网络防雷方案.doc

江苏某单位网络系统综合防雷

设
计
施
工
方
案
书

目　录
目　录 2
一、综合防雷思想的要点及依据 3
1.1综合防雷思想 3
1.2本设计方案参照： 6
二、防雷方案具体设计 7
2.1电源系统防雷 7
2.1.1电源一级保护 7
2.1.2网络中心电源第二级保护： 7
2.1.3中心机房及各分机房电源末级防护 8
2.2信号系统防雷 9
2.3防地电位反击－地网建设 9
三、防雷施工费用表 12
四、技术支特及售后服务 13

一、综合防雷思想的要点及依据
1.1综合防雷思想
提到防雷，人们往往都会想到建筑物已经有了避雷针，通道线采用屏蔽电缆，接口加装光电隔离器等，就万事大吉了。然而实际的情况却使人惊讶，有避雷针的建筑物中计算机及其它设备反而遭雷击较多；通道线采用屏蔽埋地电缆甚至将电缆穿铁管敷设时，接口电路仍然频频遭雷击；接口装有光电隔离器计算机通信板仍然被击坏，有的光电隔离器也被击炸。其实从1749年第一个避雷针（富兰克林避雷针）诞生开始，避雷针的任务就是保护房屋之类的建筑物。其原理是利用尖端放电将雷电引向避雷针自身，使雷电流经由避雷针疏通到大地，避免了建筑物遭受直接雷击。由于避雷针是引雷针，因此避雷针遭雷击的概率反而大，尤其当接地电阻变大或避雷针引下线断开时，其危害更大。在避雷针遭雷击时，强大的雷电流通过避雷针和引下线入地，雷电流在周围空间感应出电磁场，在电磁场中的电源线和通道线（数据线，信号线等）上都会感应出雷击过电压，从而损坏计算机、网络设施、接收、发送设备、控制系统和电源设备。并且，避雷针引雷入地时，入地点电位极高，造成地电位反击，也会损坏各种设施。
现在人们已经知道，避雷针不但不能保护各种昂贵的精密设施，反而增加了雷击灾害。屏蔽电缆对外界电磁场有一定屏蔽作用，但是实现60db以上的屏蔽效果则要用100目的双层铜网做成全封闭的护套，此外电缆屏蔽层上的电流流动在芯线上感应的雷电流也不能忽视。
土层对空间电磁感应的屏蔽作用也不大，计算表明0.5M的复土只能将电磁感应减少7%,要使电磁感应屏蔽90%则需深埋16.5米,如果电缆附土壤里有电流流过,则埋地电缆上感应雷电压比架空电缆上感应的雷电压还要高。
光电隔离器有一定防过压能力,但是必竟有限。公司对雷电灾害的防护上采取综合防雷的理论思想。经过多年的实践，做过几千个工程，证明这一防雷理论思想是正确的。
因此，一个完善的防雷系统，应包括防直击雷、防感应雷和良好的接地体。
贵单位信息中心，有着大量的电子设备。一般情况下电子设备耐过电压的能力都比较差，而这些电子设备大部分通过电缆、光纤等各种传输线相互关联，当这些传输（光纤部分除外）上产生过电压时，与这些线缆连接的设备的接口部分，甚至整个设备都很容易损坏。在这些系统当中，有相当一部分设备处于室外，当空间存在很强的电磁脉冲时，处于室外的、有着较多数码芯片的电子设备则非常敏感，极易受到感应而损坏。计算机中心位于实验楼内，大楼处在开阔地域，根据情况是处在特别容易遭受雷击的位置。虽然有一些建筑防雷措施但远远满足不了现代电子设备的防雷要求。
IEC-1024-1文件中指出：“任何防雷装置都不能阻止雷电的形成”。说明“雷电”这种自然灾害的随机性，它对电子设备，尤其是对微电子设备的侵袭，是“无孔不入”、多重渠道的。然而，利用现代的防雷技术及适应现代电子设备的防雷器材，是可以将因雷电造成的灾害减少到最低限度的。
我公司集多年的探索和实践经验，根据关于现代防雷的技术和理论：即《综合防雷系统工程论》。它以“维护规范、发展技术、深化实践、完善理论”为基本方针；以“综合治理、整体防御、多重保护、层层设防”为基本原则。也就是说：既要防直接雷击，又要防感应雷击；既要预防从线缆、线路上进入的入侵波，还要预防地电位反击，综合采用“拦截、疏导、屏蔽、均压、分流、联合接地＂等措施。来达到防止、抑制、降低来自空间通道、天馈线路通道、信号线路通道、电源线路通道及接地线路通道侵入的雷电波，以确保设备而后人员的安全。通过几千个大大小小工程实例，证明这一防雷理论思想是正确的。
