七彩穎欣老師

最近在做一些項目設(shè)計的時候，經(jīng)常碰到機房工程防雷接地方面的知識，有的時候這一段不知道怎么寫？或者感覺沒有必要寫那么多，在設(shè)計說明里面可以少寫，但是在機房工程中，這一部分是重點，今天重點講解一下機房工程防雷接地方面的內(nèi)容。下面我們就重點介紹一下防雷接地知識

一、機房防雷接地系統(tǒng)簡介

隨著通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機和網(wǎng)絡(luò)越來越深入人們生活和工作中，同時也預(yù)示著數(shù)字化、信息化時代的來臨。這些微電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的普遍應(yīng)用，使得防雷的問題顯得越來越重要。由于微電子設(shè)備具有高密度、高速度、低電壓、和低功耗等特性，這就使其對各種諸如雷電過電壓、電力系統(tǒng)操作過電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感。如果防護措施不力，隨時隨地可能遭受重大損失。值得我們關(guān)注的是雷電不僅僅破壞系統(tǒng)設(shè)備，更為重要的是使系統(tǒng)的通訊中斷、工作停頓、聲譽受損，其間接損失無法估量。

二、機房防雷的必要性

雷擊可以產(chǎn)生不同的破壞形式，國際電工委員會已將雷電災(zāi)害稱為“電子時代的一大公害”，雷擊、感應(yīng)雷擊、電源尖波等瞬間過電壓已成為破壞電子設(shè)備的罪魁禍首。從大量的通信設(shè)備雷擊事例中分析，專家們認為：由雷電感應(yīng)和雷電波侵入造成的雷電電磁脈沖(LEMP)是機房設(shè)備損壞的主要原因。為此采取的防范原則是“整體防御、綜合治理、多重保護”。力爭將其產(chǎn)生的危害降低到最低點。

三、機房防雷接地系統(tǒng)設(shè)計

（1）、防雷設(shè)計

防雷接地系統(tǒng)是弱電精密設(shè)備及機房保護的重要子系統(tǒng)，主要保障設(shè)備的高可靠性，防止雷電的危害。中心機房是一個設(shè)備價值非常高的場所，一旦發(fā)生雷擊事故，將會造成難以估量的經(jīng)濟損失和社會影響，根據(jù)GB50057—94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》和IEC61024-1-1標準的有關(guān)規(guī)定，中心機房的防雷等級應(yīng)定為二類標準設(shè)計。

目前大樓總配電室根據(jù)建筑物防雷設(shè)計規(guī)范，提供了第一級防雷，因此，在本工程網(wǎng)絡(luò)中心機房市電配電柜前配置第二、三級復(fù)合防雷器。

防雷器采用獨立模塊，并應(yīng)具有失效告警指示，當某個模塊被雷擊失效時可單獨更換該模塊，而不需要更換整個防雷器。

二三級復(fù)合防雷器的主要參數(shù)指標：單相通流量為：≥40KA（8/20μs），響應(yīng)時間：≤25ns

（2）、接地系統(tǒng)設(shè)計

國家標準GB2887-2000《電子計算機場地通用規(guī)范》及GB50174-2008《計算機機房設(shè)計規(guī)范》中計算機機房應(yīng)具有以下四種地：計算機系統(tǒng)的直流地、交流工作地、交流保護地和防雷保護地。

各接地系統(tǒng)電阻如下：

? 計算機系統(tǒng)設(shè)備直流地接地電阻不大于1Ω。

? 交流保護地的接地電阻應(yīng)不大于4Ω；

? 防雷保護地的接地電阻應(yīng)不大于10Ω；

? 交流工作地的接地電阻應(yīng)不大于4Ω；

1）機房室內(nèi)等電位連接

在機房內(nèi)設(shè)立一環(huán)形接地匯流排，機房內(nèi)的設(shè)備及機殼采用S型的等電位連接形式，連接到接地匯流排上

用50*0.5銅鉑帶敷設(shè)在活動地板支架下，縱橫組成1200*1200網(wǎng)格狀，在機房一周敷設(shè)30*3（40*4）的銅帶，銅帶配有專用接地端子，用編織軟銅線機房內(nèi)所有金屬材質(zhì)的材料都做接地，接入大樓的保護地上。

