一、概述
防雷接地系統(tǒng)一直是數據機房關注的重點，技術日趨成熟。目前，雷電對設備的破壞途徑更加多樣化，破壞程度更加廣泛和深入。防雷接地系統(tǒng)必須從系統(tǒng)角度進行綜合防御，提供高效接閃體，安全引導雷電流入地面，完善低電阻地網，清除地面回路，進行電源浪涌沖擊防護和信號及數據線瞬變防護。
二、機房防雷接地的必要性
進入新發(fā)展階段，微電子網絡設備的普遍應用，使得防雷的問題顯得越來越重要。由于微電子設備具有高密度、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。值得我們關注的是雷電不僅僅破壞系統(tǒng)設備，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。
三、機房防雷接地的原理
接地是避雷技術最重要的環(huán)節(jié)，不管是直擊雷、感應雷還是其他形式的雷，最終還是把雷電流送入大地。因此，沒有合理而良好的接地裝置是不能可靠地避雷的。接地電阻越小，散流就越快，被雷擊物體高電位保持時間就越短，危險性就越小。對于計算機場地的接地電阻要求歐姆，并且采取共用接地的方法將避雷接地、電器安全接地、交流地、直流地統(tǒng)一為一個接地裝置。如有特殊要求設置獨立地，則應在兩地網間用地極保護器連接，這樣，兩地網之間平時是獨立的，防止干擾，當雷電流來到時兩地網間通過地極保護器瞬間連通，形成等電位連接。
四、機房防雷接地系統(tǒng)的組成
防雷接地系統(tǒng)是弱電精密設備及機房保護的重要子系統(tǒng)，主要由雷電接受裝置、引下線、接地線、接地體（級）、接地裝置、接地網、接地電阻組成。
（1）雷電接受裝置：直接或間接接受雷電的金屬桿（接閃器）， 如避雷針、避雷帶（網）、架空地線及避雷器等。
（2）引下線：用于將雷電流從接閃器傳導至接地裝置的導體。
（3）接地線：電氣設備、桿塔的接地端子與接地體或零線連接用的正常情況下不載流的金屬導體。
（4）接地體（極）： 埋入土中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體。分為垂直接地體和水平接地體。
（5）接地裝置：接地線和接地體的總稱。
（6）接地網：由垂直和水平接地體組成的具有泄流和均壓作用的網狀接地裝置。
（7）接地電阻：接地體或自然接地體的對地電阻的總和稱為接地裝置的接地電阻，其數值等于接地裝置對地電壓與通過接地體流入地中電流的比值。同時接地電阻也是衡量接地裝置水平的標志。
五、機房防雷接地系統(tǒng)設計
1.防雷設計
由于網絡集成系統(tǒng)防護點多、面廣，因此，為了保護建筑物和建筑物內各向電子網絡設備不受雷電損害或使雷擊損害降低到最低程度，應從整體防雷的角度來進行防雷方案的設計。現(xiàn)在都采取綜合防雷，綜合防雷設計方案應包括兩個方面：直擊雷的防護和感應雷的防護，缺少任何一方面都是不完整的，有缺陷的和有潛在危險的。同時防雷主要是從電源以及信號系統(tǒng)兩大方面進行。
（1）直擊雷的防護
如果無直擊雷防護，按估算雷電流都流經進出建筑物的導體型線路（如電源線、信號線等）侵入設備，這樣的損害就非常之嚴重，因此做好直接雷擊防護是做感應雷擊防護的前提；直擊雷防護按照國標GB50057《建筑物防雷設計規(guī)范》設計和施工，主要使用避雷針、網、線、帶及良好的接地系統(tǒng)，其目的是保護建筑外部不受雷擊的破壞，給建筑物內的人或設備提供一個相對安全的環(huán)境。
（2） 電源系統(tǒng)的防護
統(tǒng)計數據資料表明，微電子網絡系統(tǒng)80%以上的雷害事故都是因為與系統(tǒng)相連的電源線路上感應的雷電沖擊過電壓造成的。因此，做好電源線的防護是整體防雷中不容忽視的一環(huán)。
（3）信號系統(tǒng)的防護
盡管在電源和通信線路等外接引入線路上安裝了防雷保護裝置，由于雷擊發(fā)生在網絡線（如雙絞線）感應到過電壓，仍然會影響網絡的正常運行，甚至徹底破壞網絡系統(tǒng)。雷擊時產生巨大的瞬變磁場，在1公里范圍內的金屬線路，如網絡金屬連線等都會感應到極強的感應雷擊；另外，當電源線或通信線路傳輸過來雷擊電壓時，或建筑物的地線系統(tǒng)在瀉放雷擊時，所產生強大的瞬變電流，對于網絡傳輸線路來說，所感應的過電壓已經足以一次性破壞網絡。即使不是特別高的過電壓，不能夠一次性破壞設備，但是每一次的過電壓沖擊都加速了網絡設備的老化，影響數據的傳輸和存儲，甚至死機，直至徹底損壞。所以網絡信號線的防宙對于網絡集成系統(tǒng)的整體防宙來說。是非常重要的環(huán)節(jié)。
（4） 等電位連接
集成網絡系統(tǒng)主干交換機所在的中心機房應設置均壓環(huán)，將機房內所有金屬物體，包括電纜屏蔽層、金屬管道、金屬門窗、設備外殼以及所有進出大樓的金屬管道等金屬構件進行電氣連接，并接至均壓環(huán)上，以均衡電位。
（5） 接地