一、防直击雷
使用传统的金属避雷针、避雷带对一般建筑物、构筑物和建筑物内的人能够起到保护作用，其机能是“引雷入地”，即首先是引雷，代替被保护对象承受雷击，然后将雷电流引导入地。因此避雷针的实质是“引雷针”，同时，在引雷入地的过程中，由于未对雷电流进行大幅度的衰减，使得强大的雷电流在μs级的瞬间迅速通过避雷针及其引下线，这样势必在其周围产生强大的感应电磁场（脉冲），感应电磁冲通过空间传播或传输线耦合引入破坏电子设备，这就是感应雷和雷电入侵波。另外，在引入线入地处，未经衰减的雷电流会抬升电位，并通过接地线对设备造成反击。可以说，造成电子设备雷击损坏原因，绝大部分是感应雷和地电位反击，而普通的避雷针不仅不能避免感应雷和地电位反击，反而促使其发生。如果要保护的对象是电子设备，使用普通避雷针防直击雷是危险的。为克服传统避雷针的缺陷，应采用能削弱感应雷的优化避雷针作为防直击雷装置。优化避雷针的优点是：能够在保持传统避雷针“引雷入地”机理的同时，通过阻抗限流和钳位分流装置，将雷电流的幅度大大减少，将雷电波波形展宽至几百ms，使雷电流缓慢入地。这样，不仅能够有效地防御直击雷而且能够有效地抑制感应雷和地电位反击的产生，这对于保护对象主要是电子设备的情况是非常有效的。
本设计中依然采用原有的防直击雷装置。出于上述原因的考虑，建议以后有条件情况下安装优化避雷针，作为防直击雷的装置。
信息中心是计算机系统、交换机系统和通信系统的中心，是电子设备较为密集的区域，其重要程度不言而喻，因此，确保这一区域的电子设备的防雷安全是非常必要的。
二、防感应雷
除了采用优化避雷针作为防感应雷的措施之外，屏蔽也是防感应雷的有效方法，这可以屏蔽掉相当一部分沿空间传播的感应电磁脉冲。因此，防止感应雷还应采取以下措施：
1、 种金属传输线的屏蔽应做好接地，而且应遵循单点接地的原则，即同一条金属线缆的屏蔽不能同时跨接在两个地网间存在电位差时，通过屏蔽层形成电流对设备不利。有鉴于此，一是凡进入管理中心的金属线缆的屏蔽层应统一接在信息中心一端的地网上，金属线缆的另一头屏蔽层不能接地；二是未与其它区域的设备直接相连的（例如通过光纤）金属线缆应与就近的地网相连接。无屏蔽层的金属线缆应穿金属管敷设，金属管进行接地，架空敷设的线缆尤其应当如此。
2、 中心建筑的钢筋网应焊接连通并与建筑防雷接地地网相连接，以形成屏蔽网。如果建筑物内的钢筋的数量较少或钢筋的分布难以形成网状，可考虑在一些设备较为集中的房间（如中控室）内各个建筑面上安装屏蔽网并与设备保护接地地网相连接，屏蔽网的规格可选格栅密度为40×40的镀锌钢网。屏蔽网不仅可以防御感应雷，而且可以防止外界的其它电磁干扰。值得注意的是，室内的金属门窗应与屏蔽网连通。
3、将设备的金属外壳进行接地也能起到一定的屏蔽的作用，这对于暴露在室外的设备尤其重要。
三、防雷电入侵波
雷电入侵波是造成电子设备损坏的主要原因。除了附近发生雷击时，感应电磁脉冲可通过传输线形成入侵波，同样的道理，即使在远处发生雷击，只要传输线通过那个区域，一样可以引入感应雷电波，因此，传输线涉及的范围越广，进雷的几率就越高。要解决传输线的引雷问题，除了防直击雷、防感应雷外，还需要在暴露于室外的以及长距离敷设的各种传输线（光纤除外）上安装相应的电子避雷器，来对雷电入侵波进行抑制和泄放以确保设备的安全。
1.2本设计方案参照：
GB50057-94 建筑物防雷设计规范；
GB50174-93 电子计算机机房设计规范；
GB50200-94 有线电视系统工程技术规范；
YD5003-94 电信专用房屋设计规范；
DL/T2007-93 电力系统光纤通信运行管理规程；
99D562 建筑物防雷设施安装
GB7450-87 电子设备雷击与接地设计规范
YD5078-98 通信工程电源系统防雷技术规定

