计算机机房综合防雷设计方案
计算机机房综合防雷
设计方案
深圳市天盾雷电技术有限公司
Shenzhen Techwin Lightning Technologies Co.,Ltd.
2005年07月
目 录
1、公司概况
1.1公司介绍 1
1.2 优质服务承诺 1
2、规划设计宗旨
2.1 综述
2.2 雷电的分配模型及分类
2.3 规划设计依据
2.4 防雷器选用依据
3、防雷方案设计思路
3.1 直击雷的保护
3.2 感应雷的防护
3.3 接地的布置
3.4 等电位连接
4、设计方案
4.1 直击雷的保护
4.2 机房的系统防护
4.3 主要设备表
5、服务承诺
5.1项目实施人员保证 11
5.2 项目进度安排
6、设备主要参数
6.1 交流电源防雷箱B100B3+N主要技术参数 12
6.2 交流电源防雷器M60B3+N主要技术参数 12
6.3 交流电源防雷器M40B1+N主要技术参数 13
2 3 5 5 5 7 7 8 8 8 11 12
6.4 D180R2主要技术参数 13
6.5 D05J4-24主要技术参数 14
6.6 D05J4主要技术参数 14
7、工程报价 15
1、公司概况
1.1 公司介绍
深圳市天盾雷电技术有限公司是一家专业从事现代浪涌与防雷技术理论研究和开发的高新技术企业。公司集防雷产品制造、防雷实验装置及雷电检控产品生产、防雷工程设计与施工的综合性防雷企业。公司集合了国内一批有丰富防雷理论知识和实践经验的高素质研发人员，专业从事各种防雷产品（包括雷电实验装置及雷电检控设备）的研发、设计、生产，并针对防雷产品在实际应用中出现的问题进行模拟试验，加以解决。及时有效地满足客户要求。我们坚持“以人为本”，公司拥有一支充满活力、勇于创新、团结实干、追求卓越的团队。
公司的主要产品有：电源防雷箱、电源防雷器、信号防雷器、天馈防雷器以及雷电监控等系列产品，同时为您打造专业级防雷实验室。产品已通过了信息产业部、公安部等相关部门的检测与认证。广泛应用于通信、电力、金融、铁路、交通、石化、安防监控及气象等领域。
深圳市天盾雷电技术有限公司本着“质量第一，客户为尊”的原则。始终把产品的质量放在首位，全面执行ISO9000质量管理体系。所有产品严格遵照国际、国内防雷技术的相关标准生产和检测，以确保产品质量。同时，公司配备了完备的售后服务体系，秉承“服务社会，奉献社会”的经营理念，坚持“诚实守信”。服务范围覆盖了全国各大城市。所有产品均办理了太平洋责任保险，确保用户满意和放心。通过不懈的努力，天盾产品已经得到了行业及客户的认可与好评。
天道酬勤，致远千里。我们天盾人一直在努力，不断开发新的防雷产品，满足社会发展与进步的要求。更好地为社会和人民的生活、生产、安全服务。
1.2优质服务承诺
为了更好地满足贵单位的需求，达到优质服务的目的，我公司制订了如下售后服务细则：
一、提供技术咨询、日常维护知识及安装指导等服务，客户响应时间为一个工作日。
二、TECHWIN是我公司拥有的品牌，本公司所销售的以上产品保证是原厂生产的合格产品，并提供五年承诺服务。在购买之日起两年内，如因产品质量问题，本公司给予更换同类产品；后三年本公司对所销售的产品提供免费维修，只收回维修工本费。
三、所有产品均附有太平洋产品责任保险，因产品责任引起事故的损失，将按照中保条例进行赔偿。
四、凡购买本公司产品一周内，如需更换其它产品，在外观、包装及性能完好的情况下，可以给予更换，差额另补。
五、深圳市天盾雷电技术有限公司拥有对以上条款的解释权。
2、规划设计宗旨
为了切实保证本方案设计的实施，在本建议书中所使用的技术均经过严格的论证和我公司经过长期广泛的工程实践，确定了这些技术的安全可靠性和合理先进性。本建议方案，希望达到如下目的：
