数据中心的防雷（精选7篇）
数据中心的防雷 篇1
1 广电中心防雷等级的设定
在广电中心的综合防雷系统设计中, 首先要针对自身情况, 根据雷电防护区域的相关规范和标准将广电中心各个物理区域分为不同的防护区域。这个阶段应客观准确, 既不应夸大某些物理区域的保护级别造成整体防雷系统成本的上升, 又不能低估重点区域的保护级别造成潜在威胁。根据现行国内外防雷的标准和规范, 一般雷电防护区域分为LPZ0A, LPZ0B, LPZ1, …, LPZn等多个区域。
一个好的防雷系统, 通常是全面采用接闪分流 (dividing) 、等电位 (bonding) 、屏蔽 (shielding) 、接地 (surrounding) 等综合措施, 也就是所谓DBSE技术进行综合防护。在确定整个广电中心的防雷区域划分后, 利用上述4种基本手段进行综合设计。
2 直击雷的防护
广电中心楼宇通常比较高大, 在相当大的范围内是最高的建筑, 顶端还设有各种传输天线, 因此被直击雷击中的可能性高于周边的其他建筑;同时, 广电中心楼宇顶端的各种传输天线和信号馈送机房是信源和信道传输的重要设备, 这些设备一旦瘫痪, 影响巨大。因此, 广电中心的天馈系统防止直击雷的重要性也远超过一般楼宇的防护。
最常见的直击雷防护是采用避雷针系统, 虽然避雷针系统已经很成熟可靠, 但在广电中心的直击雷防护系统的设计和实施中还要根据自身的特点注意以下方面。
首先是要按照国家相关标准和规范, 用滚球法仔细计算接闪器的保护范围, 本着宁大勿小的原则, 一定要囊括所有天馈系统的全部。必要时采用多个接闪器或特殊类型的接闪器组合成具有足够保护范围的避雷针系统。也可以考虑组合使用限流型避雷针、先导型避雷针等通过合理布置形成组合防护能力。在全面保护暴露在外的天馈系统的同时, 尽可能降低侧击雷危害的可能性, 根据建筑物防雷类别, 如二类防雷建筑在45 m以上, 三类防雷建筑在60 m以上需设置防侧击雷措施。还需考虑设置防止地电位反击的措施, 力争将防雷系统的防护范围和性能做到最好。
其次, 在引下线网的设计中, 要充分保证引下线网的引流能力, 引下线网必须有足够的引流截面积且导电性能良好稳定。一般来说, 引下线网可以直接采用楼宇主支撑框架的钢筋结构来作为主体, 实施中需确保接闪器和主钢筋框架之间用具有足够截面积的金属连接带安全可靠的连接固定;引下线网如果设计或施工不良, 避雷针系统就起不到应有的作用, 反倒可能引雷。引下线网之所以应该是一个“网”, 是因为引下线本身有电阻和电感, 闪电电流通过时必然会产生电压降。引下线的条数一定要符合国家相关规范的要求, 如果只有一条引下线, 巨大的电流就可使引下线各点的电位瞬间骤然升到几十万伏以上。还要注意地电位反击的问题, 反击的结果使管道也带上高电压, 就会对建筑物内的电器或人产生放电。所以在设计和实施时一定要注意引下线及接地体与进出建筑物所有金属管道的等电位连接。受条件限制而不能实施等电位连接时, 必须满足国家规范要求的安全距离 (具体措施可参照GB50057-3.3.4条) 。不仅要注意楼宇顶端的引下线网的连接, 还要注意对各楼层统一部署等电位连接装置, 将整个大楼内的各种金属进出管道及外墙上的金属构件、金属门窗等与引下线网之间妥善连接好, 实现分布式法拉第笼等电位连接系统;同时, 要检查引下线网的所有节点是否接触良好以及各节点的接触电阻, 如果引下线网断路了, 或者大地的流散电阻过大, 则接闪器更易变为引雷入室。
最后就是接地体了, 接地体通常以地网的形式出现, 这是直击雷防护工作的重点和难点之一, 由于各地的地质条件不同, 会遇到很多问题。接地体工作良好的前提是必须具有极小的接地电阻。接地电阻由两部分组成, 一是接地体本身的金属接地极, 它在冲击电流下既有电阻也有电感, 所以对冲击电流表现为阻抗, 与闪电的强度有关;二是大地本身的电阻, 与电流的分布情况、土壤的成分和闪电的强度有关, 称为流散电阻, 它是与电流的大小相关的非线性电阻;地网的接地电阻主要决定于散流电阻, 与闪电电流的峰值和波形有关。接地是否妥善, 是避雷装置极为关键的问题, 为此在设计和实施中要严格按国家有关规范做好计算和测试工作, 尤其是大地的散流电阻, 应当根据10/350μs直击雷波形做具体的散流电阻测试, 根据测试结果合理设计地网的结构并采取措施降低散流电阻。
广电中心的各个不同功能区, 如微波站、中心机房、演播室与微波天线塔等处可能会根据自身设计的要求, 各自设有信号抗干扰接地装置, 但要注意尽可能将这些分离接地装置作等电位连接, 变为一个整体, 从而使各地电位在闪电入地时一起升高, 避免反击;有特殊情况需要独立地的, 也要采取措施, 平时把防干扰接地与安全接地隔离开来, 当闪电击中避雷装置入地时, 两者能够瞬间接通, 短时间内形成整体等电位。
广电中心的顶部楼层通常是传输机房的区域, 在做好避雷针系统防护直击雷的同时, 这些非常接近LPZ0B区的重要核心机房, 应当做好电源防雷工作, 至少应当设置三级以上的电源防雷装置 (加装多级电源系统SPD) , 以确保直击雷命中避雷针系统时产生的强大电磁脉冲辐射不会对顶部楼层的核心机房设备产生致命危害;天馈信号系统的每一根馈线上还要加装针对天馈信号传输系统设计的天馈SPD, 防护窜入天馈线缆中的感应雷。
3 感应雷的防护
广电中心内有大量高价值精密电子设备, 并且节目制作和播出系统已实现网络化, 各种电源线缆和信号线缆星罗棋布, 密度很大, 因此防护感应雷显得更为重要。
感应雷的防护不仅要将电源防雷和信号线防雷工作做好, 设备外壳等电位连接工作也绝不能忽视。各种专业设备的金属外壳也是静电感应雷的侵入通道, 应当在做好全楼金属管线的等电位连接的同时, 考虑各机房的设备外壳接地, 实现分布式的等电位连接。
采用SPD (电涌保护器, 也叫防雷器、避雷器等) 防范感应雷产生的过电压和过电流脉冲, 是一种较为成熟的解决方案。SPD的作用是把窜入电力线、信号线的瞬时过电压、过电流限制在设备或系统所能承受的范围内, 或将强大的雷电流泄流入地, 以保护设备或系统不受损坏;在设计和实施防雷系统的过程中除了要做好中心内部各楼层、各机房的共地等电位外, 更重要的就是根据防雷区域的划分, 在供电系统和信号传输通道中设置多级SPD, 全面保护重要设备。
按工作原理和应用的不同, SPD分为电压开关型、限压型、开关/限压复合型、分流型或扼流型等。不同类型的SPD和被保护设备的连接方式也不同, 有串联的, 也有并联的。SPD还可基本上划分为电源SPD和信号线缆SPD两大类。不管是何种SPD, 用在不同雷电防护区时, 应当明确其保护能力是否适合该防护区的要求。例如安装在LPZ0B分区与LPZ1分区界面处的SPD, 应当能够抵抗10/350μs直击雷波形, 标称放电电流不小于50 kA。 (根据IEC的规范文件, 按照10/350μs波形测试通过的SPD的防护能力要比按照8/20μs波形测试通过的SPD高出20倍) 。
