计算机网络设备防雷设计方案

前言
今日已是电子时代,日益繁忙庞杂的事务通过高速电脑、自动化设备及通讯设备得以井然有序,而这些敏感电子设备的工作电压却在不断降低,其数量和规模不断扩大,因而它们受到过压特别是雷电袭击而受到损害的可能性就大大增加,其后果可能使整个系统运行中断,并造成难以估量的经济损失,雷电和浪涌电压成为电子时代的一大公害。
雷电的破坏力极大,以雷击中心1.5km-----2km范围内都可能产生危险过电压,损害线路上的设备。随着大量的数据设备和精密仪器应用的范围日益广泛,雷电损害造成的事故有逐年上升的趋势。
目前比较流行的防雷方法是采用外部防雷,即采用避雷针(或避雷带、避雷网)、引下线和接地系统构成外部防雷系统,主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故。但是防雷仅有外部防雷是不够的,雷电波会侵入各电气通道(如电源线、信号线的金属管道等),
由其产生的高电压和浪涌电压对通讯设备、网络、信息、系统有极大的危害,轻则毁坏线路,重则损害设备,乃至系统瘫痪,造成难以估算的损失,所以必须进行内部防雷,防止雷电和其他内部过电压侵入设备中造成损坏,这是外部防雷系统无法保证的,为了实现内部避雷,需要在进出建筑物的各保护区上的电缆、金属管道上安装连接避雷及过压保护器,并实行等到电位连接,防止由雷电产生的高电压和浪涌电压造成的设备损害。
对于计算机系统特别是计算机房的保护除了做好常规的防雷设施和处理好接地问题外,还应在计算机房内和UPS房内加装相应的过电压保护装置,以消除电网浪涌、雷电感应电压、设备切换等意外事件对设备的冲击和毁坏。要求进入UPS和计算机房内的电源线、信号线应通过防雷、防过压处理,设备外壳、金属门、窗、管道、静电地板等应进行等电位处理。
一、总则
1、 计算机网络设备雷电过电压及电磁干扰防护,是保护通信线路、设备及人身安全的重要技术手段,是确保通信线路、设备运行必不可缺少的技术环节。
2、本方案的设计依据IEC1312《雷电电磁脉冲的防护》、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》、VDE0675《过电压保护器》、GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》及GB-50174-93《计算机房防雷设计规范》、GB2887-89《计算机场地技术条件》等。
3、本方案中的所采用的过电压保护产品是ZYSPD系列避雷器。
4、计算机网络机房直击雷防护措施严格依据GB50057-94第二类建筑物设计标准,其避雷针、引下线、地网系统应合乎规定要求。
二、防雷设计
1、计算机网络的瞬态过电压保护设计
A、计算机网络过电压保护必须运用电磁兼容原理将计算机网络局部的防护归结到机房的整体的雷电过电压保护。
B、计算机网络设备所处的建筑物作为一个欲保护的空间区域,从电磁兼容的角度出发,可由外到内分为几个雷电保护区,以规定各部分空间不同的雷电磁脉冲(LEMP)的严重程度。
C、根据雷电保护区的划分要求,机房所在建筑物外部是直接雷的区域,在这个区域内的设备最容易遭受损害,危险性最高,是暴露区,为0区;建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区,可将其分为1区、2区,越往内部,危险程度越低,雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管则通过这些界面,穿过各级雷电保护区的金属构件必须在每一穿过点做等电位连接。
D、进入机房建筑物的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、LPZ1与LPZ2区交界处,以及终端设备的前端根据IEC1312--雷电电磁脉冲防护标准,安装上ZPSPD 不同类别的电源类SPD,以及通讯网络类SPD。(SPD瞬态过电压保护器)
E、SPD是用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的有效手段。
F、选用和使用SPD注意事项简介:
▲ 应在不同使用范围内选用不同性能的SPD。在选用电源SPD时要考虑供电系统的形式、
额定电压等因素。LPZ0与LPZ1区交界处的SPD必须是经过10/350us波形冲击试验达
标的产品。对于信号SPD在选型时应考虑SPD与电子设备的相容性。
▲ SPD保护必须是多级的,例如对计算机网络设备电源部分雷电保护而言,至少应采取泄流型SPD与限压型SPD前后两级进行保护。
▲ 为各级SPD之间做到有效配合,当两级SPD之间电源线或通讯线距离未达规定要求时,
应在两级SPD之间采用适当退耦措施。