機房采用聯(lián)合接地可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網是有效防雷的關鍵。機房的聯(lián)合地網通常由機房建筑物基礎（含地樁）、環(huán)形接地（體）裝置、工作（電力變壓器）地網等組成。對于敏感的數據通訊設備的防雷，接地系統(tǒng)的良好與否，直接關系到防雷的效果和質量。如果地網不合要求，應改善地網條件，適當擴大地網面積和改善地網結構，使雷電流盡快地泄放，縮短雷電流引起的高過電壓的保持時間。以達到防雷要求。
（一）、電源防雷
電源系統(tǒng)防雷采用三級防雷的方式。對機房配電箱的防雷應采取不少于二級保護（細保護）， 既在機房的主配電箱的輸入一套安裝二級防雷器，在機房配電箱輸出端每一路安裝三級防雷器。即在配電柜中總開關前端安裝二級防雷器，這樣既節(jié)省空間，又起到了美觀、易維護的作用，并分別在市電配電柜、UPS配電柜各自的總開關前端安裝三級防雷器，以保護機房內的設備。
（二）、信號系統(tǒng)的防雷
1)網絡傳輸線主要使用的是光纖和雙絞線。其中光纖不需要特別的防雷措施，但若室外的光纖是架空的，那么需要將光纖的金屬部分接地。而雙絞線屏蔽效果較差，因此感應雷擊的可能性比較大，應將此類信號線敷設在屏蔽線槽中，屏蔽線槽應良好接地；也可穿金屬管敷設，金屬管應全線保持電氣上的連通，并且金屬管兩端應良好接地。
2)在信號線路上安裝信號防雷器，對防感應雷是一種行之有效的辦法。對于網絡集成系統(tǒng)，可在網絡信號線進入到廣域網路由器之前安裝專用信號防雷器；在系統(tǒng)主干交換機、主服務器以及各分交換機、服務器的信號線入口處分別安裝
RJ45接口的信號防富器。信號防雷器的選型應綜合考慮工作電壓、傳輸速率、接口形式等。避雷器主要串接在線路的兩端設備的接口處。
①服務器100M輸入端口處安裝單口RJ45端口信號避雷器, 以保護服務器。
②24口網絡交換機串聯(lián)24口的RJ45端口信號避雷器 , 避免因雷擊感應或電磁場干擾沿雙絞線竄入而毀壞設備。
③在DDN專線接收設備上安裝單口RJ11端口信號避雷器,保護DDN專線上的設備。
④在衛(wèi)星接收設備前端安裝同軸端口天饋線避雷器,以保護接收設備。
2.接地設計
計算機機房應具有以下四種地：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：
1）計算機系統(tǒng)設備直流地接地電阻不大于1Ω。
2）交流保護地的接地電阻應不大于4Ω；
3）防雷保護地的接地電阻應不大于10Ω；
4）交流工作地的接地電阻應不大于4Ω；
（1）機房室內等電位連接
在機房內設立一環(huán)形接地匯流排，機房內的設備及機殼采用S型的等電位連接形式，連接到接地匯流排上。用50*0.5銅鉑帶敷設在活動地板支架下，縱橫組成1200*1200（600*600）網格狀，在機房一周敷設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所有金屬材質的材料都做接地，接入大樓的保護地上。工程中的所有接地線（包括設備、SPD、線槽等）、金屬線槽搭接跨接線均應做到短、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，在地網槽內打入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。
六、機房地網制作方法
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2.5m、深2.5m～3m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，連至機房內等電位接地匯集排。
七、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備的干擾
計算機房不宜設置在大樓的頂層或靠外墻側，特殊情況限制的，應設置屏蔽層防止雷電干擾。對于特別重要的計算機系統(tǒng)，應考慮設置獨立的屏蔽機房。建筑物（包括計算機機房）內設備及管線接地安裝應按照相關規(guī)范執(zhí)行，做好等電位聯(lián)結；
2.防止雷電危害還應防雷擊引起的電磁脈沖
計算機房的配電箱應設置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，其通訊電纜也應設置SPD保護裝置，由于通訊電纜數量一般比較多，因此通訊線的保護設置應根據具體實際情況合理設置。
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，機房電源接入處應做重復接地。