电源防感应雷是感应雷防护体系中最重要的部分, 通常在重要设备的电源供应链路上需要安装相互配合的多级SPD, 逐级减弱窜入的电涌过电压或过电流。一般情况下, 总低压配电室的总配电柜电源输出端应配置三相箱式电源浪涌保护器, 作为第一级防雷保护, 该级SPD标称放电电流应根据当地雷电危害的程度和广电中心的实际情况选用60~100 k A, 并能够满足抵抗10/350μs直击雷波形的要求, 不仅满足感应电涌的防护要求, 还能够应对直击雷的防护;在各楼层总配电箱电源引入端, 配置三相箱式浪涌保护器, 作为第二级防雷保护, 标称放电电流应选用40 kA (8/20μs) 左右, 至少满足抵抗8/20μs感应雷波形的要求;各级设备机房配电箱电源引入端, 配置单相箱式浪涌保护器, 作为第三级防雷保护, 标称放电电流应至少选用20 kA (8/20μs) ;在重要网络机柜或设备端还应采用模块式电源浪涌保护器, 作为第四级防雷保护, 标称放电电流不低于5 kA, 并且这最后一级SPD的电压保护水平, 必须低于要保护的设备耐冲击电压的能力。
各级浪涌保护器的保护电压水平应当与其保护设备的耐冲击电压水平相适应, 以保护信息设备的安全, 可参照GB50057规范的表6.4.4进行设计和实施。
在采用多级电源浪涌保护器时, 牵涉到多级SPD之间的配合, 设计时要严格按照国内或国际相关标准和规范, 采用合适的SPD, 还需要针对设备本身特点和安装环境, 综合考虑多级SPD的参数组合、动作时序安排, 妥善设计和实施。另外, 由于SPD之间的连接线缆具有感抗, 这种分布式的感抗具有使雷电流更多地被分配到前级泄放的倾向, 因此多级SPD的安装距离对整个SPD系统的能量分配会产生影响。设计时除了通过SPD的参数选择来合理安排多级SPD之间的能量分配外, 还可以通过安装位置来确保多级SPD之间对雷电能量的分级泄放, 达到预设的目标。一般来说, 根据地线位置的不同, 两级电源SPD之间的安装距离应当大于5 m (有些情况下甚至需要大于15 m) , 如果安装距离很近, 则需考虑采用专门的退耦器件。
由于广电中心有大量网络设备, 存在大量的低压信号线缆连接, 因此信号连接系统的防雷工作绝不能忽视。很多情况下, 感应雷会通过信号线缆窜入, 同样会引起板卡烧毁、设备损坏。因此, 在交换机网线汇集端、视频线汇集端、通信线缆汇集端、控制信号线缆汇集端同样需要部署信号SPD, 重要设备甚至应当在单一线缆入出口处加装信号SPD;信号SPD按线缆类型和芯数的不同有不同的型号, 应根据信号线缆的类型进行选择。例如电话线缆、视频同轴线缆、以太网线缆有相应的信号SPD, 可直接选用, 而一些特殊的控制线缆应根据信号线芯数来选择SPD;由于信号线缆非常多, 每一根线缆都安装SPD成本会太高, 应针对需保护设备的重要性和本身的抗过压/过流性能来统筹考虑, 以在线缆汇集端例如交换机端、矩阵端部署信号SPD为主要手段, 对核心服务器、核心重点防护设备、核心控制信号传输设备单独增加独立的信号SPD为辅助手段, 达到性价比最好。
4 小结
广电中心的综合防雷系统, 是一个具有一定特殊性的系统, 需要通盘考虑、综合评估, 直击雷防护、感应雷电浪涌电压的电源防护、信号线防护缺一不可。应当同时被视为雷击重点防护建筑物以及大中型网络枢纽, 进行全面的防雷工程综合设计和工程实施。
数据中心的防雷 篇2
机房防雷和接地系统是机房建设中很重要的一个子系统, 因此, 必须要引起足够的重视。近年, 随着国家新标准及新标准图集的出台, 新建的一些数据中心机房防雷和接地系统已经越来越规范, 但也有些新建数据中心机房还没有按新规范进行设计和施工, 其中遇到最多的两个问题还是前些年讨论最多的两个问题, 即共用接地极还是做独立接地极的问题和直流地如何做的问题, 当然还有一些别的问题。这些问题的出现会导致机房防雷和接地系统的设计缺陷, 使得机房的安全性无法得到可靠保证。下面笔者对以上问题谈一些具体的看法, 希望和大家一起探讨, 并能起到抛砖引玉的作用。
1 数据中心机房防雷和接地系统需求分析
从数据中心机房的建设来看, 我们既需要建设完善的接地系统, 又需要建设可靠的防雷系统, 而接地系统和防雷系统二者之间是密不可分的。按照新的国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》, 一个建筑物电子信息系统综合防雷系统所包含的内容如图1所示。
从上面的系统架构中, 我们看到, 接地装置的设置、接地系统的选择、等电位联结都是防雷措施的一部分。因此有时候可以说这两个系统是你中有我, 我中有你的。
2 共用接地与分开接地系统的选择
信息系统接地 (又称电子设备接地) 是工程界争论多年的问题, 争论的焦点是信息系统是否设置独立接地系统及接地电阻值的选取。按现行国家规范GB 50174-93, 电子计算机房应采取下列四种接地方式:
◆交流工作接地, 接地电阻不应大于4Ω;
◆安全保护接地, 接地电阻不应大于4Ω;
◆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, 应按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》执行。
《电子计算机机房设计规范》 (GB 50174-93) 中第6.4.3条规定:交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地四种接地宜共用一组接地装置, 其接地电阻按其中最小值确定。
而现行国家标准《建筑物防雷设计规范》 (GB 50057-94-2000年版) 第1.0.2条和第6.3.3条规定, 新建建筑物应采用共用接地系统。
在《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》 (GA 267-2000) 中, 第7.2条也明确规定:新建计算机信息系统设备机房建筑物的接地系统应采用共用接地系统, 宜利用建筑物基础钢筋地网或桩基网作为共用接地系统的基础接地装置。
新国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规》 (GB 50343-2004) 的出台, 结束了对共用接地还是分开接地的争论, 具体如下:
第5.1.2条:需要保护的电子信息系统必须采取等电位连接与接地保护措施。
第5.2.5条:防雷接地应与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置, 接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。
从以上的国家强制性标准的规定中我们可以得出结论:目前的数据中心机房应采用共用接地系统。
有些机房工程公司目前可能还在建议用户采用电子设备与强电设备分开接地, 并采用许多复杂的隔离和绝缘措施将电子设备的接地连线引到离强电接地系统较远 (20m以外) 的地方单独接地, 实际上, 这种分开接地是不太容易实现的。由于各种线路、金属管道和建筑物构架中钢筋纵横交错以及一些建筑物的不断扩建, 在设计与施工上稍有疏漏就容易造成在强电设备区出现的暂态高电位通过金属管道或构架钢筋引到低电位的电子设备区, 或将电子设备区的低电位引到强电设备区, 从而会引起击穿放电, 危及设备与人身的安全。