▲ 建在城市、郊区、山区不同环境下银行营业网点,设计选用过压型SPD时,必须考虑
网点供电电源不稳定因素,选用合适工作电压的SPD。
▲ 对于无人值守场合,可选用ZPSPD带有遥信触点的电源SPD;对于有人值守场合,可
选用ZPSPD 带有声光报警之电源SPD,所有ZPSPD 电源防雷器都具有老化显示。
▲ 信号SPD应满足信号传输带率、工作电平、网络类型的需要,同时接口应与被保护设
备兼容。
▲ 信号SPD由于串接在线路中,在选用时应选用插入损耗较小的SPD。
▲ 在选用SPD时,应让ZPSPD 指定供应商提供相关SPD技术参数资料。
▲ 正确的安装才能达到预期的效果。SPD的安装应严格依据厂方提供的安装要求进行安
装。
2、等电位连接
A、实行等电位连接的主体应为:设备所在建筑物的主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。
B、实行等电位连接的连接体为金属连接导体,(如图1)。和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器(SPD)。
C、计算机房六面应敷设金属蔽网,屏蔽网应与机房内环形接地母线均匀多点相连。
D、通过星型(S型结构或网形M型)结构把设备直流地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。小型机房选S型,在大型机房选M型结构。
E、机房内的电力电缆(线)、通信电缆(线)宜尽量采用屏蔽电缆。
F、架空电力线由终端杆引下后应更换为屏蔽电缆,进入大楼前应水平直埋50m以上,埋地深度应大于0.6m,屏蔽层两端接地,非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋50m以上,铁管两端接地。
3、接地
A、根据GB50174-93标准要求,电子计算机机房接地装置应满足下列接地要求:
▲交流工作接地,接地电阻不大于4欧姆;
▲安全保护接地,接地电阻不大于4欧姆;
▲直流工作接地,接地电阻应按计算机系统具体要求确定;
▲防雷接地,接地应接现行国标50057<<建筑物防雷设计规范>>执行。
B、交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地共用一组接地装置时,其接地电阻按其中最小值确定;若防雷接地单独设置接地装置时,其余三种接地共用一组接地装置,其接地电阻不大于其中最小值,并应采用ZPSPD 防地电位反击的等电位连接保护器。
4、机房内通信电缆以及地线的布放和连接
A、通过模拟不同的布线、屏蔽和接地方式时,空间电磁场对通信线路的电磁感应影响情况试验,对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式有如下下结论:
▲通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。
▲通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁并沿建筑物立柱
或横梁布线较长的距离,通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物
立柱或横梁较远的位置。
B、卫星接收机高频电缆在进入机房前其金属屏蔽外皮,至少有二处与避雷设备引下线连接。
三、运行维护
1、每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常,必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况,如果发现问题应及时处理。
2、接地网的接地电阻应每年进行一次测量。
3、每年雷雨季节前应对运行中的ZPSPD 防雷器进行检查,发现ZPSPD 防雷模块显示窗口出现红色及时处理。
四、ZPSPD防雷器计算机网络设备的防雷应用配置(祥见示意图
电源防雷:
序号
安装位置
产品型号
备注
1
总配电房 ZYSPD60K385B/4 第一级直接雷击保护B级
2
分配电箱 ZYSPD20K275C/4 第二级过电压保护C级
3
UPS前端 ZYSPD10K275C/2 第三级浪涌吸收保护C级
信号防雷:
序号
安装位置
产品型号
备注
1
DDN专线 ZYSPD-N-RJ45/4
2
卫星天馈线 ZYSPD-C-BNC
3
局域网线
YSPD-N-RJ45/4
4
ISDN专线 ZYSPD-N-RJ45/4
5
电话、调制解调器 ZYSPD-N-RJ11/2

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