机房防雷

“金税工程”信息系统机房防雷解决方案德国OBO培训中心（中国）“金税工程”信息数据机房防雷解决方案OBO培训中心1目录一、分析报告二、设计总则三、设计方案四、维护与保修五、附件1、保险单2、ISO9001认证3、全系列产品样本和产品说明4、OBO介绍5、防雷配置简图“金税工程”信息数据机房防雷解决方案OBO培训中心2一、分析报告目前各种建筑大楼大多数仍采用避雷针（带）保护建筑物的安全，经多年使用避雷针（带）防止直击雷害，不但是行之有效的方法，而且是非常经济的措施。但是，随着现代电子技术的不断发展，精密电子设备被广泛应用在各行业的计算机、通信网络的运行系统中。这些高精度的微电子计算机设备内置大量的CMOS半导体集成模块，导致过压、过流保护能力极其脆弱。（美国通用研究公司提供磁场脉冲超过0.07高斯，就可引起计算失效；磁场脉冲超过2.4高斯就可以引起集成电路永久性损坏。）无法保证在特定的空间遭受雷击时仍能安全运行。“金税工程”有完善的宽带信息网络，每年雷雨季节都有部分网络设备通讯设备不同程度的损坏，造成网络瘫痪，影响了国税信息的正常运行。此外现代科学技术的发展，使越来越多的精密电气设备和电子仪器大量应用于实际工作中，随着新技术和新设备的引进，防雷的工作变得更加重要。根据中国气象局第3号令《防雷减灾管理办法》的颁发以及各地气象部门对雷电袭击防护实施的监督力度加大。同时根据国家建筑物防雷标准2000年修订版《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94-2000版），第6.1.4节中说明，在设计建筑物时，不知道或不肯定将来有没有通信设备时，要考虑安装防雷用的等电位连接装置（防雷器是其中一种元件）。在中华人民共和国公共安全行业标准《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》（GA267-2000属强制性）第5.2节中说明，计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护应装置相应的防雷保安器，实施防护。在中华人民共和国通信行业标准《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》（YD/T5098-2001）中，为解决雷电引入系统的灾害，确保通信设备的安全和正常工作，需要进行雷电过电压保护设计。上述国标(GB50057-94-2000版)是包括一般行业的建筑物，而电子通信设备可靠性要求又在一般行业之上。近年来，由于上级领导的重视，使我局在电子结算和网络化方面采取了很多措施，使得国家税务局的电子化手段和设备更为先进齐全，能够比较好的适应各项业务的开展。但新的先进电子设备的广泛应用，在运行过程中，这些设备在过电压和抗脉冲浪涌电流及防雷性能方面的缺陷和隐患已开始暴露出来，归纳起来存在以下三各方面的问题：1）新的电子设备的主CPU工作电压越来越低，两年前一般的台式设备的CPU的工作电压还是4.8V，而现在的桌面办公电子设备的CPU的工作电压已降至1.2V，并在未来的两年里很可能降至0.8V以下，这样，这些设备的抗雷击和抗浪涌电压侵害的能力会越来越低，“金税工程”信息数据机房防雷解决方案OBO培训中心3一但发生雷击侵入，将很可能造成整个网络设备的大面积瘫痪。2）各个部门正在运行的服务器，交换机等主设备处理速度越来越快，容量越来越大，而这些设备中所采用的集成电路芯片的正常工作电压也就越来越低，由于这些设备处于网络运行的核心位置，一但发生因雷击或浪涌电流侵入，将给整个网络的运行造成极为严重的后果，甚至会造成通迅中断，数据丢失。3)我省各局的各个科室、数据机房的接地和外部防雷装置（避雷针）均不完善，设备的接地形同虚设，一但线路上发生雷击过电压侵入，在设备没有良好接地的情况下，后果不堪想象，因此，各部门的防雷设施及接地装置急需进行一次全面的改造，以确保网络运行的安全性。雷击造成的危害雷电的危害主要由于雷电泄放以及电路的闭合、断开产生的瞬态过电压形成的浪涌造成，其主要危害有：A、直击雷的危害当直击雷对地放电时，在8μs左右达到峰值，并在40μs内完全泄放。因此，雷电流具有幅值极高、频率极高、冲击力极强等特点。