防雷与静电泄流系统

来源: 河南思贝思电子科技有限公司  日期:2020-02-20  点击:1091  属于:机房工程

防雷接地与静电泄流系统

机房接地系统是涉及多方面的综合性信息处理工程,是机房建设中的一项重要内容。接地系统是否良好是衡量一个机房建设质量的关键性问题之一。机房一般具有四种接地方式:交流工作地、安全保护地、直流工作地和防雷保护地。

1、系统原则

由于机房雷电防护系统对所保护系统的业务正常运行具有非常重要的作用,因此,防雷保护系统应具备先进性、可靠性、易维护、易升级等方面的突出特性。防雷工程设计及设备的选择应遵从以下的原则:
可靠性原则
先进性原则 
实用性原则 
开放性,可扩充、可维护性原则 
经济性原则 

2、接地型式种类与实施方法

通常为了保证机房内的各种设备的安全,要求机房设有四种接地形式,即:计算机专用直流工作地、配电系统交流工作地、安全保护地、防雷保护地。根据《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93)和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)有关规定,机房计算机专用直流地、交流工作地、防雷接地与安全保护地共用一组接地装置,公用大楼接地装置,接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定(接地阻值≤1欧姆)。如果大楼接地不能达到机房综合接地最小值的要求,则需另做一个机房防雷接地(接地阻值≤1欧姆),防雷接地与其它接地最小距离不小于20米。
计算机系统机房接地包括:
(1) 计算机保护接地(设备外壳接地e)- 将因绝缘损坏而带电的电气设备对地电压降到安全值以下的接地。
(2) 计算机直流工作接地(逻辑接地)- 为保证计算机系统的各台计算机工作时的零电位在同一水平,以地电位作参照点的接地。
(3)交流工作接地(中性线N接地)- 在正常或事故情况下,为保证电气设备可靠运行而采取的接地。
(4) 防雷接地(过电压保护接地)- 为消除雷电等的过电压危险影响而采取的接地。
(5)防静电接地(非计算机设备的安全保护地)-为了防止静电聚集形成火花,对可能产生静电荷的设备的接地。
根据机房规范要求,各种接地可共用一个接地装置构成联合接地体,但在机房内必须采用不同的引接方式和措施,联合接地体(网)的接地电阻必须小于1 W。在机房活动地板下,采用铜带放置成网状,用线缆连接到房间内铜排上,再接至联合接地体。
机房内设备的金属外壳和框架、保护接地、工作接地均以最短距离用与铜排连接及直流地、交流工作地采取放射式接地方式(单独从接地极引取),避免接地间干扰并保证零地电位差不大于1V。
a)专用直流地(G)
接地电缆ZR-BV50从大楼总等电位接地排引上,接至UPS输出总柜直流地端子排G排上。
b)交流工作地(N)
接地电缆ZR-BV50从大楼总等电位接地排引上,接至UPS输出总柜直流地端子排N‘排上。
c) 安全保护接地、防雷接地及机房等电位连接
安全保护接地、防雷接地沿引新增接地系统,机房内作等电位连接。在空调配电间及主机房地板下敷设25*3等电位铜带(均压环),敷设密度为(1800×1800mm)。等电位连接网络的连接宜采用焊接、熔接或压接,连接导体与等电位接地端子板之间应采用螺栓连接,连接处应进行热搪锡处理。
通过镀锡编织铜带或塑铜软线将机房内所有金属构件,包括电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器(SPD)接地端等均应以距离与等电位连接网络的接地端子连接。机房内25*3等电位铜带与建筑结构的引出接地点通过等电位均衡器相连接,与市电设备工作地连接端子连接。接地系统采用单点接地式。
保护地线的干扰电压小于25mV 。所有非带电金属体均作等电位连接。