二、防雷方案具体设计
2.1电源系统防雷
电力传输线无疑是涉及范围最为广泛的传输线，事实也证明78%以上的雷电入侵波来自于电力传输线，对于电源系统的防雷应采取多重保护、层层设防的原则，根据设备的重要程度和地理位置进行有重点，有层次的多级保护，从而逐步将入侵雷电波的过电压、过电流降到设备可以承受的水平。
2.1.1电源一级保护
为了有效抑制由高压侧产生的强大过电压侵入到室内的低压配电系统，低压侧也应有相应的一级电源避雷装置，以初步释放高能量的雷电波。国标中明确要求在变压器的高、低压侧均应对地加装过压保护器。
在中心机房的配电箱处，并联安装一套箱体式三相电源避雷器LAY380-40（8/20 μs），作为中心机房的电源第二级防护，该型产品具有灭弧效应、防爆功能、智能化故障显示功能。
LAY380-40（8/20 μs）最大通流容量达60KA（8/20us），既可以泻放大能量的雷电波，又可以箝制低能量的操作过电压，并且可靠性大大提高。
其它各分机房中也有相应的交换设备或服务设备应根据实际需安装相应的第一级电源避雷器。
2.1.2网络中心电源第二级保护：
第二级电源保护的目的是针对网络中心精密电子设备的保护，并再次降低残压。
关于多级保护的要求，主要来源于IEC中雷电分区的概念，主要的目的是为了降低残压。因为既满足通流容量大，又要求残压低的避雷器元器件是不存在的。在IEC及GB50057-94中要求，第一级电源避雷器残压小于4KV，第二级电源避雷器残压小于2.5KV，第二级电源避雷器残压小于1.5KV。对于采用220V的供电设备而言，瞬间耐冲击过电压幅值为1.5KV，国标中考虑留有余地，要求末端避雷器残压值小于1.5×80%=1.2KV。本方案通过以上二级防护，可以把过电压箝制到1KV以下。对使用UPS供电的重要设备而言，再通过UPS滤波整流后，完全可以满足要求。
在网络中心机房的UPS的输入端，并联安装模块式LAY380-20（8/20μs）三相电源避雷器或LAY220-20单相电源避雷器，作为网络系统第级防护，该型产品具有灭弧效应、防爆功能、智能化故障显示功能。
LAY380-20（8/20 μs），最大通流容量达40KA（8/20us），国标GB50057-94中同样考虑屏蔽因素，但要求第二级电源避雷器标称通流容量不得小于3KA（8/20us）。

