一、概述
随着计算机事业的发展和计算机技术的广泛应用,怎样确保计算机设备的正常运行,这个问题越来越被人们所重视。一般的大、中、小型计算机都要求安装在一个 专用机房里,而计算机房各金属构件的等电位连接是计算机网络系统的电磁脉冲的重要防护措施之一。等电位连接的好与坏将会直接影响到雷击时,产生的雷电流的 释放效果。不论防直击雷的防雷设施如何完善,电涌保护器(SPD)的产品如何先进,没有良好的等电位连接,雷电流不能及时引流入地,轻者导致设备损坏、瘫 痪;重者引起人员伤亡和火灾、爆炸。本文就等电位连接做简要分析,以供机房管理人员和防雷工程设计人员参考。
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二、雷击途径及隐患
随着科学技术的进步和现代电子技术的广泛应用,电子信息系统已经深入到国民经济、国防建设和人民生活的各个领域。各种电子、微电子设备越来越向高速度、高 频率、高可靠性、网络化、智能化和小型化方向发展。这些电子信息系统和设备非常灵敏,但是,耐过电压能力很低,一般都承受不了正负5V的电压波动,特别是 机房系统,雷电高电压以及雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应都会对机房系统和设备造成干扰或者******性损坏,一般而言,雷电过电压对机房系统入侵有 以下几个途径:
1)、网络数据线路在远端遭受直接或LEMP,沿网络线路进入设备
2)、有线通讯线路在远端遭受直接或LEMP,沿通讯线路进入设备
3)、建筑物内部的各种线路,雷击电磁脉冲辐射,进入设备
4)、电源供电线路在远端遭受直接或LEMP,沿供电线路进入设备
5)、地电压过高,反击进入设备
6)、天线遭受直接雷击 或 接收LEMP
7)、避雷针引下线,在避雷针接闪泄放雷电流时,产生的雷击电磁脉冲辐射
8)、临近建筑物或附近地面、树木等遭受雷击,同时带来LEMP 和 附近地面的跨步电压(地电压反击)
9)、95%的闪电发生在云对云之间,可以产生几百千安培的电流和极强的LEMP
机房系统设备的耐压水平越来越低,因雷击所造成设备损坏或者间接损失越来越多,因此机房系统的雷电电磁脉冲的防护措施应从屏蔽、接地、等电位连接、SPD保护及机房位置的选定等方面考虑,以建立完善的内部防雷系统,确保机房系统的******和可靠运作。
三、设计依据和指导思想
设计依据
本方案在制订过程中参考了以下******规范、行业规范和国际相关标准:
1、 GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》第六章、防雷击电磁脉冲;第三节、屏蔽、接地和等电位连接第6.3.4条要求:所有进入建筑物的外来导电物均 应在LPZ0A区或LPZ0B区与LPZ1区的界面处做等电位连接;信息系统的各种箱体、壳体、机架等金属组件应建立一等电位连接网络,并与建筑物的共用 接地系统连接。内部金属装置与等电位连接带之间的连接导体采用铜材时,***小截面积为6mm2,采用铝材时, ***小截面积为10mm2,采用铁时, ***小截面积为16mm2;铜或镀锌钢等电位带的截面积不应小50mm2。
2、GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》第三章、建筑物的防雷措施;第三节、第二类防雷建筑物的防雷措施要求:每根引下线的接地电阻不小于10欧姆,防直击雷接地装置宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等共用接地装置。
3、GB50174-93《电子计算机机房设计规范》第六章 电气技术:第四节接地要求:第6.4.2条、第6.4.2条要求,采用共用接地时,电阻按各种接地方式的***小值要求。
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4、GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》第2章:第2.5节供电、接地与******防护:第2.5.4条要求当采用共用接地时,接地电阻不大于1欧姆;
5、JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第14章接地与******:第14.7.5.3条要求,当机房接地与防雷接地系统共用时,接地电阻要求小于1欧姆。因此对于监控机房和通讯机房接地均应与建筑物防雷地等共用同一接地装置,接地电阻要求小于1欧姆。