工程中的所有接地線（包括設(shè)備、SPD、線槽等）、金屬線槽搭接跨接線均應(yīng)做到短、平、直，接地電阻要求小于或等于1歐姆。

2）機房屏蔽設(shè)計

整個機房屏蔽采用彩鋼板進行六面體屏蔽，屏蔽板之前采用無縫焊接，墻身屏蔽體每邊跟接地匯流排接地不少于2處。

3）機房接地裝置設(shè)計

由于機房接地電阻要求較高，在該大樓附近另外增加人工接地裝置，在地網(wǎng)槽內(nèi)打入15根鍍鋅角鋼，并用扁鋼焊接起來，并采用降阻劑回填。機房靜電接地采用50mm2多股銅芯線穿管引入。

接地裝置的接地電阻要求小于或等于1歐姆。

四、機房地網(wǎng)制作方法

1、標準接地網(wǎng)的制作

在距建筑物1.5~3.0m處，以6m*3m矩形框線為中心，開挖寬度為0.8m、深0.6~0.8m的土溝，兩長邊中間貫通，采用長2.5m的L5（5*50*50）鍍鋅角鋼，在溝底的每個交點處垂直打入一根，共計6-20根，作為垂直接地極；然后采用4號（4*40）鍍鋅扁鋼將六根角鋼焊接連通，作為水平接地極；再用4號鍍鋅扁鋼焊在地網(wǎng)框架的中間部位，引出至機房外墻角，離地高0.3m，作為PE接地端；最后從該接地端引出16-50平方毫米以上護套地線，沿墻邊穿墻進入室內(nèi)，連至機房內(nèi)等電位接地匯集排。

2、利用大樓鋼筋做地網(wǎng)

新建或翻建機房時，可利用入地混凝土立柱子內(nèi)的鋼筋作接地裝置。在立柱內(nèi)選取至少4根主筋（對角或?qū)ΨQ的鋼筋），用氧焊接通后再焊在兩根伸出柱面的M12以上銅螺紋管上，作為接地端，引線至機房，與等電位接地匯流排連通，等電位接地排可設(shè)在防靜電地板下面。

五、計算機機房防雷接地需注意事項：

(1)、考慮到雷電或其他電信設(shè)備的干擾，計算機房不宜設(shè)置在大樓的頂層或靠外墻側(cè)，特殊情況限制的，應(yīng)設(shè)置屏蔽層防止雷電干擾。對于特別重要的計算機系統(tǒng)，應(yīng)考慮設(shè)置獨立的屏蔽機房。建筑物（包括計算機機房）內(nèi)設(shè)備及管線接地安裝應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，做好等電位聯(lián)結(jié)；

(2)、防止雷電危害還應(yīng)防雷擊引起的電磁脈沖，計算機房的配電箱應(yīng)設(shè)置SPD（防電磁浪涌）保護裝置，防止機房供電電源由于雷擊電磁脈沖而造成斷電。另外，對于重要的系統(tǒng)主機，其通訊電纜也應(yīng)設(shè)置SPD保護裝置，由于通訊電纜數(shù)量一般比較多，因此通訊線的保護設(shè)置應(yīng)根據(jù)具體實際情況合理設(shè)置；

(3)、電氣接地系統(tǒng)宜采用TN－S接地系統(tǒng)，PE線與相線分開，機房電源接入處應(yīng)做重復(fù)接地；

(4)、機房接地一般分為交流工作接地、直流工作接地、安全工作接地、防雷保護接地。根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（2000年版）的要求，防雷設(shè)計采用共用接地系統(tǒng)時，各接地系統(tǒng)宜共用一組接地裝置。信息系統(tǒng)的所有外露導(dǎo)電物（各種箱體、殼體、機架等金屬組件）應(yīng)建立一等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)。因此，電氣防雷設(shè)計應(yīng)在計算機房設(shè)置專用的等電位聯(lián)結(jié)排，通過引下線與大樓總等電位聯(lián)結(jié)排連接。根據(jù)共用接地系統(tǒng)的層層等電位原則，采用結(jié)構(gòu)主鋼筋作為引下線，更適用于共用接地系統(tǒng)。另外強調(diào)，大樓接地系統(tǒng)的接地電阻不應(yīng)大于１Ω。