2.1.3中心机房及各分机房电源末级防护
主要设备电源防雷保护的目的是为了进一步降低残压，并有效分流供电线路在传输过程中的感应或耦合过电压。
在中心机房的各主要设备电源进线处分别串联安装一套单相电源避雷器 LAY220-10C（8/20 μs）产品具有灭弧效应、防爆功能、智能化故障显示功能。
LAY220-10C（8/20 μs）通流容量达10KA（8/20us），既可以泻放大能量的雷电波，又可以箝制低能量的操作过电压，并且可靠性大大提高。
其它各分机房中也有相应的交换设备或服务设备应根据实际需安装相应的LAY220-10C电源避雷器。
关于多级保护的要求，主要来源于IEC中雷电分区的概念，主要的目的是为了降低残压。因为既满足通流容量大，又要求残压低的避雷器元器件是不存在的。在IEC及GB50057-94中要求，第一级电源避雷器残压小于4KV，第二级电源避雷器残压小于2.5KV，第三级电源避雷器残压小于1.5KV。对于采用220V的供电设备而言，瞬间耐冲击过电压幅值为1.5KV，国标中考虑留有余地，要求末端避雷器残压值小于1.5×80%=1.2KV。本方案通过以上三级防护，可以把过电压箝制到1KV以下。对使用UPS供电的重要设备而言，再通过UPS滤波整流后，完全可以满足要求。
2.2信号系统防雷
中心机房存储交换设备直接保持对外、对内通讯联系，信号线是感应雷入侵的另一主要线路，而因为众所周知的原因，通讯接口芯片的抗过电压冲击的能力很差，一般CMOS电路极限电压均在几十伏，而且耐压水平也很低，极易遭受感应雷袭击。而根据美国通用电气公司R.D.HILL的试验结果，只需0.07高斯的磁场强度就能使网络系统瘫痪，而2.4高斯的磁场强度就使计算机的元器件永久性损坏，轻则部分通讯线路中断，重则整个网络瘫痪。
由于信号系统，尤其是与信号传输线相连接的设备接口工作电压较低，为尽量避免上述灾害情况的发生，需针对不同的设备选用相应的数据通讯信号避雷器作为通讯线路上防感应雷电压波的保护措施。
A、对于服务器、交换机和路由器之间通过光纤跳线进行连接的，并且又同处在一个层面上，它们之间暂不须加装避雷器，宽带进线安装网络信号防雷器LAX4504-08BHA。

B、在网络机柜中的24口交换机的接口处分别安装RJ45接口LAXR4504-08BHA信号避雷器。
2.3防地电位反击－地网建设
接地系统是防雷工程的基础，良好的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:
GB 50174-93 “电子计算机机房设计规范”中规定：交流接地应小于4欧姆，安全接地应小于4欧姆.
GB 50057-94 “建筑物防雷设计规范”防雷接地电阻应小于10欧姆。
YD 2011-93 “微波站防雷与接地设计规范”指出：严禁作接零保护。工频接地电阻应不大于10欧姆。
YDJ 26-89 “通信局(站)接地设计暂行技术规定”：严禁采用中性线作为交流保护地线。综合通信大楼的接地电阻值不宜大于1欧姆。
YD 5003-94“电信专用房屋设计规范”中的防雷设计：电信建筑防雷接地装置的冲击接地电阻不应大于10欧姆，对三合一接地(联合接地)应满足工作接地电阻要求。
根据以上国家规范要求，程控交换机、小型计算机等设备一般要求直流工作地小于1Ω。接地电阻越大，越不利于过压过流的泄放，因此接地电阻应严格控制在要求的范围内。
除了尽量降低接地电阻，均压和等电位连接是防地电位反击的有效方法。在一定的范围内做一个封闭的均压环、把进入建筑物的各种金属管道和线缆的屏蔽层做等电位连接，可以消除可能存在的破坏力极强的电位差。
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。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、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。
对中心机房接地系统应采取的具体措施如下：
l 机房内应有独立地线，且强电地线与弱电地线要分开。在机房新设接地汇流排两个，一个作为机房的弱电系统接地，另一个则作为强电接地；机房新增一条接地引线，由建筑地网引到机房的汇流排上；
l 要使机房更加安全，机房的静电地板周围增设一条均压环，采用3mm×30mm的扁铜；与新增接地引线相连，使机房内各设备实现等电位连接。
l 对到机房的光纤加强钢筋和屏蔽网分别接地，防止光纤端口产生过电压。
三、防雷施工费用表

详
见
报
价
表
四、技术支特及售后服务