一些制造厂商要求其计算机单独接地, 即将计算机的接地连线引到建筑物外一定距离后接在单独的地网上, 这种接地要求往往是不切实际的。在建筑物遭受雷击时, 建筑物的地电位将瞬时抬高, 由于计算机接地与建筑物的地网是分开的, 而计算机地线此时仍保持低电位, 这样就易于对计算机造成击穿放电, 使计算机被损坏。实际上, 用较长的引线拉到比较远的地方去作单独接地, 在低频信号情况下, 对保护电子设备与远处的单独接地点等电位还有意义, 但在高频信号情况下, 较长引线的阻抗将影响等电位效果, 特别是在信号波长与引线长度之间满足1/4奇数倍关系时, 引线相当于开路, 起不到外伸接地的作用。
无论是国内还是国外, 各地之间的关系都大致经历了“三、二、一、共”的发展过程。
其实在《民用建筑电气设计规范》 (JGJ/T16-92) 第14.7.4.3条也规定, 电子设备宜与防雷接地系统共用接地体。其对应的条文解释为:本《规范》对电子设备的各种接地及防雷接地推荐采用共用接地体。因为两个接地系统在电气上要真正分开, 在地下必须满足一定的距离, 否则两系统形式上分开了, 而实际 (指电气上) 仍未分开。且由于两个电气系统, 通过接地装置的相互联系而产生强烈的干扰, 严重时甚至造成两个接地系统都不能正常工作。这在实际工程中的例子是相当普遍的, 所以一般还是推荐采用共用接地形式, 这样不但经济上合算, 在技术上也合理, 因为采用统一接地后, 各系统的参考电平将相对稳定, 即使有外来干扰, 其电平也会跟着浮动。许多工程实际情况已证明采用统一接地体是解决多系统接地的最佳方案。
关于共用接地系统, IEC标准也有相关规定, 它定义IT设备有两个接地:一个是为电气安全而设置的保护接地, 即将设备金属外壳接以PE线的接地;另一个是为实现其功能性作用的信号接地。IEC标准规定:一个建筑物电气装置内只允许存在一个共用的接地装置, 并应实施等电位联结, 这样才能在建筑物内消除或减少电位差。IT设备也不例外, 其保护接地和信号接地只能共用一个接地装置而不能分接不同的接地装置, 即信号接地是通过连接PE线而实现接地的。如果分设两个接地, 不但电气装置内会出现电位差对人身不利, 而且对IT设备也不安全。
综上所述, 我们知道, 无论是新建工程还是改建工程, 数据中心的各种接地必须共用一组接地装置。而采用分开接地的做法, 尤其是将直流地单独做的方法反而是错误的。
3 接地系统形式的选择
各种型式的接地系统发生接地故障时的故障回路阻抗相差悬殊, 对地故障电压和事故危险程度各不相同, 其保护特性也自然因型而异, 其情况十分复杂。国际电工标准和一些技术先进国家对它都很重视, 并作出具体规定。我国新修订的国标《低压配电设计规范》 (GB 50054-95) 对此已按IEC标准作了修改和补充。IEC标准按接地系统的类型不同, 将配电系统分为TN、TT、IT等三类系统, 那么我们在数据中心机房的建设中, 该选择哪种类型的配电系统呢?
我们知道, 在装有电子信息设备的场所, 防干扰要求高。TN-C系统的PEN线上有电压降, 而PEN线和信息电缆的地线都接设备外壳, 这使此电压降插入两信息设备的“地”间, 部分PEN线电流也流经信息设备的地线, 从而给信息设备引入干扰, 因此这类IT设备是不能采用TN-C系统的。此场所宜采用TN-S或TN-C-S系统。
关于接地系统形式的选择, 在各种规范中都有明确规定:《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》 (GA 267-2000) 第7.8条、《电子计算机机房设计规范》 (GB 50174-93) 中第6.1.9条、《建筑物电子信息系统防雷技术规》 (GB 50343-2004) 中第5.4.1条。
4 等电位联结的重要作用
接地系统形式的选择, 也涉及到接地故障保护的设置。在《低压配电设计规范》 (GB50054-95) 第4.4.4条中规定, 采用接地故障保护时, 在建筑物内应将下列导电体作总的等电位联结:
◆PE、PEN干线;
◆电气装置接地极的接地干线;
◆建筑物内的水管、煤气管、采暖和空调管道等金属管道;
◆条件许可的建筑物金属构件等导电体。
按现行《建筑物防雷设计规范》 (GB50057-94) 中第6.3.4条规定:一信息系统的所有外露导电物应建立一等电位联结网络。而且信息系统的各种箱体、壳体、机架等金属组件与建筑物的共用接地系统也要进行等电位联结。其连接方式有S型星型结构和M型网状结构。
在《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》 (GA 267-2000) 第7.9条中也有明确规定:所有进入计算机信息系统设备机房建筑物的外来导电物体, 都应在建筑物界面作等电位联结。
而在《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 (GB 50343-2004) 中第5.2.1条规定:电子信息系统的机房应设等电位联结网络。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、信息设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器 (SPD) 接地端等均应以最短的距离与等电位联结网络的接地端子连接。
以上四种国家强制性规范都提到等电位联结, 说明了它的重要性。下面对它的作用加以说明, 理解了等电位联结, 才能对计算机房直流工作地有正确的理解。
总等电位联结对TN系统是十分重要的, 它在电气安全上有如下作用:
(1) 显著降低建筑物内发生接地故障时的接触电压;
(2) 消除自建筑物外沿PEN线或PE线窜入的危险故障电压;
(3) 减少保护电器动作不可靠带来的危险;
(4) 减少建筑物雷电危害。
等电位联结对建筑物雷电危害有减少雷电残压跳击、抑制线路高压行波侵害和防止雷电感应危害等作用, 为此需将防雷装置和电气线路与建筑物的等电位联结直接或通过过压保护器相连接, 现略举IEC《建筑物的雷电防护装置》 (IEC 1024-1-90) 标准中的有关规定以作说明:
“为减少在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险, 等电位是一项很重要的措施。”
“当不设防雷装置, 但需要防从外来管线引来的雷电效应时, 也应作等电位联结。”
“应尽可能在靠近进户点对外来导体作等电位联结。”
“线路的所有导体应作直接或非直接联结。相线应仅通过过电压保护器连到防雷装置上。在TN系统中, PE或PEN线应直接连到防雷装置上。”
“在需要防雷的空间内防发生生命危险的最重要措施是采用等电位联结。”
(5) 等电位联结可消除外界电磁场和沿电力线路、信号线路进入的杂散信号对建筑物信息设备的干扰。
我国的信息网络发展迅速, 抗干扰问题也随之而来, 对于智能大厦和信息联网的建筑物为改善电磁兼容性能, 实施等电位联结是必不可少的技术措施。
关于等电位的具体做法见国家建筑标准设计图集《等电位联结安装》 (02D501-2) 第21页、22页:信息技术 (IT) 设备的接地和等电位联结方式。