六、如何作機房防雷接地

所謂接地，即把電路中的某一金屬殼與大地邊接在一起，形成電氣回路。目的是為了讓電流易于流如入大地，對人及設(shè)備形成保護。接地的方法：有直流地懸浮法即直流地不接大地，與地嚴格絕緣；直流地接地法，把計算機等設(shè)備中數(shù)字電路等的電位點地和網(wǎng)絡(luò)，無論采用何種形式，均須有接地母線，接地地杖，在此特別強調(diào)建議采用接地埋接地網(wǎng)絡(luò)板，能更好的引導(dǎo)至大地，接地時應(yīng)注意如下問題：

? 盡量不要在機房內(nèi)把直流地和交流工作地短路或混接；

? 不允許交流線路與直流地線平行敷設(shè)，以防止干擾或短接；

? 直流地線網(wǎng)應(yīng)裝接在地板下，便于邊接，即可減小接地電阻，便于泄流。（1）接地銅排

室內(nèi)機房接地采用30*5（寬*厚，單位mm）規(guī)格之銅片，圍繞機房墻壁一周離地面10cm高，且與室外接地體母線相連接。在銅片每隔50 cm鉆一小孔，以利于分布在機房各區(qū)域的設(shè)備進行接地。

（2）接地銅板

接地銅板采用寬60mm(厚10mm)之L型銅板固定于樓板，此銅墻鐵壁板作為所有應(yīng)與機房接地之設(shè)施的總接地。?(3)地網(wǎng)

機房有架設(shè)高架地板，則應(yīng)以2.5mm之多芯裸銅線纏綿高架地板柱做地網(wǎng)。

七、機房防雷接地案例方案分析

（1）、概況

根據(jù)用戶需求，擬在指揮辦公樓做保護地網(wǎng)系統(tǒng)。因通信機房、師藍軍指揮所、自動化機房、信息中心機房核心設(shè)備比較集中，所有同時做等電位均壓帶和法拉第籠保護；法拉第籠為600*600mm的網(wǎng)格。因三樓設(shè)備間、五樓設(shè)備間、配電房、師指揮所主室、雷達營指揮所以電腦及交換機為主，故只做等電位均壓帶，并使每個設(shè)備都可以直接得到有效的保護，詳見《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》（GB 50174-2008）；《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB 50057-1994）；通信局（站）防雷與接地工程設(shè)計規(guī)范》（YD 5098-2005）；建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB 50343-2004）。

在信息中心機房后面約22米處做大地地柵網(wǎng)，每個房間內(nèi)地網(wǎng)通過一條50平方的連接線串聯(lián)匯集到大地地柵網(wǎng)，地網(wǎng)接地電阻要求小于1Ω。

（2）、方案說明

?1、強電防雷及防過電壓系統(tǒng)

強電防雷主要是防感應(yīng)雷，防止雷擊過程中，通過電源線纜感應(yīng)的大電流，穿入機房，損壞設(shè)備， 由于本項目所在地屬于強雷區(qū)，所以必須要好防雷工作，以確保設(shè)備、人身安全。在《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》GB 50174-2008中，對機房防雷有非常嚴格的要求，必須嚴格執(zhí)行。

由于機房屬于LPZII防雷區(qū)。機房防雷主要是防感應(yīng)雷，防止雷擊過程中，通過電源線纜感應(yīng)的大電流，穿入機房，損壞設(shè)備。

因此在各個機房采用三級防雷措施。針對本次工程，第一級防雷器為A級防雷器（100KA），防雷器安裝在配電柜進線處；第二級防雷器為B級防雷器（40KA），自制防雷箱，安裝在機柜外，總開出線引入到第二級防雷箱，再引入UPS防雷開關(guān)上，能將大能量的浪涌電流限制在后續(xù)保護系統(tǒng)可允許的范圍；第三級防雷器為C級防雷器（20KA），防雷器安裝在UPS輸出端。使輸出的箝位電壓達到規(guī)定值，從而保護了設(shè)備，而且還能有效地抑制電網(wǎng)中的尖峰干擾，使供電系統(tǒng)更加穩(wěn)定，確保供電系統(tǒng)安全可靠。