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《建筑物防雷設計規(guī)范》的要求，防雷設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)的所有外露導電物（各種箱體、殼體、機架等金屬組件）應建立一等電位聯(lián)結網絡。因此，電氣防雷設計應在計算機房設置專用的等電位聯(lián)結排，通過引下線與大樓總等電位聯(lián)結排連接。根據共用接地系統(tǒng)的層層等電位原則，采用結構主鋼筋作為引下線，更適用于共用接地系統(tǒng)。另外強調，大樓接地系統(tǒng)的接地電阻不應大于１Ω。
八、機房防雷接地系統(tǒng)的施工工藝
1、要求
（1）浪涌保護器的規(guī)格、型號應符合設計要求，浪涌保護器安裝位置、安裝方式應符合設計要求或產品安裝說明書的要求。
（2）接地裝置的規(guī)格、型號必須符合設計要求，并有相關機構出具的檢測報告。
（3）測試儀表應為接地電阻測試儀，量程在0.001～100Ω時，精度應為±2%（讀數+2個數）。
（4）為保持穩(wěn)定的系統(tǒng)信號及可靠的安全接地，機房內所有電源插座的極性必須保持一致。
（5）嚴禁在電源插座內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
（1）地面找平、防銹等施工已經完畢。
（2）地板下均壓環(huán)及靜電帶施工應配合橋架、配線及防靜電地板等施工進行,項目經理根據工程進度,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。
（3）各預留接地線預留到位。
4、技術準備
（1）施工圖紙和技術資料齊全。
（2）施工方案編制完畢并經審批。
（3）施工前應組織施工人員熟悉圖紙、方案，并進行安全、技術交底。
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)的地板或地面應有靜電泄放措施和接地構造，防靜電地板、地面的表面電阻或體積電阻值應為2.5×104~1.0×109Ω，且應具有防火、環(huán)保、耐污耐磨性能。
等電位聯(lián)結網格應采用截面積不小于25mm2的銅帶或裸銅線，并應在防靜電活動地板下構成邊長為0.6~3m的矩形網格。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。
每臺電子信息設備（機柜）應采用兩根不同長度的等電位聯(lián)結導體就近與等電位聯(lián)結網格連接。機房四個角的靜電地板支撐架應采用不小于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)結導體將等電位聯(lián)結帶就近與接地匯流排、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結構等進行連接。
（4）、大樓接地體電阻測試
1）測試步驟
A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應牢固接觸。
B儀表放置水平后，調整檢流計的機械零位，歸零。
C將“倍率開關”置于最大倍率，逐漸加快搖柄轉速，使其達到150r/min。當檢流計指針向某一方向偏轉時，旋動刻度盤，使檢流計指針恢復到“0”點。此時刻度盤上讀數乘上倍率檔即為被測電阻值。
D如果刻度盤讀數小于1時，檢流計指針仍未取得平衡，可將倍率開關置于小一檔的倍率，直至調節(jié)到完全平衡為止。
E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，接地電阻不應大于4Ω；
B安全工作接地，接地電阻不應大于4Ω；
C直流工作接地，接地電阻應按計算機系統(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，接地電阻不應大于1Ω。
3)匯流排與接地點進行連接。
如果測試結果滿足上面的要求，可將匯流排直接與大樓接地體進行連接。連接采用銅質接地線不應小于50mm2（通常采用2根25mm2銅芯線在地網上取兩個不同的接點）。如測試電阻不能滿足該要求，則應單獨制作接地體。
（5）、接地體制作
1）當大樓接地不能滿足要求時，應單獨制作接地體，接地排連接方式見下圖：
2）接地排鋪設要求：
A.接地體離機房所在建筑物5m左右設置；
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。焊接工藝應符合國家相關規(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.在地網焊接時，焊接面積應≥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.土壤采用敷設降阻劑法（撒鹽、然后灑水）提高導電性能，使接地電阻≤2Ω；
F.坑槽回填采用導電狀態(tài)較好的新粘土和降阻劑為填料。回填時應分層操作，回填30厘米，適量加水夯實.
