南昌市第三十中学计算机机房防雷工程设计

来源:用户上传      作者: 李巾 黄祖辉 任国荣

　　摘要：江西是全国雷击灾害最严重的省份之一，雷电灾害防御是全省防灾减灾的一项重要工作，也是防灾减灾的薄弱环节。中小学校雷电灾害防御工程建设，对于加强中小学校防雷工作具有重要作用。本文从南昌市第三十中学的地理、地质、气象、环境等条件和雷电活动规律的实际出发，进行全面规划，综合防治，设计了该防雷方案，可以为其它地区中小学校防雷减灾工程建设提供一点帮助。
　　关键词：雷击 机房防雷工程 设计 南昌市第三十中学
　　0 引言
　　江西是全国雷击灾害最严重的省份之一，雷电灾害防御是全省防灾减灾的一项重要工作，也是防灾减灾的薄弱环节。中小学校雷电灾害防御工程建设，对于加强中小学校防雷工作具有重要作用。目前江西中小学校防雷安全形势依然严峻，防雷安全隐患依然突出。据不完全统计，80%以上的中小学校没有安装防雷设施或防雷设施极不完善，校园遭雷击的事故时有发生。为深入贯彻《国务院办公厅关于进一步加强气象灾害防御工作的意见》、《国务院办公厅关于进一步做好防雷减灾工作的通知》和全国气象防灾减灾大会精神，中国气象局于2008年开始组织中小学校防雷减灾示范工程建设，重点解决地处雷电灾害频发地域、无雷电防护措施或雷电防护措施极不完善的贫困落后中小学校的防雷安全问题，保障广大师生人身和国家财产安全。南昌市第三十中学校区地处南昌市李家庄附近，年平均雷暴日为58d，雷暴强度较强、雷击事故概率较大，校园内的计算机电源、主板、网卡、路由器芯片等更是容易遭受雷击的损坏。
　　1 防雷工程建设的基本原则
　　雷电作为一种破坏因素时它所呈现的形式不是单一的，对学校进行防雷设计时，要认真调查当地的地理、地质、气象等环境条件和雷电活动规律，从实际出发，进行全面规划，综合防治；现代比较经济、合理、行之有效果办法是利用过去采用的传统的合理可行的防雷设施，补充或局部替换现代的先进的电子防雷技术产品，按照防治直击雷击、感应雷击、雷电侵入波等特定程式设计的一个工程网络，因地制宜，采取拦截、疏导、屏蔽、均压、引流，合理接地布线等综合措施“综合治理、整体防御、多重保护、层层设防”。
　　2 防雷工程设计的技术依据
　　建筑物的防雷分内部防雷和外部防雷，IEC国际防雷标准称：“… …所谓外部防雷就是防直击雷，内部防雷包括防雷电感应、防反击以及防雷电波侵入和防生命危险”。该方案设计的主要技术依据是： ①IEC61024《建筑物防雷》。②IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》。③JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》。④GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》。⑤GB50057-2000《建筑物防雷设计规范》。根据上述国际、国内标准的规定和我们多年来的探索和实践，利用现代防雷技术并安装适应各种电子设备的防雷器件，是可以将雷电造成的灾害减少到最低限度的。就是说：既要防护直击雷，又要防雷电电磁脉冲通过天馈线线路、信号线路、电源线路感应过电压和过电流，还要防地电位的反击。综合采用屏蔽、等电位连接、共用接地系统、合理布线、安装线路防雷器等措施，以保护计算机网络系统的雷电安全和工作人员的安全。
　　3 南昌市第三十中学防雷工程设计方案
　　3.1 内部防雷
　　3.1.1 电源系统雷电及过电压防雷保护。根据IEC61312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，分别加以考虑。只做单级防雷可能会带来危险，因雷电流过大而导致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，可防范从直击雷到各级过电压的侵袭。
　　根据电源分级防雷要求，对用电设备应充分防护，需加装三级电源防雷器，使通过第一级防雷器后的雷电流的残压限制在（2500－4000V），而通过第二级防雷器的雷电流的残压应限制在（1800－2500V），通过第三级防雷器保护后，使雷电流的残压进一步限制在用电设备所能承受的安全电压范围内（800－1200V左右）。根据电器设备设计标准，当浪涌电压达到1670V以上时，就会有内部线路绝缘被击穿的可能性，并导致设备的直接损坏。可见如果电源防雷保护不充分，可能会使用通过用电设备的电流残压过高而导致设备的损坏。
　　再根据风险评估计算，确定雷电电磁脉冲感应防护等
　　级按B级设计，其供电线路应设置三级防雷器防护其线路上
　　感应的雷电流过电压和过电流。依据是GB50343-2004《建
　　筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.4.1.7条款用于电源
　　线路的浪涌保护器标称放电电流参数值宜符合表-1规定。
　　
　　3.1.2 电源系统防雷器配置方案：①电源第一级防雷。根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装低压总电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。作为系统电源进线端的主级防雷器，在雷击多发地带至少应有80-140KA的通流容量，可将数万甚至数十万伏的雷击过电压限制到数千伏，防雷器可并联安装在建筑物机房内低压配电柜电源总开关处电源出线端，采用三相四线制接线方式。在综合楼二楼配电箱的总配电处的电源总开关进线处，并联安装1套中达防雷箱BP1-100-4A电源一级防雷器，作为电源防雷第一级保护。相线接线为6*2平方多股铜芯线，地线接线为35平方多股铜芯线。第一级防雷器中达防雷箱BP1-100-4A套。②电源第二级防雷。供电系统配电柜的电源防雷器，对通过电源初级防雷器的雷电能量进一步泄放，可将几千伏的过电压进一步限制到1点几千伏，雷电多发地带需要具有40KA的通流容量，防雷器可并联安装在各系统重要电子设备所在的楼内分配电柜电源进线处。综合楼四楼机房UPS供电处安装一组浪涌保护器中达MP2-20/1+NPE。作为设备电源二级防雷保护。相线接线为6平方多股铜芯线，地线接线为35平方多股铜芯线。第二级防雷模块中达MP2-20/1+NP套。③电源第三级防雷（精细化防雷）。第三级防雷系统也是系统防雷中最重要也是最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，经过一二级防雷保护而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。，对通过电源第二级防雷器的雷电能量进一步泄放，一般需要10KA的通电容量。它可将过电压进一步限制到设备耐压值的80%，保证设备正常运行。防雷器串联安装在各系统重要电子设备取电处。在各机柜电源设备、各弱电系统的电源终端（如网络机柜、电脑服务等）等设备处安装中达机架式防雷插座J6-420(通流量均为20KA). 第三级中达电源机架式防雷插座J6-420-20四套。
　　3.2 数据（信号）通讯接口过电压防雷器配置方案 在雷击发生时，产生巨大瞬变电磁场，在1KM范围内的金属环路，如网络线、电话通信线路、视频监控线路等都会感应到雷击，将会影响各系统的正常运行，甚至彻底破坏各系统的重要电子设备。对于网络、通信、门禁、监控方面的防雷工作是较易被忽视的，往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。
　　网络交换机防雷，通过局域网线路遭受雷击这种情况发生的较少，约占整体雷击的21%。发生的情况是从局域网线路打进来，很可能先把交换机打坏，再打到路由器的局域网埠，再把路由器内部的元器件打坏。因为网络线接近金属布线，例如铁管、栏杆，离大楼外墙太近而产生感应，一样能把高压跳到局域网线路。