在機房內(nèi)用30*3mm銅排做均壓帶及局部等電位連接，且與大地地柵網(wǎng)可靠連接，確保系統(tǒng)安全可靠。機房天花主龍骨、地板支架、墻板的前后左右用多股6mm2電線電纜夸接，并且就近連接到等電位銅排上；其目的在于防止雷擊過程中，瞬間產(chǎn)生的高電位反擊。更加保證了人身和設(shè)備的安全。

?2、保護人身及數(shù)據(jù)安全的防靜電措施

因此在部分機房內(nèi)用銅箔做法拉第籠，使靜電所引起的電荷積累，能迅速的流入大地，以保證設(shè)備及人身的安全。另外機房密閉，也防止帶灰塵顆粒入侵機房，減少了電子碰幢而產(chǎn)生的帶電離子。這樣也可以避免灰塵對設(shè)備正常工作造成威脅。

?3、接地系統(tǒng)

（1）、常規(guī)接地系統(tǒng)

本機房設(shè)計中有保護接地系統(tǒng)，防雷接地系統(tǒng)，工作接地系統(tǒng)，防靜電接地系統(tǒng)，機房中設(shè)備的金屬外殼、金屬管線、防靜電地網(wǎng)、防靜電地板的支架連接一體都與保護地有良好的連接，既保證人身設(shè)備安全，又給機房內(nèi)游離電子一個順暢通路。為保證機房中的計算機有一個等電位的工作環(huán)境。也為了保證計算機系統(tǒng)穩(wěn)定工作，本設(shè)計采用單獨的等電位均壓帶，通過等電位連接線接地，使機房能安全可靠地工作。

為了保證接地電阻符合要求，要求接地線纜必須不小于BVR-25mm2的導(dǎo)線，本項目中采用BVR-50mm2的導(dǎo)線。

為了避免對計算機系統(tǒng)的電磁干擾，采用將多種接地的接地線分別接到各接地母線上，由接地母線采用一根接地線單點與接地體相連接的單點接地方式（也稱為一點接地方式）。

由計算機設(shè)備至接地線的連接導(dǎo)線應(yīng)采用多股編織銅線，且應(yīng)盡量縮短連接距離，并采取格柵等措施，盡量使各接地點處于同一等電位上。其特點是有統(tǒng)一的基準電位，相互干擾減少，而且能泄漏靜電荷，容易施工又經(jīng)濟，所以規(guī)范推薦這種一點接地系統(tǒng)。

為了保證接地系統(tǒng)可靠性，本機房采用聯(lián)合接地方式，大樓的接地系統(tǒng)接地電阻≤1Ω。

一、圖示說明：1.5米長的電解地極

40*4mm鍍鋅扁鐵

二、設(shè)計與施工說明：

1、地網(wǎng)長寬各為15米，深度1.5米，做成“口”字型

2、各電解地極的間距如圖示。

3、水平接地體設(shè)計用40*4mm鍍鋅扁鐵，與離子接地體采用錫條焊接形式，并做防腐處理。

4、離子接地體周邊用強降型長效降阻劑包敷。

5、水平地網(wǎng)溝每米敷35kg長效降阻劑，把水平地線完全包住。

6.回填時，與接地體的土壤盡量用細土，避免有雜物及石頭等。并分層夯實。

7.此設(shè)計接地電阻≤4歐姆。

?八、機房防雷接地系統(tǒng)施工工藝

1、要求

2 浪涌保護器的規(guī)格、型號應(yīng)符合設(shè)計要求，浪涌保護器安裝位置、安裝方式應(yīng)符合設(shè)計要求或產(chǎn)品安裝說明書的要求