G.接地電阻測試：用地阻儀測量地網的工頻接地電阻，以驗證地網的設計和施工質量，若未達到預期的指標應及時分析原因和針對原因采取彌補措施。
H.地網連接到機房的接地主干線。
銅質接地線不應小于50mm2（采用2根25mm2銅芯線在地網上取兩個不同的接點）。地網到機房的接地線應全線穿管，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
A.一級電源防雷在機房所屬大樓的總配電箱處
B.二級電源防雷在機房所在樓層的樓層配電箱處
C.三級電源防雷在機房內的配電箱處（如果機房沒有配電箱就在UPS市電輸入處）
D.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
E.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
F.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大于5米，當不能滿足這個要求時應在兩級防雷器之間加裝退藕裝置。
（7）、信號防雷器安裝
1)信號防雷器的安裝：信號防雷器應串聯(lián)在被保護設備前端。
2)信號防雷器必須盡可能的靠近被保護器，之間距離不應大于10米，如果大于10米，應在靠近被保護設備前在加裝一級防雷保護器。
3)當信號防雷器單獨斷電導致脫離工作時，設備仍然工作，但設備失去保護。
（8）、應注意的質量問題
1）等點位均壓環(huán)網格過于稀松
2）工藝不能滿足要求，焊接搭接倍數不夠。
3）各種支架安裝不合規(guī)范，松動、間距過大不均勻。
4）各種接地預埋件漏留或保護不嚴人為損壞，接地線施工不全，漏、錯現(xiàn)象時有發(fā)生。
5）接地測試不合格或者接地測試數據不準確。
（9）、質量要求
1）浪涌保護器安裝應牢固，接線應可靠。安裝多個浪涌保護器時，安裝位置、順序應符合設計和產品說明書的要求。
2）接地裝置焊接應牢固，并應采取防腐措施。接地體埋設位置和深度應符合設計要求。引下線應固定。
3）等電位聯(lián)接金屬帶可采用焊接、熔接或壓接。金屬帶表面應無毛刺、明顯傷痕，安裝應平整、連接牢固，焊接處應進行防腐處理。
4）等電位聯(lián)結帶、接地線和等電位聯(lián)結導體的材料和最小截面積符合規(guī)范要求。
5）接地線不得有機械損傷；穿越墻壁、樓板時應加裝保護套管；在有化學腐蝕的位置應采取防腐措施；在跨越建筑物伸縮縫、沉降縫處，應彎成弧狀，弧長宜為縫寬的1.5倍。
6）接地端子應做明顯標記，接地線應沿長度方向用油漆刷成黃綠相間的條紋進行標記。
7）接地線的敷設應平直、整齊。轉彎時，彎曲半徑應符合規(guī)定。接地線的連接宜采用焊接，焊接應牢固、無虛焊，并應進行防腐處理。
8）檢查接地線的規(guī)格、敷設方法及其與等電位金屬帶的連接方法應符合設計要求；
9）接地電阻測試結果符合相關規(guī)范要求。
九、機房防雷接地系統(tǒng)配置清單
（1）室內配置清單
（2）室外配置清單
十、總結
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