按我国有关部门规定，标准雷强度为100KA，经理论计算，若直击雷直接击中传统避雷针，雷电流沿引下线泄放过程中，在每米高度上约有60KV的压降，并随着高度的增加而递增。如此高的电压会产生如下二次效应：▲反击电压几十甚至几百千伏的高电压沿引下线入地的过程中，有可能直接击穿空气，损毁低压设备，甚至危及人们的生命安全。在地网中，由于瞬态高电压的冲击，在接地点产生局部电位升高，在地网间出现电位差，由此，导致地中反击而损坏电器设备。地网中的电位差还会产生跨步电压，直接危及人们的生命。根据GB50057-94（2000版）第6.3.4条“……全部的雷电流的50%流入建筑物防雷装置的接地装置，其另50%分配于引入建筑物的各种外来导电物、电力线、通信线等设备”。电流分配图如下：“金税工程”信息数据机房防雷解决方案OBO培训中心4建筑物100%外部防雷装置等电位连接带接地装置50%50%is进入建筑物的各种服务性的管线从图中可以看出当建物遭受雷击时，约有50%的雷电流通过建筑物的地网泄入大地，另外约有50%的雷电流通过与等电位连接带相连的接地导线进入设备，因此当雷击发生时，地网电位被抬升，与汇流排相连的设备外壳的地电位也随之升高，进入设备通信线的低电位与机架或地线之间的高电位存在高电位差而发生反击放电，从而使电子设备损坏（地电位反击过程见下图）。=50%IeIs=50%通信机架通信机架通信机架机架一侧的接地铜条数据通信线数据通信线数据通信线V.35V.35V.35V.35V.35V.35设备接地线设备接地线设备接地线机架一侧的接地铜条机架一侧的接地铜条地电位反击示意图当建筑物遭受雷击时,地网电位升高,与地网相连的接地汇流排及与接地汇流排作等电位连接的设备外壳其电位也随之升高,通信导线其远端电位可看作零电位,地线与通信导线由于高的电位差,而对通信导体放电,损坏设备.接闪器下引导体地网接地汇流排▲感应过电压雷击产生的冲击电流沿引下线对地泄放过程中，在引下线上会产生强烈的电磁场，耦合“金税工程”信息数据机房防雷解决方案OBO培训中心5到供电线路或音频线、数据线上，产生远远超过弱电设备耐受能力的浪涌电压，击毁弱电设备。B、配电网、计算机网络、通信系统暂态过电压的产生及危害1）配电网中暂态过电压的产生暂态过电压是配电系统中最常见的干扰形式，对用电设备最具危害。配电系统中暂态过电压产生的原因很多，而且大部份带有随机性，有雷电过电压和内部过电压。▲雷电过电压雷电是一种日常发生的事件。在世界上，每天约有44000个雷暴中心形成，发生八百万次雷闪放电，平均每秒放电100次左右，由此可见雷电活动是相当频繁的。当雷击输电线路或雷闪放电发生在输电线路附近时，通过直接的或电容耦合的方式，雷闪放电将会在输电线路上形成暂态过电压，并以流动波形式沿线路向各发配电系统和用电设备侵袭，危及设备的安全。为了保证发配电系统和用电设备免受雷电的破坏，电网中采用架空避雷线，加装避雷器等防雷措施。这些措施可大大削弱暂态过电压波的强度，减少雷击的破坏程度。但是这些措施并不能完全消除电网中由雷击引起的暂态过电压，仍有一部份幅值较低的过电压在电网中存在，这些过电压对一些低压等级的用电设备，特别是对计算机和其它装有大规模集成电路的电子系统以及家用电器等存在“金税工程”信息数据机房防雷解决方案OBO培训中心6较大威协。另外，当雷击中建筑物时，由于一些电源与电子系统或电子系统之间的联结电缆与建筑物共用接地系统，将有一部份雷电流流进电缆，通过电缆到达电子设备。通信机架通信机架数据通信线数据通信线近点雷击对设备形成损坏的途径接闪器下引导体地网平行接闪器引下线（立柱）敷设的金属导线通信机架数据通信线▲内部操作过电压在电力系统的内部，由于断路器的操作，负荷的投入和切除系统故障系统内部状态变化，而使系统参数发生变化，从而引起的电力系统内部电磁能量转化或传输过渡过程，将在系统中出现过电压，这种过电压称为内部过电压，其形成原理如下图。t=0U0CsLRULUmaxUot短脉冲群当U0取值为24V时，适当的L与CS，加载在设备上端的脉冲电压幅值即可达4000V，这远远超过了脆弱电子设备的耐受能力。