2 接地裝置的規(guī)格、型號必須符合設(shè)計要求，并有相關(guān)機構(gòu)出具的檢測報告。

2 測試儀表應(yīng)為接地電阻測試儀，量程在0.001～100Ω時，精度應(yīng)為±2%（讀數(shù)+2個數(shù)）。

2 為保持穩(wěn)定的系統(tǒng)信號及可靠的安全接地，機房內(nèi)所有電源插座的極性必須保持一致。

2 嚴禁在電源插座內(nèi)將交流工作地與安全地連接在一起。

2、施工機具

電工組合工具、手錘、鋼鋸、電錘、沖擊鉆、電氣焊機具、卷尺、小線、線墜、卷尺、粉線袋、大繩、絞磨（或倒鏈）、緊線器、鐵鎬、鐵鍬等。

3、作業(yè)條件

2 地面找平、防銹等施工已經(jīng)完畢。

2 地板下均壓環(huán)及靜電帶施工應(yīng)配合橋架、配線及防靜電地板等施工進行,項目經(jīng)理根據(jù)工程進度,合理安排接地系統(tǒng)與其他施工工序銜接,避免交叉打架現(xiàn)象。

2 各預(yù)留接地線預(yù)留到位。

4、技術(shù)準備

2 施工圖紙和技術(shù)資料齊全。

2 施工方案編制完畢并經(jīng)審批。

2 施工前應(yīng)組織施工人員熟悉圖紙、方案，并進行安全、技術(shù)交底。

5、操作工藝

?（1）.工藝流程：

等電位均壓帶→匯流排施工→大樓接地體電阻測試→接地體制作→電源防雷器安裝→信號防雷器安裝→分項驗收。

?（2）.等電位均壓帶制作

主機房和輔助區(qū)的地板或地面應(yīng)有靜電泄放措施和接地構(gòu)造，防靜電地板、地面的表面電阻或體積電阻值應(yīng)為2.5×104~1.0×109Ω，且應(yīng)具有防火、環(huán)保、耐污耐磨性能。

等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)格應(yīng)采用截面積不小于25mm2的銅帶或裸銅線，并應(yīng)在防靜電活動地板下構(gòu)成邊長為0.6~3m的矩形網(wǎng)格。銅排之間連接采用鉆孔，螺絲擰緊，要求更高的采用氧焊焊接。

每臺電子信息設(shè)備（機柜）應(yīng)采用兩根不同長度的等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體就近與等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)格連接。機房四個角的靜電地板支撐架應(yīng)采用不小于6 mm2的銅芯線連接到均壓環(huán)上。

等電位連接帶應(yīng)與地絕緣懸浮安裝。

接地引線與接地極相連之前，宜安裝接地連接箱，作為接地阻值的測試點。

?（3）、匯流排施工

在機房設(shè)置兩塊匯流排，規(guī)格為80×8mm銅板（兩塊銅板焊接），長20-30厘米，把匯流排與等電位均壓帶連接。通過等電位聯(lián)結(jié)導(dǎo)體將等電位聯(lián)結(jié)帶就近與接地匯流排、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結(jié)構(gòu)等進行連接。

從上圖可以看出，機柜內(nèi)設(shè)備均用接地線纜（4mm2）與機柜內(nèi)總接地排進行連接，之后總接地點有一根很粗的電纜（10mm2）截面積，直接連接到防靜電地板下面的機房環(huán)流排，保持與機房處于等電位狀態(tài)。

例2：線管之間接地跨接：

從上圖可以看出，線管與線盒間用管箍緊密結(jié)合，線管與線盒、線管與線管見均用接地線纜進行跨接處理。但該處接地線纜跨接過緊，稍顯不足。接地線纜規(guī)格為2.5mm2

例3：防靜電地板與匯流排之間的連接：

?（4）、大樓接地體電阻測試

1）測試步驟

2 檢查儀表，確保儀表連線與接地極Eˊ、電位探棒Pˊ和電流探棒Cˊ應(yīng)牢固接觸。

2 儀表放置水平后，調(diào)整檢流計的機械零位，歸零。

2 將“倍率開關(guān)”置于最大倍率，逐漸加快搖柄轉(zhuǎn)速，使其達到150r/min。當檢流計指針向某一方向偏轉(zhuǎn)時，旋動刻度盤，使檢流計指針恢復(fù)到“0”點。此時刻度盤上讀數(shù)乘上倍率檔即為被測電阻值。