从以上的阐述中可以认识到等电位联结的极端重要性, 它是信息机房综合防雷体系中必须的环节。而且对于IT设备来说, 在共用同一接地系统并实施等电位联结后, IT装置是以等电位联结系统的电位为参考电位, 而不是以大地为参考电位的。
5 对计算机房直流工作地的正确理解
在电子设备和电子系统中, 各种电路均有电位基准, 将所有的基准点通过导体连接在一起, 该导体就是设备或系统内部的地线, 如果将这些基准点连接到一个导体平面上, 则该平面就称为基准平面, 所有信号都是以该平面作为零电位参考点。电子设备常以其金属底座、外壳或铜带作为基准面, 基准面不一定都与大地相连, 在通常情况下, 将基准面与大地相连主要是出于两个目的:一是为设备的操作人员提供安全保障;二是为提高设备的工作稳定性。
关于直流地 (即信号地) , 《工业与民用配电设计手册》第二版是这样定义的:为了使电子设备在工作时有一个统一的公共参考电位 (即基准电位) , 不致于因浮动而引起信号量的误差, 并防止其内外的有害电磁场的干扰, 使电子设备稳定可靠地工作, 实现其固有的功能, 电子设备中的信号电路应接地, 这种接地称为信号接地, 简称信号地。这个“地”, 可以是大地, 也可以是接地母线、总接地端子等, 总之只要是一个等电位点或等电位面即可。
根据IT设备的接地和等电位联结方式的不同, 对应不同的机房, 其直流地的定义和做法也不同, 具体如下。
对于采用电源线路的PE线作放射式接地的机房, 其配电柜的接地母排就是直流地, 具体如图2。
在目前的机房工程公司中, 还流行一种做法, 即将图中的PE线和配电盘内为其专设的PE母排加以绝缘, 并用绝缘的导线接向建筑物的接地母排, 在接地母排前与其他金属部分绝缘, 其抗干扰效果可进一步得到提高。采用这种做法时, 配电盘内出现两个PE母排, IT设备的PE线和PE母排则被称为隔离的PE线和PE母排, 目前的机房工程公司中定义为G排。
对于采用水平局部等电位网格式 (M式) 接地的机房, 其等电位网格就是IT设备的直流地, 具体如图3所示。对于采用通过水平和垂直等电位联结接地的机房, 每一层的直流工作地就是本层的水平局部等电位连接, 具体如图4所示。
6 防雷接地、安全保护接地、直流工作地、静电接地与等电位联结的关系
结合以上的讨论, 自然而然地就会知道, 防雷接地、交流工作地、直流工作地、安全保护接地、静电接地与等电位联结的关系:即通过总等电位接地母排MEB, 上述各种接地都联系在一起。具体可参见国家建筑标准设计图集《等电位联结安装》 (02D501-2) 第11页和第12页。
对于大部分机房而言, 都会选择M型接地网络, 同时我们还知道, 接地是消除静电的最基本措施, 而等电位联结所形成的网格, 安装在抗静电地板下, 不仅可以防止雷击电磁脉冲, 又可以作为直流地, 同时又起到静电泄露的作用。
7 结束语
以上讨论的着眼点是从基本概念入手, 按照现行的国家强制性规范去推出各地之间的关系, 并列出应该遵守的国家强制性规范和工程施工的标准做法。这样做的目的无非是为了给用户一个可参照的依据, 可以用上述的内容去评定和监督设计和施工的质量, 以免受到错误观念的误导, 并且不至于增加了工程费用, 却没有起到所要达到的效果。
摘要：数据中心机房的防雷和接地系统是数据中心机房建设中两个很重要的子系统, 在目前实际工程实施中还存在很多争议。本文根据现行规范的具体规定, 分析数据中心机房到底是采用共用接地还是采用分开接地的问题, 强调了配电系统接地类型的选择及等电位联结的重要作用, 同时分析了机房接地的三种类型及与直流地的关系, 力争给数据中心机房用户在防雷和接地系统的建设中一个可参照的意见。
数据中心的防雷 篇3
关键词：商务中心,防雷技术,雷电,网络中心机房,防雷器
一、雷电对网络中心机房设备装置的危害形式
雷电对网络中心机房设备装置的破坏效应可分为直接效应和间接效应两种。直接效应指雷击点处由直接雷击造成的破坏, 包括雷电流引起的热效应、机械效应和冲击波效应等。间接效应是指雷电电磁脉冲对电子、电气设备的干扰和损伤效应。
信息网络机房的设备主要是通信、计算机系统等弱电装置, 四种形式的雷电伤害都可能造成严重破坏。但因其组成多以大规模集成电路为主, 晶片越来越小、功能越来越强, 而整体耐过电压、耐过电流的水平直线下降, 设备的耐压只有几伏、十几伏。由雷电电磁脉冲产生的电压值并不很高的反击过电压和感应过电压, 对通信设备和微计算机等弱电装置就可能造成致命破坏。雷电电磁脉冲对电子设备的破坏形式主要有以下几种: (1) 建筑物的防雷装置接闪时, 雷电流形成的浪涌传输对电子设备的破坏。 (2) 静电高压脉冲沿导线传输对与之相连电子设备的破坏。 (3) 雷电电流的电磁辐射空间传输对电子设备的感应破坏。 (4) 由外部沿各种传输线路传来的各种电磁脉冲对电子设备的间接破坏。其中以雷电流向空间辐射传播的电磁波脉冲对电子设备的损害尤为严重, 它以辐射或传导等方式进入电子设备, 加至设备输入、输出端口, 在元器件上产生感应电压。由于其瞬变时间极短, 所以感应电压可以很高, 以致产生电火花。一旦感应电压、感应电流超过了该元器件的损伤阈值, 轻则使系统的正常运行受到干扰, 重则造成元器件的永久性损伤。
电磁波脉冲严重地威胁着计算机和数字系统工作的稳定性、可靠性和安全性。具体表现为:导致硬盘、磁带机等数据存储设备损坏, 使数据丢失;输入输出逻辑出错;显示器显示画面不稳定:造成主机死机或错误处理;雷击事故引起的尖峰干扰可引起逻辑电路的伪触发, 产生误码, 严重的使硬件设备造成毁灭性的破坏等等。
二、机房防雷保护的措施
1. 建立接地系统防雷
众所周知, 接地防雷是最简单的防雷技术, 因此, 接地系统是防雷工程的基础, 是最重要的环节。不管是直击雷、感应雷或其他形式的雷, 最终都是把雷电送入大地, 只有良好地接地和合理的接地方式能够充分发挥防雷器件的作用。根据国家规范要求, 建筑防雷地不大于1 0欧姆, 设备保护地、交流工作地、直流工作地均需不大于4欧姆。程控交换机、小型计算机等设备和计算机机房联合接地一般要求直流工作地小于1欧姆。接地电阻越小, 散流就越快, 因此接地电阻应严格控制在要求的范围内。
常见的接地方式有三种, 一是联合接地;二是分开接地;三是混合接地。对计算机机房的接地系统国家规范推荐采用联合接地方式, 即把建筑防雷地、设备保护地、交流工作地和直流工作地连在一起, 以避免产生过电压时各地网间的电势差对设备形成反击。接地电阻取系统要求的最小值。另外, 为避免接地线形成回路产生干扰杂波, 同时使雷电流, 以及电源发生故障时的大电流尽快入地, 遵循“共地不共线”的单点接地原则, 即使使用同一组地网时, 不同用途的接地母线和不同系统的接地母线应单独从地网处引入。
2. 安装防雷器
(1) 防器的基本工作原理。防雷技术的一个重要部分就是研发防雷器, 而防雷器的机理实际上就是“转换接地”, 危险电涌一旦出现, 防雷器就把它所保护的设备的输入连接点接地, 从而把电涌引向一个最小阻抗回路, 进入大地被吸收。防雷器的典型结构如图2所示。当电涌进入线路后直达离子管, 离子管阻尼了特大量电涌能量, 并直接使之接地。然而, 电涌上升非常快, 而离子管需要好几微秒才能启动, 故采用了一个延迟元件以减缓电涌波的边沿传播, 以增大离子管的效应。经过延迟元件的电涌波脉冲被引向雪崩二极管, 这一元件能在1ms或更短的时间内扩散1500W, 这一级接着耦合到金属氧化物可变电阻 (MOV) 上, 它是雪崩二极管防护能力被超过时的附加保护级。