针对贵单位提供一套电源供电系统和信号系统防雷相结合的综合防雷方案，并充分考虑其系统的可靠性、安全性、先进性、实用性和经济性，并以模块化防雷器装置，使整个防雷系统应用得以实现。
2.1综述
雷电是发生在大气层中的声、光、电等综合的物理现象，它具有极大的破坏性，其电压可高达数百万伏，瞬间电流可高达数十万安培，给人类生活及生产带来了巨大影响，它危及人类生命、引起火灾、爆炸、建筑物倒塌、森林大火，特别对电力、广播电视、航空航天、邮电通信、国防建设、交通运输、石油化工、电子工业、银行金融等领域产生严重危害。近年来，随着高层建筑设施的大量涌现，特别是大量
的数据设备和和精密仪器的广泛应用，雷电损害造成的事故不断逐年上升，在现实生活中，雷电对人类存在着很大的威胁。
目前，世界上有各种建筑设施大多数防雷保护仍沿用富兰克林避雷的原理，其特点是利用自身的高耸位置使雷云下部电场发生畸变，从而将雷电吸引于自身代替被保护物受雷击。这种传统的避雷针已使用了几百年，对防止直接雷击收到了良好效果，实践证明是经济和有效的。但是，随着现代电子技术的不断发展，大量精密电子设备的使用和联网，避雷针对这些电子设备的保护却显得无能为力。避雷针不能阻止雷击过电压，开关过电压及其本身在泄放电流时在其周围产生强大的感应电压，而这些过电压却是破坏大量电子设备的罪魁祸首。每年各种通信系统或网络因雷击浪涌电压而受破坏的事屡见不鲜，轻者使终端计算机和通信接口设备损坏、通信中断，各种信息无法传递；重者使网络主机损坏、致使网络全网瘫痪，工作无法进行。不仅造成巨大的直接经济损失，而且造成巨大的社会的、政治的损失和影响。雷电和浪涌电压成了电子化时代的一大公害，因此对雷电过电过压及电磁干扰保护，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、设备运行不可缺少的技术环节，是信息网络建设及运行管理工作的重要组成部分。
2.2雷击的分配模型及分类
雷击一般分为直击雷和感应雷击：
1）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。
2）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及埋地线路、金属管线或类似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，特别是通讯设备和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。
2.2.1雷电传播途径
雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：①直击雷；②传导雷； ③感应雷；④开关过电压。
直击雷：雷电直接击中建筑物，雷电的不到50%的
能量将会从引下线等外部避雷设施泄放到大地，其
中接近40%的能量将通过建筑物的供电系统分流，
其中5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分
流，其余的雷击能量通建筑物的其他金属管道、缆
线分流。这里的能量分配比例会随着建筑物内的布
线状况和管线结构而变化。直击雷波形为10/350μs 传导雷（雷电波侵入）：在更大的范围内（几公里甚至几十公里），雷电击中电力或信息通讯线路，然后沿着传输线路侵入设备。其中地电位反击也是传导雷中的一种：雷电击中附近建筑物或附近其他物体、地面，导致地电压升高，并在周围形成巨大的跨步电压。
雷电可能通过接地系统或建筑物间的线路入侵雷电延建筑物内部设备形成地电
