保护器。

3)当信号防雷器单独断电导致脱离工作时,设备仍然工作,但设备失去保护。

8)、应注意的质量问题

1)等点位均压环网格过于稀松

2)工艺不能满足要求,焊接搭接倍数不够。

3)各种支架安装不合规范,松动、间距过大不均匀。

4)各种接地预埋件漏留或保护不严人为损坏,接地线施工不全,漏、错现象时有发生。

5)接地测试不合格或者接地测试数据不准确。

9)、质量要求

1)浪涌保护器安装应牢固,接线应可靠。安装多个浪涌保护器时,安装位置、顺序应符合设计和产品说明书的要求。

2)接地装置焊接应牢固,并应采取防腐措施。接地体埋设位置和深度应符合设计要求。引下线应固定。

3)等电位联接金属带可采用焊接、熔接或压接。金属带表面应无毛刺、明显伤痕,安装应平整、连接牢固,焊接处应进行防腐处理。

4)等电位联结带、接地线和等电位联结导体的材料和最小截面积符合规范要求。

5)接地线不得有机械损伤;穿越墙壁、楼板时应加装保护套管;在有化学腐蚀的位置应采取防腐措施;在跨越建筑物伸缩缝、沉降缝处,应弯成弧状,弧长宜为缝宽的1.5倍。

6)接地端子应做明显标记,接地线应沿长度方向用油漆刷成黄绿相间的条纹进行标记。

7)接地线的敷设应平直、整齐。转弯时,弯曲半径应符合规定。接地线的连接宜采用焊接,焊接应牢固、无虚焊,并应进行防腐处理。

8)检查接地线的规格、敷设方法及其与等电位金属带的连接方法应符合设计要求;

9)接地电阻测试结果符合相关规范要求。

九、机房防雷接地系统配置清单

1)室内配置清单

序号

设备名称

型号

品牌

备注

1

三相一、二级复合型电源防雷器

REP-XEL385BC15

KITOZER/广州

三相一级电源防雷器

2

三相防雷箱

REP-D380B3

KITOZER/广州

三相防雷箱,可安装在配电箱及配电柜内,可选用

3

等电位连接箱

REP-GND

KITOZER/广州

等电位连接箱,如大楼已有等位箱,可选用

4

三相二级复合型电源防雷器

REP-XEL385BC15

KITOZER/广州

三相二级复合型电源防雷器

5

插座式防雷器

REP-D220CK

KITOZER/广州

插座式防雷器

6

防雷PDU

8口

KITOZER/广州

防雷PDU

7

30*3黄铜排(紫铜排)

30*3

KITOZER/广州

30*3黄铜排,半米开孔,有机柜,配电柜,UPS,机房四周的铺设

8

40*4黄铜排(紫铜排)

40*4

KITOZER/广州

40*4黄铜排,半米开孔,有机柜,配电柜,UPS,机房四周的铺设

9

绝缘子

8厘

KITOZER/广州

半米黄铜排(紫铜排)配一个

10

50*5铜铂

50*0.5

KITOZER/广州

1200*1200MM网格铺设

11

拉爆

8厘

KITOZER/广州

每个绝缘子配一个

12

6mm2线耳(铜耳子)

6mm/8厘

定制

每个绝缘子配两个

13

螺丝及螺帽

8厘

KITOZER/广州

每个绝缘子配两个

14

零地极汇流排

AD/D008

KITOZER/广州

全部接地线汇集点,根据机房面积配数量

15

机柜、镀锌线槽6mm2接地线

6mm2/黄绿色

KITOZER/广州

6mm2接地线,机柜、镀锌线槽、UPS等接到钢排

16

机柜、镀锌线槽6mm2线耳(铜耳子)

6mm2

KITOZER/广州

6mm2线耳(铜耳子),线两端各配一个

17

电气配电16mm2接地线

35mm2/黄绿色

KITOZER/广州

16mm2接地线,铜排接到等电位箱

18

电气配电16mm2线耳(铜耳子)

16mm2

KITOZER/广州

16mm2线耳(铜耳子),线两端各配一个

19

防雷器35mm2接地线

35mm2/黄绿色

KITOZER/广州

35mm2接地线,铜排接到防雷器

20

35mm2线耳(铜耳子)

35mm2

KITOZER/广州

35mm2线耳(铜耳子),线两端各配一个

21

镀锌金属线管

直径=25mm

KITOZER/广州

镀锌金属线管

22

金属软管

定制

KITOZER/广州

金属软管

2)室外配置清单

序号

设备名称

型号

品牌

备注

1

地网开挖、回填

开挖、回填

KITOZER/广州

地网开挖、回填,一般挖半米深

2

镀锌角铁

50*5*2000

KITOZER/广州

镀锌角铁,2.5-3米打一条

3

镀锌扁铁

40*4

KITOZER/广州

镀锌扁铁,用到镀锌角铁的链接

4

接地测试箱

定制

KITOZER/广州

接地测试箱

5

长效降阻剂

20/25KG

KITOZER/广州

长效降阻剂

6

防锈漆

铁红

KITOZER/广州

焊点部分防防锈,铁红

7

镀锌银色漆

银色

KITOZER/广州

对焊点防锈铁红进行刷第二遍,同镀锌一样颜色

8

50mm2线耳(铜耳子)

50mm2

KITOZER/广州

50mm2线耳(铜耳子),线两端各配一个

9

50mm2螺丝及螺帽

50mm2/8厘

KITOZER/广州

每个配两个

10

50mm2接地线

50mm2/黄绿色

KITOZER/广州

50mm2接地线,一楼地网与机房链接部分地线

11

铜铁转换头

焊接

KITOZER/广州

铜铁转换头

12

电焊配件

定制

KITOZER/广州

电焊人工,焊条部分

十、总结

广州莱安智能化系统开发有限公司专业从事机房防雷接地多年,始终秉着质量第一,顾客至上为服务宗旨,为广大客户解决机房防雷接地各种难题,得到了广大客户的认可。我司免费为客户提供机房防雷接地解决方案及报价,欢迎全国广大客户咨询业务!

[back]