(2) 防雷器的安装方法。 (1) 电源防雷器的安装电源防雷器虽有串联与并联之分, 但较多采用并联型。单相、三相并联型电源防雷器的安装方法如图4、图5所示 (图中L, L1, L2, L3为相线, N为中线, E为地线) 。在此要特别注意下述几点:第一, 任何防雷器在安装时都不能省掉中线的连接, 如果没有中线 (例如三角形电源) 那么防雷器上的中线必须接在接地棒上;第二, 防雷器与配电盘的连接电缆要尽可能短, 一般不要超过250mm, 确因安装不便超出, 那么每条超长线路则用双线连接;第三, 所有连接电缆要紧紧绑在一起以减少电感。 (2) 数据/信号防雷器的安装, 数据/信号防雷器的安装方法如图4所示。在此要特别注意下述几点:第一, 防雷器必须正确接地, 通常是与整个系统的统一接地点连接接地;第二, 防雷器引出的接地电缆应尽可能地短, 故防雷器应尽可能靠近所选接地点;第三, 防雷器及连接电缆应与电源线隔离开。
3.机房电源采用三级防雷措施。机房电源采用三级防雷是由于沿电气线路入侵的雷电过电压波往往不能一次就被抑制到仪器设备的耐冲电压, 因此通常采用分级抑制保护措施, 整个多级保护过程逐级泄放干扰信号的能量, 最终达到电子设备的耐受水平。根据国家《计算机安全保护条例》有关规定, 电源系统应采取三到四级电涌保护器 (SPD) , 如图5所示。第一级SPD (泄流保护) 保护从室外引来的线路, 安装在总电源进线处, 如总配电柜内。以泄放掉来自外界传输线的雷电入侵波的大部分能量。这级保护器必须能多次承载及泄放波形为10/350!3ms的雷电流, 而不被破坏, 它的任务是防止破坏性的雷电流侵入建筑物内的电力系统。第二级SPS (过电压保护) 保护后续配电盘的设备, 安装在下端带有大量弱电、信息系统重要设备集中或需限制暂态过电压的设备的分电源 (分配电箱) 内。由于网络机柜和服务器机柜为重点保护对象, 而网络机柜和服务器机柜均为由UPS供电, 则应在U P S前端安装单相串联电源避雷器, 作为此线路后端设备进线电源的二级保护, 进一步限制雷电过电压的幅值。防护带电导体L1、L2、L3和N与保护线PE之间出现的电涌, 它的放电能力约为10KA (8/20MS) 。第三级SPD浪涌吸收器) 保护那些需要将瞬态过电压限制到特定水平的电子设备, 安装在计算机设备、信息设备、电子设备及控制设备前最近的插座箱内。这级保护器是信息系统终端电源的保护, 做设备的浪涌保护及限制操作过电压。
参考文献
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[4]蒋涛:信息网络机房防雷保护的研究.电气应用, 2008年第27卷第3期
数据中心的防雷 篇4
国家关于计算机机房建设有一个新的国家级标准,即GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》。目前,这个标准就是计算机机房建设的主要依据,电子信息系统机房建设是一项复杂、涉及技术面比较广的综合工程,包括:空气调节技术、电源供配电技术、自动监测与控制技术、防雷技术、保安与消防技术和建筑与装饰技术等。
下面以广州卷烟厂的数据中心机房为例,主要对其供配电系统和防雷接地系统设计进行介绍。
1 厂区概况介绍
广州卷烟厂位于荔湾区东沙经济开发区环翠南路88号,占地69.8万m2,东邻东沙大桥,西依幽静的花地河,南望美丽的珠江,北靠环城高速。交通便利、周边环境优美,两面临水,是广东卷烟工业的核心生产基地,也是“双喜”品牌的主要生产基地和全省卷烟工业的技术研发、物流和培训中心,还是国家烟草专卖局和广州市的重点工程项目。
厂区占地约66.7万m2,主要建筑物有:
办公楼:多层框架,地下1层为停车场,建筑面积约2万m2。
技术中心:多层框架,建筑面积约1.2万m2。
联合生产工房:车间为单层网架、辅房为多层框架,建筑面积约18万m2。
成品库:高架库部分为单层网架,高23m,出入库区为多层框架,建筑面积约2万m2。
各种库房12栋:多层框架,每栋建筑面积约1.5 万m2。
动力中心:多层框架,建筑面积约1.2万m2。
其他辅助用房如传达室、门卫、污水处理站及工业垃圾站等。
2 计算机中心机房供配电系统
中心机房内的计算机设备配电系统是计算机网络系统正常运行的前提和保证。根据最新的《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008对电压变动、频率变化、波形失真率分级如表1所示。
2.1 供配电方式
本项目中心机房的配线方式采用三种方式,分别是380V、50Hz频率以及三相五线制,供电方式是五路独立的供电线路。从办公楼1层的低压配电室引出五路独立的380V电源,送至中心机房UPS的动力配电柜内,五路供电可以保障不会出现断电的不利情况。
UPS配电间装有一台UPS市电输入柜(320kVA)、一台机房空调配电柜(350kVA)、一台市电配电柜(60kW)以及一台UPS输出柜AP1(320kW)。两个主配电柜都带有双路电源自动互投装置,如果一路市电出现断电,则会自动切换至另一路市电,进行供电。
UPS市电输入柜为2台UPS主机供电;机房空调配电柜为18台精密空调供电;市电配电柜为机房区域内供电,包括照明、新风设备、办公用电和辅助插座等供电;UPS输出柜AP1输出到各设备间的电源列头柜以提供给中心机房内的关键设备供电,如服务器、网络设备等。
2.2 配电柜配置
本工程采用基业配电柜(电源列头柜),以提高整个系统的可靠性和可维护性。所有的配电柜包括三相电源指示灯、电量仪及三相五线或单相三线开关等均采用国外知名品牌产品。
2.3 UPS配电系统
恒定的电源供给保证了中心机房内设备数据资料的存贮,优质的UPS电源是其运行的良好保证。UPS电源能够避免由于市电电源设备的质量问题所带来的危害,如电源断电、电源浪涌、电源波动、电压下陷、减幅振荡、电源突波、电源干扰及交换瞬变等。
根据广东中烟广州生产基地信息组提供的《广州生产基地中心机房设计需求》中《附件六:广州生产基地中心机房机柜用电容量估算表》,以UPS供电要求的实际功率198.4kW来计算,按80%的功率因数折算为248kVA,因此需选用2台160kVA UPS组成并机系统,后备时间为2h,共512节NP200-6铅酸蓄电池(6V,200Ah)。
2.4 照明配电系统
照明配电系统由照明配电箱供电,中心机房照度指标满足《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008规定的要求,工作区内一般照明的均匀度(最低照度与平均照度之比)不应小于0.7。
中心机房内设置一般照明、应急照明(由UPS供电)和消防疏散照明,并设置单独的配电箱。市电照明配电系统由本层市电配电箱供电,应急照明采用UPS配电柜供电。照明设备选用哑光铝合金格栅、不锈钢反射弧罩灯盘。在机房内均匀分布安装285套40W×3灯盘,规格为1200×600mm,与600×600mm的天花相匹配,可获得较好的视觉效果。光源采用日光型冷光源36W冷色温(4000K)荧光光管,使用寿命大于1.2万h,以保证机柜前后的足够照度(400lx),均匀、没有暗角、不产生眩光。