“金税工程”信息数据机房防雷解决方案OBO培训中心7在用电网络中引起内部过电压的原因大至可分为：①电力重负荷的投入和切除（电梯、大功率空调节器机、冷冻机和医疗设备以及大功率的其它设备）；②感性负荷的投入和切除（电梯或继电器的线圈、带负荷的变压器）；③功率因数补偿电容器的投入和切除；④断路器或保险装置的操作；⑤短路故障。2）用电系统中暂态过电压的危害随着现代技术的发展，以大规模、超大规模集成电路为核心组件的测量、保护、监控、通讯和计算机等先进的电子产品广泛地应用于电力、航空、宇航、国防、通讯、广电、金融、石油、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域。象电子计算机，微处理器及其它由大型CMOS集成模块等集成元件组成的这类电子设备普遍存在着对电网电压质量要求较高，暂态过电压耐受能力较弱等缺点，成为电网中暂态过电压侵袭的薄弱环节。暂态过电压不仅能造成用电设备产生误操作，严重的甚至还造成用电设备的永久性损坏，给社会生活的各行各业造成巨大的经济损失，给人民生活带来麻烦。近几年来，有关过电压造成的电子设备损坏事件时有发生，已引起邮电通讯行业、电力部门、银行金融系统、航空、国防部门及其它行业的普遍关注。据国外对电子设备和系统损坏事件的统计表明，约25%的电子设备和系统的损坏事故是电网中的过电压所造成成为该类设备损坏的主要原因之一。如何防护暂态过电压对用电设备的损坏问题已成为当今必须解决的迫切问题。▲稳压电源不能消除暂态过电压由于用电网络中负荷的投入和切除，不但会产生瞬时的暂态过电压，而且会引起电网的工类电压的升高或降低，使工类电压值在一定的范围波动，而电子设备一般对工作电压要求很严，电压太高，轻则使电子元件逐渐老化，重则使电子元件损坏。一般的稳压电源的功能就是对工频电压起稳压作用，使用电设备的工作电压稳定，保证用电设备在工频电压下的安全运行，而稳压电源对于快速的暂态过电压却来不及反应和发挥稳压的作用。在暂态过电压的作用下，稳压电源还可能被损坏。▲UPS不能消除暂态过电压电网中由于故障或其它原因会突然停电。突然停电将给医疗、银行金融、国防以及其它“金税工程”信息数据机房防雷解决方案OBO培训中心8部门带来不可估量的损失。UPS的功能就是在突然停电的情况下，在很短的时间内及时将备用电源投入，保证用电设备供电的连续性，使用电设备在突然停电的情况下仍能继续工作一段时间或长期运行。但UPS不能消除暂态过电压，在电网停电UPS动作的情况下，反而会产生暂态过电压。在暂态过电压的作用下，UPS自身有可能被损坏。3）计算机网络及通信系统中暂态过电压的产生及危害计算机网络及通信系统辐射面广，设备内部由于大量采用大规模集成电路等微电子器件，耐压水平极低，对于电源及信号电压的稳定要求极高。若某地有雷击事件发生，由于雷击的二次效应，通过信号线或天馈线的耦和，将感应过电压引入系统内，并沿线路传播；或通过配电系统进入设备的电源部分。两种形式的过电压引入均可造成设备的损坏，致使计算机网络或通信系统中断。对于智能建筑内部的各种控制系统，由于感应过电压的引入，轻者造成控制系统误动作、误报警；重者造成控制系统设备损坏，整个控制系统失效。其严重后果不言而喻。综上所述，雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：▲直击雷直击雷蕴含极大的能量，电压峰值可达5000KV，具有极大的破坏力。如建筑物直接被雷电击中，巨大的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：①巨大的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速抬高，造成反击事故，危害人身和设备安全；②雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压；③雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。▲传导雷远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内，损坏电气设备。▲感应雷云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信