　　3.3 等电位连接 ①等电位连接是现代防雷技术重要的防护措施之一，将进入机房内的各类管线的屏蔽层、机柜，路由器，光纤等在进入网点前进行等电位连接后接地。②将分开的外导电装置用等电位连接导体连接后接地，以减少系统设备所在的建筑物金属构建内与设备之间或设备与设备之间因雷击产生的电位差。③利用钢筋混凝土结构的建筑物内所有金属构建的多重连接建立一个三维的连接网络是实现等电位连接的最佳选择。为方便等电位连接施工，在一些合适的地方预埋等电位连接预留件。进入系统所在建筑物的各类水管、采暖和空调管道等金属管道的金属外层在进入建筑物按GB50057的要求做总等电位连接之后，接向总等电位连接带，并可靠连通接地。
　　具体措施：①用3*30紫铜排围绕机房设备四周敷设一圈，在设备集中的区域，横穿一根铜排组成网格型。主要作用是设备接地及设备等电位处理；②用6mm2多股铜芯线在设备集中的区域的静电地板支架对角处两头敷设两根线与总等电位排相连。主要作用是机房防静电处理。
　　3.4 机房线路改造 ①将进入机房的漏电保护开关换成普通开关；②把机房内的6平方的总接地线改成3*30紫铜排。
　　3.5 辅助接地地网制作
　　3.5.1 接地地网的设计原则。依据GB50057-94(2000年版)《建筑物防雷设计规范》地网设计时应遵循以下原则：采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地来作为接地网；以自然接地物为基础辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形；应采用统一接地网，用一点接地的方式接地。
　　3.5.2 地网的设计思路。大楼属于钢筋混凝土框架结构，大楼的自然接地体钢筋阻值已达到设备接地要求≤4Ω。为了减少直击雷在通过钢筋泄放雷电流过程中对设备造成损坏以及为了增加机房设备快速泄放雷电流的能力.故增加一组辅助地网。
　　4 结语
　　各大中专院校和中小学校要严格执行国家有关防雷减灾的法律法规，要按照防雷管理有关规定，在新、改、扩建建筑物以及建设通讯网络、计算机机房时，务必要高度重视防雷设施建设，并严格执行“三同时”制度。各地气象主管机构应提高服务意识，高效率为学校办理防雷工程的设计审核和竣工验收工作，强化对防雷工程施工和竣工阶段的监管。各级防雷检测机构要加强对防雷装置的检测，对检测不合格的防雷装置要限期整改到位。
　　总之，各级气象部门、教育部门要认真贯彻落实国务院、省政府的有关中小学校防雷减灾工作指示精神，站在构建“和谐江西”的高度，牢固树立和落实科学发展观，以对师生生命安全高度负责的态度来认识中小学校防雷减灾工作的重要性，克服侥幸心理，增强忧患意识，将中小学校防雷减灾工作作为一项大事来抓，加强中小学校雷电防护工程建设，加强对校园内防雷装置的检查和维护，确保师生人身和国家财产安全。
　　参考文献:
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