感应雷（雷电波感应）：在周围1000公尺左右范围内（有资料为 500公尺或 1500公尺，距离应随着雷击大小和屏蔽措施而变化）。发生雷击时，LEMP 在上述有效范围内，在所有的导体上产生足够强度的感应浪涌。因此分布于建筑物内外的各种电力、信息线路将会感应雷电而对设备造成危害。
随着现代高科技的发展，精密仪器，通讯设备，数据网络的应用越来越广泛，因而感应雷造成的雷击事故也越来越多，除直接造成了巨大的经济损失外，因重要设备损坏使系统网络陷入瘫痪后造成间接的损失更是惊人。
2.3规划设计依据
(1)《建筑物防雷设计规范》GB50057-94；
(2)《电子计算机机房设计规范》GB50174-93；
(3)《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92；
(4)《计算站场地安全要求》GB9361-88；
(5)《计算站场地技术文件》GB2887-89；
(6)《计算机信息系统防雷保安器》GA173-1998；
(7)《雷电电磁脉冲的防护》IECI312；
(8)《微波站防雷与接地设计规范》YD 2011－93；
(9)《通信局（站）接地设计暂行技术规定》YDJ26E9；
(10)设计人员现场勘察收集的有关数据和资料。
2.4防雷器选用依据
本规划设计的指导思想是，选用技术先进、性能稳定可靠、且具有良好性能价格比的防雷产品。
在本防雷方案中，我们推荐使用“TECHWIN”全系列防雷产品。该产品具有以下特点：
1） 自设高压防雷测试中心，并通过国家信息产业部、公安部检测认证；
2） 高通流量，低残压，响应时间快：电源产品小于25ns，信号产品小于1ns，
一般雷电脉冲宽度为8/20μs，因此“TECHWIN”防雷器有充足的时间来泄放脉冲电流；
3） 可靠性高：能及时监测到雷电脉冲的到来，并将其泄放；
4） 品种全，使用寿命长，安装维护方便灵活。
3、防雷方案设计思想
3.1直击雷的保护
虽然有不少专家学者在努力的研究有效的防止直击雷的方法，但直到今天我们还是无法阻止雷击的发生。实际上现在公认的防直击雷的方法仍然是200年前富兰克林先生发明的避雷针。
3.1.1接闪器
避雷针及其变形产品避雷线、避雷带、避雷网等统称为接闪器。历史上对接闪器防雷原理的认识产生过误解。当时认为：避雷针防雷是因为其尖端放电综合了雷云电荷从而避免了雷击发生，所以当时要求避雷针顶部一定要是尖端，以加强放电能力。后来的研究表明：一定高度的金属导体会使大气电场畸变，这样雷云就容易向该导体放电，并且能量越大的雷就越易被金属导体吸引。这样接闪器的防雷是因为将雷电引向自身而防止了被保护物被雷电击中。现在认为任何良好接地的导体都可能成为有效的接闪器，而与它的形状没有什么关系。
为了降低建筑被雷击的概率，宜优先采用避雷网、作为建筑物的接闪器，如果屋面有天线等通信设施可在局部加装避雷针保护，这样接闪器的高度不会太高，不会增大建筑的雷击概率。避雷网的网格尺寸第一类防雷标准应不大于5m×5m，第二类防雷标准应不大于10m×10m，第三类防雷标准应不大于20m×20m，避雷针应与避雷网可靠连接。
3.1.2引下线
引下线的作用是将接闪器接闪的雷电流安全的导引入地，引下线不得少于两根，并应沿建筑物四周对称均匀的布置，引下线的间距不大于24米，引下线接长必须采用焊接，引下线应与各层均压环焊接，引下线采用10毫米的圆钢或相同面积的扁钢。对于框架结构的建筑物，引下线应利用建筑物内的钢筋作为防雷引下线。