2 如果刻度盤讀數(shù)小于1時，檢流計指針仍未取得平衡，可將倍率開關(guān)置于小一檔的倍率，直至調(diào)節(jié)到完全平衡為止。

2 如果發(fā)現(xiàn)儀表檢流計指針有抖動現(xiàn)象，可變化搖柄轉(zhuǎn)速，以消除抖動現(xiàn)象。

2）接地電阻測試要求：

a.交流工作接地，接地電阻不應(yīng)大于4Ω；

b.安全工作接地，接地電阻不應(yīng)大于4Ω；

c.直流工作接地，接地電阻應(yīng)按計算機系統(tǒng)具體要求確定；

d.防雷保護地的接地電阻不應(yīng)大于10Ω；

e.對于屏蔽系統(tǒng)如果采用聯(lián)合接地時，接地電阻不應(yīng)大于1Ω。

3)匯流排與接地點進行連接。

如果測試結(jié)果滿足上面的要求，可將匯流排直接與大樓接地體進行連接。連接采用銅質(zhì)接地線不應(yīng)小于50mm2（通常采用2根25mm2銅芯線在地網(wǎng)上取兩個不同的接點）。如測試電阻不能滿足該要求，則應(yīng)單獨制作接地體。

?（5）、接地體制作

1）當大樓接地不能滿足要求時，應(yīng)單獨制作接地體，接地排連接方式見下圖：

2）接地排鋪設(shè)要求：

A.接地體離機房所在建筑物5m 左右設(shè)置；

B.在地面挖深約0.8M、長2M、寬2M地溝，如上圖所示，在如圖所示位置均勻置入9根1.4M長2”鍍鋅管（入地溝下約600mm），然后在約離地面800mm處、300mm處分別焊接12根40*4鍍鋅鋼板；各接地模塊的極芯互相并聯(lián)或與引下線連接時采用40*4鍍鋅扁鋼焊接。焊接工藝應(yīng)符合國家相關(guān)規(guī)范要求。

C.在鍍鋅板上焊接后引出一根40*4鍍鋅板，出地面約1M左右作為接地連接、測試點；

D.在地網(wǎng)焊接時，焊接面積應(yīng) ≥6 倍接觸點，焊接處清除焊渣，且焊點做防腐蝕防銹處理；涂上防銹。

E.土壤采用敷設(shè)降阻劑法（撒鹽、然后灑水）提高導(dǎo)電性能，使接地電阻 ≤2Ω ；

F.坑槽回填采用導(dǎo)電狀態(tài)較好的新粘土和降阻劑為填料。回填時應(yīng)分層操作，回填30厘米，適量加水夯實.

G.接地電阻測試：用地阻儀測量地網(wǎng)的工頻接地電阻，以驗證地網(wǎng)的設(shè)計和施工質(zhì)量，若未達到預(yù)期的指標應(yīng)及時分析原因和針對原因采取彌補措施。

H.地網(wǎng)連接到機房的接地主干線。

銅質(zhì)接地線不應(yīng)小于50mm2（采用2根25mm2銅芯線在地網(wǎng)上取兩個不同的接點）。地網(wǎng)到機房的接地線應(yīng)全線穿管，進入機房連接到均壓環(huán)上。

（6）、電源防雷器安裝

1)電源防雷安裝位置

一級電源防雷在機房所屬大樓的總配電箱處，

二級電源防雷在機房所在樓層的樓層配電箱處，

三級電源防雷在機房內(nèi)的配電箱處（如果機房沒有配電箱就在UPS市電輸入處）。

一級電源防雷器的電源相線線徑不小于16mm2, 接地線不小于25mm2，

二級電源防雷器的電源相線線徑不小于10mm2，接地線不小于16 mm2，

三級電源防雷器的電源相線線徑不小于6 mm2，接地線不小于10 mm2。

2)安裝順序：電源防雷器各線路的連接順序為：①連接接地線；②連接中性線或負極線；③連接相線或正極線。

3)安裝要求：防雷器與防雷器之間的間距應(yīng)大于5米，當不能滿足這個要求時應(yīng)在兩級防雷器之間加裝退藕裝置。