3、机房防雷保护接地

(1):防雷分类和定义
机房雷电分为直击雷和感应雷。对直击雷的防护主要由建筑物所装的避雷针完成 ;机房的防雷(包括机房电源系统和弱电信息系统防雷)工作主要是防感应雷引起的雷电浪涌和其他原因引起的过电压。
直击雷是指:雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上,由于电效应、热效应等混合力作用,直接摧毁建筑物、构架以及引起人员伤亡等。
感应雷是指:雷云之间或雷云对地之间的放电而在附近的架空线路、埋地线路、金属管线或类似的传导体上产生感应电压,该电压通过传导体传送至设备,间接摧毁微电子设备。感应雷击对微电子设备,特别是监控设备、通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大,据资料显示,微电子设备遭雷击损坏,80%以上是由感应雷击引起。
过压是指:
1)、直击雷经过接闪器(如避雷针、避雷带、避雷网等)而直放入地,导致地网地电位上升,高电压由设备接地线引入电子设备造成地电位反击。
 2)、电流经引下线入地时,在引下线周围产生磁场,引下线周围的各种金属管(线)上经感应而产生过电压。
3)、大楼或机房的电源线和通信线等在大楼外受直击雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线窜入,入侵电子设备。
(2):机房防雷设计方案依据:
电子设备雷击保护导则 (GB7450-87),
计算机机房防雷设计规范(GB50174-93)。
计算站场站安全要求(选)(GB9361-88)
建筑物防雷设计规范
(3):解决方案:
1)、具体防雷措施:
a) 在总进线电源开关前(机房电源总进线),作为电源系统第一级防雷,对雷电脉冲电流进行初级泄放,共1台;
b) 在UPS输入端,作为电源系统第二级防雷,对雷电脉冲电流进行二级泄放,共1台;
c) 在重要设备前端(如:小型机、服务器、光端机等)前装设防雷插座,对浪涌过电压进一步进行抑制,具体数量以实际用量计算)。
2)、电源防雷器的作用
电源防雷器是一种低压电源的保护设备。当市电因雷击或其他因素引致产生高脉冲电压时,将会损坏电路上的设备。电源防雷器的功用,就是在最短时间内释放电路上因感应雷击而产生的大量脉冲能量到安全地线上,从而保护电路上用户的设备。
B级防雷器一般采用具有较大通流量的防雷器,可以将较大的雷电流泄放入地,达到限流的目的,同时将过电压减小到一定的程度。
C、D级防雷器采用具有较低残压的防雷器,可以将线路中剩余的雷电流泄放入地,达到限压的效果,使过电压减小到设备能承受的水平。
3)、防雷器并联式工作原理:
以三相四线制系统为例,电源防雷器并联于三火一零线上。在正常情况下,防雷器处于高阻状态。当电网由于雷击或开关操作出现瞬时脉冲电压时,防雷器在极时间内导通(纳秒级),将脉冲电压短路到地泄放,从而保护用户所有设备。当脉冲电压过后,防雷器又变成阻状态,从而不影响用户设备的供电。
4)、防雷器详解:
防雷器在相线与零线之间的限压采用三个氧化锌压敏电阻模块, 使过电压箝位至非常低的幅值,与此同时,压敏电阻在极短的响应时间内(<25ns)释放出较大的放电电流。
在零线和地线的保护上,该型号采用一个高能量的间隙放电模块用来限制零线与地线之间的过电压, 当由于在电网长期使用或经过多次瞬态过电压引起防雷器老化情况发生时,模块内部内置的动态及热感断路器会随即发生动作,使防雷器安全地从主电路脱离开来,与此同时,显示视窗适时地从绿色转变为红色。
同时,由于防雷器采取了新型结构,使得防雷器在由于市电或负载原因引起防雷器过载时,其前端保险丝(或空开)能够及时而安全动作, 避免了其它类型之防雷器因内部结构不合理而引发防雷器内部压敏电阻持续短路造成的严重后果。
5)、计算机系统的直流接地(信号接地)
计算机系统的直流接地,采用网格地。接地电阻≤1Ω。采用建筑物本体综合接地。直流接地线不得与交流电源线路紧贴平行敷设。
6)、机房电源系统防雷
  合理设计电源系统防雷装置设置方案,实现配电柜防涌浪、防雷击、过流保护。防雷装置在接地、连接等方面均须满足国家标准。
7)、机房等电位连接
为防止机房内不同接地装置间的电位差引起设备的损坏和危及人员安全,将直流地、设备安全保护地和屏蔽网格(静电散流)地间用等电位连接器进行等电位连接。机房的办公区、辅助区机房均安装分等电位箱,引至主机房的总等电位箱,最后连至大楼总等电位箱。
8)、电气线路布线和电气安装标准
    电源相线、零线、保护接地线、直流工作接地线等各种不同类电线采用不同颜色做标志。电源线路均用SC钢管进行保护,不同回路不同电压的线不能穿在一管内,管内穿线总面积不超过截面积的40%,管内无接头。干线采用压线端子连接,并浸锡处理。电气装置的安装应作到整齐、牢固、正确、标志明确、外观良好、内外清洁,台座心须安装牢固。电气接线盒内无残留物,盖板整齐,同类设备安装高度一致。吊顶内的电工管采用吊杆及管线卡安装。

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