2.5 应急照明系统
中心机房内按《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008规定的要求,应急照明系统的照度不低于正常照明的10%。中心机房的照明灯盘根据面积大小将中间一只灯管作为应急照明,采用UPS供电,当市电停电时能持续提供应急照明,照度将不低于50lx。
2.6 线缆选用
本工程电力电缆全部采用ZR-BVV阻燃双塑系列电线电缆,应急回路使用耐火双塑铜芯(NH-BVV)电缆,线缆截面积根据负载的大小而定,完全符合设计及国家有关标准要求。主动力配电柜、电源列头柜和各服务器机柜之间的电线电缆均采用交联耐火(NH-YJV)电缆。
2.7 管槽设计
根据中心机房的情况,机房线缆采用上走线方式,强电线缆全部敷设于天花板下吊装的封闭铝合金线槽内。由于铝合金线槽要承重横梁,因此选用了专业的优质工程铝合金型材。其表面具有光亮氧化涂复,并具有重量轻、材质硬、承重量大且通用性能好等特点。
3 计算机中心机房防雷系统
雷电一般分为直击雷和感应雷两大类。计算机中心机房可以采用建筑物所装的避雷针来防护直击雷;而机房电源系统和弱电信息系统的防雷,则主要是防止由感应雷和其他原因引起的雷电浪涌和过电压。
按照最新的防雷技术规范,即GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的相关要求,计算机中心机房的防雷措施可以分为电源和信号两大部分的防雷。
3.1 电源部分防护
按国家关于防雷技术的有关法规规定,电源部分的防雷可分为三个部分,共设三级保护。
由于中心机房供配电由大楼总配电室提供,其前端大楼已采用了一级防雷,对机房供配电的防护主要侧重在供电回路的防雷浪涌抵制上。为防止感应雷和侧击雷沿电源线进入机房,损坏机房内的重要设备,在市电电源配电柜进线处加装了一套DEHN guard H385 3+N高容通量的防雷器,作为电源部分的一级保护;在UPS输入和输出配电柜各加装一套DEHN guard T385 3+N防雷器,作为电源部分的第二级保护;而在各列头柜内安装了一套DEHN rail 230 3+N防雷器,作为电源部分的第三级保护。
3.2 信息系统保护
信息系统的保护可以分为粗保护和精细保护两大类。粗保护的量级可以根据所属保护区的级别来确定;而精细保护的量级则要依据电子设备的敏感度确定,还需要考虑卫星接收系统、网络专线系统、电话系统及监控系统等。
在信息系统进入建筑物电缆的内芯线端加装避雷器,电缆的空线对应接地,并且做好屏蔽接地。为了确保防雷系统的正常工作,还应该关注设备的传输速率、在线电压及接口类型等等。
由于从室外进入计算机中心机房的线缆均为光纤,此部分只需在机房配线间做好光纤的防雷接地即可。
4 计算机中心机房接地系统
计算机中心机房的接地系统是机房建设中的重要内容,接地系统能否良好地运行,也是衡量一个机房系统建设质量的重要参数。中心机房应该有优质的地线系统,以保证计算机的正常运行,同时也可以防止由寄生电容耦合所带来的干扰,确保设备和工作人员的安全。
计算机中心机房的精密设备可能会造成设备耐过电压和电流的水平下降,进而导致对感应雷和操作过电压浪涌的承受能力下降,这些都是由于其内部结构的高度集成化造成的。感应雷侵入中心机房和计算机网络系统的主要途径有:信号传输通道引入、交流电源380V、220V电源线引入、地电位反击等。根据国家及国际有关规定,为了使机房设备和计算机网络系统稳定运行,保障工作人员的工作环境,中心机房的防雷接地应与整个建筑物防雷接地共用同一接地装置,即电子设备的工作接地和保护接地采用合用一组接地栓的联合接地方式,接地电阻小于1Ω,其中保护接地包括建筑物防雷接地和屏幕接地两大类。
然而为了提高可靠性,应改进为将保护、工作接地与防雷接地的引入线分开,各自单独接至接地体,避雷器通过防雷接地引入线泄放浪涌电流,设备接另一引入线。
4.1 交流工作接地
中心机房与联合工房共用接地系统,从联合工房的接地点单独抽头,接点采用锡焊或铜焊使其接触良好。接地装置按国家标准《计算站场地技术要求》中规定的,在本方案中接地电阻≤1Ω,零地电压<1V。
安全保护地在计算机系统中的处理方法也分为计算机中心房内、外两种情况。计算机中心机房内的安全保护地是将所有机箱的机壳,用一根绝缘多股导线串联起来,导线横截面不小2.5mm2。在此我们采用了BVR4mm2多股铜芯导线,再用接地母线将其接到机房地板下的铜排汇流排上。计算机房外使用的交流设备的机壳按有关电气规定进行接地。
4.2 直流工作接地
在本工程采用网格接地方式。在机房地板下采用4×40mm的紫铜排沿机房周边布置横纵交叉方格接地汇流排,将紫铜排就近与机房内2个接地点连接,紫铜排通过绝缘固定在地板上,方便机房内计算机设备和防雷设备接地。所有计算机设备直流地都用BVR4mm2多股铜芯绝缘导线焊接至铜排交叉点上,紫铜排接地网采用接地母线焊接到大楼联合接地级。
4.3 防雷保护接地
所有防雷器设备的接地线全部接到共用接地排(PAS)上,并采用接地母线从共用接地排连接至建筑物防雷接点网接线柱上。
4.4 机房屏蔽处理措施
通常情况下,尽管机房所在大楼原有的防雷接地系统能保护机房免受直击雷的危害,但仍然存在遭受雷电危害的潜在危险。由于中心机房集中了大量的高度集成化微电子设备,会造成系统设备耐过电压和过电流的水平下降,进而对雷电浪涌的承受能力也会下降。因此,有必要对机房进行一定的屏蔽处理,具体做法如下:
1)吊顶龙骨天面接地网
吊顶主龙骨采用轻钢铁质龙骨,副龙骨采用钢制龙骨,在龙骨的连接、交叉处采用自攻螺丝进行禁固、加强联接,在与周边墙板连接处将龙骨与彩钢板用4mm2的绝缘铜缆分段,并与接地汇集线连接成一体,形成天面接地网。
2)轻钢架彩钢板墙面接地网
在网管操作间、网络设备间和配电间墙面安装轻钢骨架和彩钢板,在轻钢骨架底部采用4#镀锌角钢做一条接地汇集环,与彩钢板及吊顶龙骨连成一体。然后把所有的龙骨用4mm2绝缘铜缆联结后与接地汇集线连接,形成立面接地网。
3)防静电地板支架地面接地网
防静电活动地板的钢质支架相互连接,采用4mm2绝缘铜缆分段与接地汇集线焊接联成一体,形成地面接地网。这样整个机房空间形成一个等电位“法拉第笼”,从而使机房达到了一定的屏蔽效果,可有效防止空间雷闪电磁脉冲侵入机房。
4)其他接地网
将配电箱金属外壳、电源地、避雷器地、机柜外壳、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,就近连接一体都要与保护地有良好的连接,既能保证工作人员和设备的安全,又给机房内游离电子提供了一个顺畅通路。
5 结语
总之,计算机中心机房的建设集建筑、电气、安装及网络等多个专业技术于一体,应按照功能与美观兼具的设计思想,才能建设一个具备先进性、实用性、扩展性和展示性,用料考究、施工严谨的现代化机房。
参考文献
[1]陈谱欣.烟草行业计算机机房的规划与设计[J].信息与电脑(理论版),2012(3).
[2]赵庆.浅谈医院计算机中心机房防雷设计方案[J].医学信息,2008(5).