采用多根引下线不但提高了防雷装置的可靠性，更重要的是多根引下线的分流作用可大大降低每根引下线的沿线压降，减少侧击的危险。目的是为了让雷电流均匀入地，便于地网散流，以均衡地电位。同时，均匀对称布置可使引下线泻流时产生的强电磁场在引下线所包围的建筑物内相互抵消，减小雷击感应的危险。
3.1.3接地体
接地体是指埋在土壤中起散流作用的导体，接地体应采用：
钢管 直径大于50毫米，壁厚大于3.5毫米； 角钢 不小于50×50×5毫米 扁钢 不小于40×4毫米。
应将多根接地体连接成地网，地网的布置应优先采用环型地网，引下线应连接在环型地网的四周，这样有利于雷电流的散流和内部电位的均衡。垂直接地体一般长
为1.5-2.5米，埋深0.6米，地极间隔5米，水平接地体应埋深1米，其向建筑物外引出的长度一般不大于50米。框架结构的建筑应采用建筑物基础钢筋做接地体。
3.2感应雷的防护
感应雷是因为直击雷放电而感应到附近的金属导体中的，其实感应雷可通过两种不同的感应方式侵入导体，一是静电感应：在雷云中的电荷积聚时，附近的导体也会感应上相反的电荷，当雷击放电时，雷云中的电荷迅速释放，而导体中原来被雷云电场束缚住的静电也会沿导体流动寻找释放通道，就在电路中形成电脉冲。二是电磁感应：在雷云放电时，迅速变化的雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场，在其附近的导体中产生很高的感生电动势。研究表明：静电感应方式引起的浪涌数倍于电磁感应引起的浪涌。
感应雷可以通过电力电缆、视频线、网络线和天馈线等侵入，由于电力电缆的距离长且对雷电波的传输损耗小，所以由电源侵入的感应雷造成的危害十分突出，按原邮电部的统计约占了雷击事故的80%。因此，对建筑物内的系统设备进行感应雷防护时，电源是重点。
感应雷还可以通过空间感应侵入室内的内部线路，虽然经过建筑物和机壳的屏蔽衰减后其能量大为减小，但许多设备的抗过压能力也很弱，如果处理不当也可能造成设备故障。
3.3接地的布置
接地汇集线（汇流排）应布置在靠近防雷器的地方，以使防雷器的接地连接线最短，各楼层的分汇集线应直接与楼底的总汇集线相连，这样能保证实现单点接地方式，当楼层高于30米时，高于30米部分的分汇集线应与建筑物均压环相连，以防止侧击。
近年来IEC的研究认为：接地汇集线的多重互连是有益的，并在实际中广泛应用。
3.4等电位连接
各种系统的防雷要求种类很多，但其防雷思想是一致的，就是努力实现等电位。
绝对的等电位只是一个理想，实际中只能尽量逼近，目前是综合采用分流、屏蔽、箝位、接地等方法来近似实现等电位。 4、设计方案
随着计算机网络技术的飞速发展，微电子网络设备的应用越来越普遍，这些微电子网络设备的普遍应用，使得其防雷问题显得越来越重要。由于微电子设备具有高集成度、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，随时可能遭受重大损失。因此，对微电子计算机网络设备的雷击电磁脉冲防护必须综合考虑，应从整体防雷的角度来进行防雷方案的设计。
根据我公司人员现场勘察，以及其它防雷相关部门提供的数据，我司对贵单位提出如下防雷方案： 4.1直击雷的防护
计算机机房所在大楼直击雷的防护，可采用φ10的圆钢（刷银粉漆）在楼顶构筑避雷带，另用φ10的圆钢做避雷带支撑，支撑高度15cm，每隔1m设一支撑点，并用40×4mm的镀锌扁钢作为引下线与地网连接，引下线的间距应不大于25米。也可以采用避雷针作为防直击雷的措施，用40×4mm的镀锌扁钢作为引下线与地网连接，避雷针的高度应根据滚球法进行计算。 4.2机房的系统防护
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综合防雷中不容忽视的重要环节。