指导思想
本设计本着遵循“整体防御、综合治理、多重保护、层层设防”的方针,依据以上技术规范,力求******限度地避免由于雷击造成重要设备损害。
四、防雷保护设计内容
引言:
在IEC标准中指出等电位连接是内部防雷措施的一部分,其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位,是用连接导线或过电压(电涌)保护器,将处在需要 防雷空间内的防雷装置和建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来,形成一个等电位连接网络,以实现均压等电位。
所有从室外进入的金属导体(包括水管、气管,电缆屏蔽层或电缆屏蔽管)应在进入防雷区的交界处就近直接接地,不能直接接地的导体(如电力线、传输线等)应 通过电涌保护器接地,电力、通信电缆应穿金属管并埋地进入机房,穿管埋地的距离应大于25米。室内设备的金属部分应可靠接地,所有的接地必须实在同一个接 地基准点上,这个基准点在工程上称为汇流排或均压环,这样就能保证室内设备不会因为地电位升高而产生电位差。
1、实行等电位连接的主体应为:
l 设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道;
l 供电线路含外露可导电部分;
l 防雷装置;
l 由电子设备构成的信息系统。
2、等电位连接导体规格要求 :
等电位连接母排(MEB、LEB端子板)可采用4×40mm或10×10mm的铜板,其长度可视具体情况而定。基础钢筋与接地母排的连接应使用 4×40mm的热镀锌扁钢4根(不同方向基础钢筋连接)。不允许用做连接线的金属构件:金属水管、输送爆炸气体或液体的金属管道、正常情况下承受机械压力 的结构部分、易弯曲的金属部分、钢索配线的钢索。等电位连接带之间和等电位连接带与接地装置之间的连接导体,流过大于或等于25%总雷电流的等电位连接导 体内部金属装置与等电位连接带之间的连接导体,流过小于25%总雷电流的等电位连接导体。
3、在防雷界面处的等电位连接
在防雷区LPZOA、LPZOB和LPZ交界处的等电位连接
当外来导电物、电力线、通信线在不同地点进入该建筑物时,则需要设若干等电位连接带,并应就近连接到环形接地体上,也应与钢筋和金属立面连接。它们在电气 上是贯通的并连通到接地体,含基础接地体。环形接地体和内部环形体应连到钢筋或金属立面等其它屏蔽构件上,典型的连接间距每隔5m连接一次。铜或镀锌钢等 电位连接带的***小截面积应为50mm2。当建筑物内有电子系统时,在那些要求雷击电磁脉冲影响***小之处,等电位连接带宜采用金属板,并与钢筋或其它屏蔽构件多点连接。在LPZOB区内的外来导电物,预期仅菏载感应电流和小部分雷电流。
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在LPZOA、LPZ1区的界面处做等电位连接用的接线夹和电涌保护器,应通过相关雷电流参数估算通过它们的分流值。在不可能估算的地方,可假定:全部雷 电流i的50%流入所考虑建筑物的LPS接地装置,i的另50%is分配于进入建筑物的各种设施(外来导电物、电力线和通信线等)。流入每一设施中的电流 ii为is/n,此处n是设施个数。为估算流经无屏蔽电缆芯线的电流iv,电缆电流ii要除以芯线数m,即iv=ii/m。对屏蔽电缆,绝大部分电流将沿 屏蔽层流走。在LPZOA、LPZ1区的界面处做等电位连接用的接线夹和电涌保护器仅应按上述方法考虑雷击中建筑物防雷装置时通过它们的雷电流;可不考虑 沿全长处在LPZOB区的各种设施引入建筑物的雷电流,其值仅为感应电流和小部分雷电流。
4、各后续防雷区交界处的等电位连接
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在LPZOA、OB和LPZ1之间交界处的等电位连接一般原则,也适用于各后续防雷区交界处等电位连接。进入防雷区交界处的所有导电物、电力线SPD接地 或屏蔽层、通信线屏蔽层或SPD接地均应在交界面处做等电位连接。应采用一局部等电位连接带做等电位连接,各种屏蔽结构或设备外壳等其它局部金属物也连到 该带。
用于等电位连接的连接夹或SPD应分别估算通过的雷电流参数,在各防雷区交界处的******电涌电压应与所属各系统的承受能力相一致。在不同交界处上的各SPD还应与其相应的能量承受能力相一致。
5、需要保护的空间内设备的等电位连接