数据中心的防雷 篇5
1二〇四台原来的防雷措施简介
二〇四台建台时采用的是传统防雷方法,即地面下利用木炭、铁粉、盐以及山头地表面采取铜带和铁带连接成网状来降低接地电阻,铁塔采用避雷针的方法进行防雷。到了上世纪九十年代,铁塔更换成半导体消雷器,地下利用半导体降阻剂的方法来降低接地电阻防雷。这些方法都有一定的效果,但是到了雷雨季节,每年还是会承受不同程度的损失,在雷电频发的时候,损失更严重。
2近年来雷击损失情况简介
近几年,二〇四台因遭受雷电袭击造成的直接经济损失很高,间接经济损失更是难以计算。尤其是雷电袭击严重的时候,备用盘常被替换,导致备件缺失,这时候只能联系厂家进行维修,并派专人采购。由于设备较重,山上运输不便,每次采购都要派出四个人以上,这对本来值班人员就不足的台站来说,无疑是一个巨大的负担。更何况作为一个艰苦的高山台站,虽有上级领导部门的大力支持,但是我们的设备维修经费并不充足,所以每到雷雨频发的季节,大家总是忧心忡忡。
最重要的是,雷电天气发生时不光山上的设备安全不能得到保障,山上值班人员的生命安全也遭受着巨大的威胁。由于山上金属设施多,防雷措施老化,护栏上跑着火苗、机房里滚着火球的情况也常常发生,一直是山上机房值班的一大安全隐患。
3消雷、防雷改造后的情况
二〇四台的防雷、消雷改造工程在2015年5月上旬完成,该工程采用直接雷击地电势反击消除技术,在极大程度上减少了雷电造成的损失。
2015年5月20日凌晨3点,雷声和闪电间隔出现,雷声呈扩大化趋势。4点至4点半期间,雷声不断多次近距离打响。5点55分至6点20分,雷声频率越来越高,锯齿形的电光不时地冲击着山峰。6点20分至7点30分,雷声逐渐减弱并远去,此次雷击危险算是得以度过。而在改造之后的第一次雷击中,我台仅损失了一台卫星接收器、一个高频头和一个宽带路由器,另有宿舍的两台电视效果受到影响,而在往年的同等强度雷击的破坏下,损失远胜于此。
雷击结束当日,我们就与防雷设备厂家取得了联系,介绍了雷击的情况。6月24日,防雷厂家到二〇四台进行补救,进一步完善了我台的防雷措施。
8月23日,上午9点50分至下午16点15分,二〇四台遭遇了2015年度最强的一次雷击。山上宿舍楼前的水泥路面被雷击出7个脸盆大小的坑,但是由于受到防雷设施的保护,我台的设备没有任何损失,加之预警及时,也没有人员伤亡。而在1998年,二〇四台曾经遭遇过一次强度相当的雷击,那一年我台设备损失惨重,不得不停止工作全力维修,为确保人员安全,甚至一度撤回高山值班人员,对广播电视的安全播出造成了极大的负面影响。
4小结
东北地区一年四季都有冷涡出现,而夏季出现几率明显高于冬天,其活动最大密集带从4月份开始,6~8月份达到全年冷涡活动最强势期。而冷涡正是产生雷电的主要原因。二〇四台周边没有天然屏障,为确保信号更好地传输发射,将发射塔修建在高山山头,而这正是雷雨天气里遭受雷电袭击的主要对象。因此做好消雷、防雷工作,无论是从降低经济损失还是避免人员伤亡的角度来看,都是必然趋势。而就目前二〇四台统计的雷电袭击强度及损失情况来看,此次消雷、防雷改造工程还是比较成功的。
摘要：本文通过结合具体案例,对辽宁省广播电视传输发射中心二〇四台防雷改造前后的情况进行了对比。
数据中心的防雷 篇6
目前大部分农村地区的防雷意识还比较薄弱, 并且雷电灾害造成的人员伤亡绝大部分还是发生在农村等旷野地带, 要进一步加强对农村的防雷宣传普及防雷避险知识。在雷击死亡案例中, 绝大多数是缺乏防雷基本知识而遭雷击身亡。农民文化水平相对较低, 缺乏自身防护能力, 防雷知识进农村的任务非常迫切, 需要做很艰巨的防雷宣传和教育普及工作。
为了节省资金, 农村住宅大多自建, 没有经过正规设计和标准化施工, 基本没有防雷装置, 乡镇住宅的建筑物防雷设施也往往被忽略, 很多没有防护装置。农村不少农民在屋顶上安装铁皮水箱、太阳能热水器、架设电视接收天线等, 由于没有有效的防雷措施极易引雷入室造成设施损坏及人员伤亡。电力线路、电话线路、电视天线等由于线路长, 裸露架空, 又无雷电防护措施, 是雷电波侵入的主要通道。
2 农村房舍的防雷
2.1 首先是房舍位置的选择
从减少遭雷电袭击的角度来看, 应该将房舍的位置选定在不易遭受雷击的地区。雷击有个选择性, 叫“雷击的选择性”, 就是容易发生雷击的地区, 这样的地区的几个主要特点是:地形位置较高的, 比如土山顶部, 邻近潮湿和水草地区, 水和陆地交界处, 处于上升气流的迎风面方向, 地下有金属矿藏的地区等。
2.2 建筑材料中结构钢筋的接地处理
农村的房舍, 多是较低矮的建筑, 通常不需要安装避雷针。目前在新房舍中, 广泛采用水泥预制板做屋顶或楼板。从众多雷击事件的调查分析中发现, 主要事故原因就是这些水泥预制板中的钢筋没有接地, 没有接地的预制板钢筋将成为雷电的帮凶和杀手, 而接了地的预制板钢筋就会成为防雷保护的最佳屏障。因此, 凡采用水泥预制板建筑的房舍, 都必须进行接地处理, 简易做法是采用直径12mm以上圆钢或钢筋4~5垂直打入地下, 距地表1m深, 顶部用钢筋连接, 并与需接地的金属焊接起来, 有条件的可以请专业人士进行指导。
2.3 屋前屋后的树木
树木是最好最便宜的天然避雷针, 特别是笔直高大的树, 能起到很好的避雷效果。树的保护范围可以按普通金属避雷针计算, 或者稍缩小一些。房舍周围和学校宜多栽树, 只不过这些树应保持与房舍的距离至少在5m以上, 并且要注意, 人们在雷击时不要到树下避雨, 至少要离开树杆3m以上, 特别要注意的是, 不能用手触摸树干。
2.4 电视天线的防雷问题
很多农户都在房顶架设电视天线, 这是很不安全的。需要架设电视天线时, 一定要在它的旁边架设金属避雷针, 避雷针需接地处理, 用避雷针来保护天线。否则, 当天线遭雷击时, 不仅电视机将受损, 还有可能伤及室内人员。2008年东陵区某村就发生了一起因为电视天线引雷的雷击事故, 造成人员受伤和电气设备损坏的灾害。
2.5 太阳能热水器防雷击问题
太阳能热水器作为节能环保产品, 近年来逐渐为消费者所认可和接受。但在雷雨天气环境下, 这种热水器却隐藏着严重的安全隐患。为了采热需要, 太阳能热水器通常安装在屋顶高处, 但这一点使得太阳能热水器在雷雨天气里更容易遭受雷电袭击, 会使大的雷电流沿着电源线路、输水导管等直接通入室内, 使室内人员或家用电器遭到雷击。如何保证太阳能热水器在雷雨天气里的使用安全呢。首先, 一定要为太阳能热水器安装防雷装置 (包括避雷针、带、引下线、接地装置) , 使热水器处于避雷针 (带) 的有效保护范围内, 并对太阳能热水器做好接地;其次, 遇雷雨天气的时候尽量不要使用太阳能热水器。
3 人员如何避免雷击伤亡
1) 在雷雨来临的时候, 当我们在建筑物附近时, 应注意以下几点:
第一, 不能停留在楼 (屋) 顶等高处, 要立即走到低处或进入室内。
第二, 要注意关闭门窗。钢筋水泥框架结构的建筑物是可以防避雷电的, 关闭门窗可以免遭雷击, 并且可以预防球雷的侵入。大多数球雷会沿建筑物的烟囱、窗户、门等孔洞进入室内, 易引起爆炸造成伤害。
第三, 在雷击时不宜接近建筑物的裸露金属物, 如水管、暖气管、煤气管等, 更应远离专门的避雷针引下线。
2) 在雷暴天气条件下, 当人们在建筑物的外面、旷野当中时, 又该如何保护自己的安全?