对于计算机机房的电源线，大楼的电源进线应采用金属铠装电缆埋地敷设，电缆铠装层的两端应良好接地；如果电缆没有铠装层，则应将电缆穿钢管埋地，钢管两端接地，且外电缆进入室内前埋地的长度应不小于15米。
4.2.1机房电源系统防雷防过压保护措施
计算机机房供电系统防雷我们按四级防护要求设计：
（1）电源第一级防雷保护：采用TECHWIN B100B3+N交流电源防雷箱，安装在大楼总配电房内。
（2）电源第二级防雷保护：采用TECHWIN M60B3+N交流电源防雷器，安装在各楼层配电箱处，其前端应加装空气开关保护，让非雷电脉冲事故时自动隔离主电路和防雷器。
（3）电源第三级防雷保护：采用TECHWIN M40B+N交流电源防雷器，安装在计算机机房配电箱处，其前端应加装空气开关保护，让非雷电脉冲事故时自动隔离主电路和防雷器。
（4）电源第四级防雷保护：采用 TECHWIN MC10-220-5(6)电源防雷插座，安装在墙壁电源引出端或交换机等终端设备前。 4.2.2机房信号线防雷防过压保护措施
（1）ADSL网络和DDN专线的防雷安装 TECHWIN D180R2音频信号防雷器作为防雷保护，以确保数据传输稳定。
（2）在交换机出口加装TECHWIN多口集成网络防雷器D05J4-24
（3）在计算机机房网络服务器的信号线入口处加装TECHWIN D05J4网络信号防雷器。
这样通过多级设防，我们可以将沿线路入侵的雷电干扰脉冲泄放而保障网络用电设备安全可靠。 4.2.3等电位连接措施 计算机机房等电位连接
在计算机机房布置40×3紫铜排，形成闭合环接地汇流母排。并采用等电位连接线4-10mm2铜芯线及螺栓紧固的线夹作为连接材料，将配电箱金属外壳、电源地、
防雷器地、主机外壳、金属屏蔽线槽、门窗等穿过各防雷区交界的金属部件和系统(设备的外壳)，以及对防静电地板下的隔离架进行多点等电位接地就近接至汇流排。同时在机房找出建筑物主钢筋，经测试确认与避雷带连接良好，用14镀锌圆钢通过铜铁转换接头将接地汇流母排与之连接起来。如下图：
通过等电位汇流排将机房内金属外壳接至汇流排，让雷电感应在金属外壳上的电荷迅速疏散，避免了在金属外壳上感应的电荷积聚而形成电位差后产生局部放电现象而使设备内元器件遭到击穿。 4.2.4接地系统
不论是防直击雷还是感应雷，不论是采用避雷针还是采用专用防雷器，都必须有良好的接地装置。因此接地技术是防雷工程的重要环节，配电、监控等的地线应充分考虑防雷、防静电、防电磁等要求，应将各设备的外壳牢靠接地。同时，应满足人身安全及电子计算机正常运作和系统设备的安全要求，须遵循以下几个原则： 1）交流工作接地，接地电阻应小于4Ω； 2）安全保护接地，接地电阻应小于4Ω；
3）直流工作接地，接地电阻应根据系统具体要求确定； 4）防雷接地，接地电阻应小于4Ω。
对于计算机机房我们设计采用抽建筑物主钢筋的方法作联合接地，具体如下： （1）接地装置的选择：
水平接地体采用40×4的热镀锌扁钢。 垂直接地体采用50×5的热镀锌角钢。 （2）接地装置的施工：
垂直接地体间间距=3-5m，接地体顶端埋深>0.5m，接地体距建筑物间距>3m。
垂直接地体与水平接地体要可靠焊接，并作防腐处理。
同时找出建筑物主立柱钢筋与接地体可靠焊接处理；所有焊口搭接0.1m，双面密焊，防腐处理，恢复所凿柱面。
4.3主要设备表
5、服务承诺 5.1项目实施人员保证
深圳市天盾雷电技术有限公司对重要客户、重点项目都成立了项目小组，这样做可集中精力，针对具体客户进行初始方案审订，确认，合同执行，售后安装和服务等，确保贵单位的技术支持与服务。 5.2 项目进度安排
在与贵单位签订合同之后，公司保证所有产品按时到达客户现场。施工工期安排如下：