第一, 遇雷雨天气应尽量避免到旷野、水面、湿地和迎风坡等易受雷击的地区, 以及楼顶、房顶等突出部分, 暂停高空作业;当雷雨来临时, 外出的人们应就近寻找相对较为低洼、干燥、背风处躲避, 切勿冒雨劳作或赶路。
第二, 遇到雷雨, 千万不要在树下、电杆下、塔吊下避雨, 也不要在空旷、水边的窝棚、瓜菜棚避雨。寻找躲避处时, 尽量选择有防雷设备的建筑物、金属顶盖的车辆、封闭的金属船只、有建筑物等高大物体屏障的公路等, 进入上述掩蔽处后要注意不要紧靠墙壁、车壁和树木, 如一时找不到合适的避雷地点, 又感到情况比较严重时, 应就近找一处较低且无积水的地方迅速蹲下, 等雷雨过后再走, 切记不要跑动, 以免球因跨步电压造成伤害。
第三, 不宜在旷野中使用金属骨架的雨伞、携带金属物体。雷雨天气外出的人们, 尤其是农民和乡村学生应带雨衣为妥, 而不能用金属骨架的雨伞;当雷雨来临时, 身体应与金属器物脱离接触并保持3m以上的距离, 以免引雷烧身, 事实证明很多人就是因为携带了金属物体而遭受雷击。
4 雷电伤人的急救方法
万一发生了不幸的雷击事件, 同行者要及时报警求救, 同时为伤员或假死者做人工呼吸和体外心脏按摩。雷击容易造成人员伤亡, 但是很多的伤者并不是真正的死亡, 可能是暂时没有了呼吸和心跳等生命体征, 经过抢救大多数往往还是能够苏醒过来的。
雷击对人体可造成巨大的伤害, 强大的雷电流使人的心脏、大脑麻痹, 呼吸心跳停止, 或者死亡, 甚至能把身体击穿、烧焦。所以, 不论何时何地发生雷电事故, 都应该积极的采取科学的方法进行分秒必争地进行抢救, 能够尽量减少死亡。
数据中心的防雷 篇7
1 防雷环境评价和雷击风险评估
雷电环境评价, 主要是依据新建设的项目的地理位置、气候背景、环境条件和需要保护的物体性质, 结合项目所在地的雷电活动规律, 将建筑物的长、宽、高计算出保护物和所在位置的雷电参数、年雷击平均密度和雷击的次数, 以及被保护物截收雷电的等效面积, 据此在综合对该地区的雷电活动规律进行评价。
雷击风险评估是正在发展的一项新的防雷技术, 对需要进行保护的项目事先做出雷击风险评估, 让建筑工作人员能尽快认识建筑物自身存在的雷击危险, 同时提高对防雷工作的意识。这样也可以让建筑人员在进行建筑物施工的时候就能进行防雷的设计和施工, 可见, 雷电风险评估是防雷工程深入发展的需要。
现代社会电子产品增多, 在雷击中成为了受损最严重的物质之一, 尤其是大型的电子信息系统, 一旦受损, 会给人们的生活带来很多不便, 也给相关的部门带来巨大经济损失。雷击风险评估的结果将作为各个建筑物防雷设计之前的主要依据, 尤其是防护水平选择的重要技术支撑, 这也对在源头上消灭雷灾的工作具有重要意义。
2 雷击风险评估的依据和方式
我国的《防雷减灾管理办法中》, 严格规定了对雷击风险的评估制度, 各级气象主管部门要对行政区域内的大大型建筑物进行雷击风险评估, 这就是进行雷击风险评估的主要依据。关于雷击风险评估的具体方式则主要通过具体实例来说明。
以某公司的生产厂房B为例, 雷击风险评估的工作时一项市场化的行为, 一般的厂家要委托专门的雷击风险评估公司进行, 双方签订合同后, 评估公司在对厂房B做粗评估, 向厂家提供具体的评估报告, 收费则按照当地物价局规定, 收取厂房总投资额的1.5%。评估中要结合当地的气象特点和地理环境, 对厂房B的结构特点和电子信息系统设备进行调查研究, 在这些调研的数据基础上完成具体的评估工作。
2.1 雷击次数评估
雷击次数的评估方法是:首先统计厂房B遭受雷击的次数N, 和雷击厂房的入户设施次数, 记为Ni。厂房内的电子信息系统可以承受的年平均雷击最大次数值Nc, 得出这几组数据后就可以将Ni和Nc进行比较求职, 看是否需要选择LPS, 同时还需要利用建筑物内部的电子信息系统防雷效率的参数进行雷电等级的评定。
2.2 损害概率和次数评估
雷电的成因不同, 造成的损害也各不相同, 一座建筑物面临雷电, 受到的损害有好几种, 在进行防雷措施的选择时就要分析不同的成因, 同时掌握不同的雷击现象造成损害的概率。这里就可以对没有防护措施的B厂房和进行防护后的厂房进行缩减系数计算, 优化防护技术。
2.3 雷电脉冲评估
雷电脉冲的技术评估, 要对B厂房的有屏蔽和无屏蔽的磁场强度和厂房的安全距离进行计算, 根据这个计算数据可以在防雷设计的施工中减少电磁干扰的感应效应, 改善电磁环境。经过这三个步骤的雷击风险评估之后, 才能对厂房进行内部和外部的防雷设施设计提供科学可靠的数据依据, 提出合理的防护措施和应急预案。
3 防雷环境评价和雷击风险评估的必要性及意义
防雷减灾工作本身是一项积聚了法律、科研、监测和技术等服务为一体的完整系统, 将防雷工作的技术水平改进和提高, 是进行科学防雷的必然要求。同时也满足防雷措施因地制宜的设计, 安全可靠的保证了防雷技术的经济合理, 降低雷电发生时引起事故的可能性。防雷环境分析和雷击风险评估得到的数据都是防雷工程设计和防雷检测工作的理论数据。也是防雷工作的技术支持, 保证了防雷单位进行防雷技术方案的科学化。
这两项工作对于整个防雷减灾工作具有重要的作用和意义:
1) 有利于将防雷技术相关的研究成果应用带其他的建设工程的防雷项目中, 避免因为建筑项目的防雷设计缺陷造成工程的重复建设和施工, 带来不必要的经济损失。
2) 有利于防雷措施的判定。雷电普发的地区, 建筑项目的雷电活动和当地的地理环境、气候背景密切相关, 具体的防雷措施就要依据环境评价和风险评估进行判定, 做到雷电灾害的预防和雷电措施的准确无误。
3) 有利于防雷工程的建设施工, 防雷环境和雷击风险是整个工程项目建设中的部分数据, 但是关系到工程建成后的使用寿命, 据此就能正确的为防雷工程建设设计提出意见, 提高防雷设计的准确度和可靠性。
4 结语
防雷环境评价和雷击风险评估在防雷工作中的作用显著, 但是很多建设单位考虑到费用问题, 也对防雷风险评估的效益产生黄奕, 基本上不会对相关的建设项目进行防雷风险评估。进行评估的建筑也偏重于新建筑, 忽视了旧建筑项目的评估, 在评估后也缺乏一定的防护意识, 使这两项防雷工作的作用并没有得到充分发挥。
雷击风险评估和环境评价是气象部门履行防雷减灾管理职责的重要方面, 一定要是这两项工作建立在科学的数据基础上, 对社会需要的进行重点防雷的工程建设提出科学的防雷计划方案, 避免防雷工作的盲目性和随意性, 依照相关的数据严格设计图纸, 制定完善的操作方案和流程, 完善日常的风险控制方案, 普及雷击风险评估的重要性, 提高人们的意识, 才能使雷击风险评估发挥其最大的经济效益, 提高防雷工作的可靠性。
摘要：目前雷电灾害已经是风险较大的一类自然灾害, 国际电工委在雷电自然灾害评估中, 将其风险有了明确定义。目前对雷电普遍存在的地理和气候环境进行评价, 将雷击产生的风险进行评估, 对防雷减灾工作具有重要的意义。
关键词：防雷环境,雷击风险,意义
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