6、设备主要参数
本工程防雷设备采用TECHWIN品牌系列。
6.1交流电源防雷箱B100B3+NPE主要技术参数 标称工作电压(Un)：220/380V 最大持续工作电压(UC)：385V 标称放电电流(In)：60kA (8/20μs) 最大通流容量(Imax)：100kA (8/20μs) 保护水平(UP)：1500V 雷电计数：≤ 0—99
外形尺寸（mm）：400x310x120
工作环境：环境温度 －40℃～＋85℃，相对湿度 ≤95 ％
6.2交流电源防雷器M60B3+N主要技术参数
标称工作电压(Un)：220/380V 最大持续工作电压(UC)：385V 标称放电电流(In)：40kA (8/20μs) 最大通流容量(Imax)：60kA (8/20μs) 保护水平(UP)：1500V 响应时间：≤ 25ns
工作环境：环境温度 －40℃～＋85℃，相对湿度 ≤95 ％ 6.3交流电源防雷器M40B+N主要技术参数
标称工作电压(Un)：220/380V 最大持续工作电压(UC)：385V 标称放电电流(In)：20kA (8/20μs) 最大通流容量(Imax)：40kA (8/20μs) 保护水平(UP)：1500V 响应时间：≤ 25ns
工作环境：环境温度 －40℃～＋85℃；相对湿度 ≤95 ％
6.4 MC10-220-5主要技术参数
标称工作电压：220V 导通电压：470V 保护水平：≤800V 响应时间：≤25ns
6.5 D180R2主要技术参数
最大持续工作电压：≤180V 最大通流容量：5kA(8/20μs)
限制电压：≤250V 响应时间：1ns 传输速率：10Mbps 插入损耗：≤0.5dB 接头形式：RJ11 6.6 D05J4-24 主要技术参数
最大持续工作电压：≤5V 最大通流容量：5kA(8/20μs) 限制电压：≤20V 响应时间：1ns 传输速率：100Mbps 插入损耗：≤0.5dB 接头形式：RJ45
保护路数：24
6.7 D05J4主要技术参数:
最大持续工作电压：≤5V 最大通流容量：5kA(8/20μs) 限制电压：≤20V 响应时间：1ns 传输速率：100Mbps 插入损耗：≤0.5dB 接头形式：RJ45
保护路数：1
7、工程报价
报 价 表
售后服务承诺书
尊敬的客户：
为了充分满足您的需要，齐心协力建设我国雷电防护事业，以及充分体现我公司产品和服务的优越性，现郑重做出如下服务承诺：
一、 天盾雷电技术有限公司保证所经销的防雷产品及防雷工程中使用的主要器件是全新的设
备，在各方面均符合国家提出的质量和技术标准，提供相关产品检验报告。 二、 本公司所经销的防雷产品均在中国人民财产保险公司投保。
三、 产品在合同规定到达运输地点之前造成的一切运输损失由我公司负责；
四、 我公司所经销的避雷产品及工程所用避雷器件提供终身服务，一年内如出现产品质量问题
可免费包换（不含人为损坏），三年维护期间只收取零配件费用，免收维修、技术支持服务等人工费用。 五、 在维护期内，若防雷系统出现故障，我公司技术人员在接到通知后24小时内赶到现场，
协助排除故障，如因特殊情况不能如期赶赴现场，我公司将与客户声明原因并协商具体解决方案。 六、 在维护期内，我公司将定期于每年雷雨季节来临之前，应客户要求免费上门检测，以保证
防雷系统处于正常工作状态。 七、 本公司长期免费为客户提供技术咨询服务、义务传授防雷系统日常维护知识及检测技术措
施。 八、 本条款由深圳市天盾雷电技术有限公司负责解释，如有异议，请与我公司协商解决。
深圳市天盾雷电技术有限公司
2005-7-10