机房系统防雷优化解决方案的探讨

机房系统防雷优化解决方案的探讨

孙继川

关键词机房系统；雷电；防护

原建机房系统的部分设备常在雷雨季节期间因雷击中遭受损坏，分析原因，主要是直击雷引起的感应过电压沿电源线、信号线、视频线进入设备所致。针对机房弱电设备对过电压敏感的特点，考虑采取对原有防雷设施进行优化处理，将大大降低机房系统设备遭受雷击的机率。

在机房大楼顶部设立的金属避雷针，本用以防直击雷。但在避雷针所架设的铁塔上又设有全向或定向天线两根或多根，位置靠近避雷针，而且天线的高度接近避雷针的高度。当有直击雷落在避雷针上时，避雷针与天线之间容易发生闪络，对机房设备造成雷直击雷击损坏。为避免这种情况的发生，避雷针的高度应重新按计算后设置，并将天线向避雷针外侧延伸至2m以外。

根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》，避雷针的保护半径应按滚球法计算设定。因此，避雷针的高度依照滚球法的计算，相对于楼面的高度应能满足对建筑物的保护，相对于天线的高度，应能满足对天线的保护。滚球法计算公式如下：

按照规范避雷针可采用Ф16的圆钢或Ф25的钢管制作。避雷针的引下线应采用两根40×4的镀锌扁钢，分别从不同的方向引至地网。在引下线的入地处，应设置测试排以便测试。防直击雷地网的接地电阻按规范不大于8Ω，如果达不到，须对地网进行改造。如果建筑物有钢筋，应将地网与建筑物的主钢筋连通。对于机房上和岗楼上为摄像机防直击雷加装的避雷针，也按上述方案进行优化，但其引下线可改为一根。

使用传统的金属避雷针、避雷带作为防直击雷装置，对建筑物和建筑物内的人能够起到保护作用，其机理是“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衰减，使得强大的雷电流在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（强的电磁脉冲），感应电磁脉冲通过空间传播或与进出机房的传输线耦合引入机房，破坏机房的电子设备，这就是常说的感应雷和雷电入侵波。另外，在引下线入地处，未经衰减的雷电流会抬升地电位，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，绝大部份是因为感应雷和地电位反击引起的。

对进出机房的线路采用屏蔽方式，机房设备外壳等电位连接方式；在大楼的总电源箱处安装用户总电源避雷器进行一级保护，在机房专用配电箱设置用户分电源并联式电源避雷器进行电源防雷二级保护，在机房里各分电源处设置电源串联式防雷电源插板；在信号线、摄像云台音视频馈线和控制线安装电子避雷器等都是防感应雷和雷电入侵波的有效方法，这可以抑制沿空间传播的感应电磁脉冲和沿传输线传播的雷电入侵波。

就屏蔽而言，将机壳、线缆的屏蔽层接地，线路的敷设尽量穿金属管槽后埋地并进行接地处理等都是应采用的措施。考虑到已有的线路按上述屏蔽的要求改造有困难，可对一些在建筑物之间架空敷设的线路以及暴露在建筑物顶上的线路，采取包裹铝箔并将铝箔接地的办法进行处理。就等电位连接而言，进入监控室内的各种金属管道、线缆的屏蔽层、布线的金属管槽等，在入口处都应进行连接后统一接地，布线的金属管槽如有接缝，应用金属线进行跨接。要防止已经进入传输线内部的雷电入侵波，则必须安装相应的电子避雷器。线路分布得越广、架空的部分越长，就越容易引入感应雷。因此，对电源系统、长距离的信号线(包括视频线)、室外位置突出设备的线路、重点设备的线路，都应考虑安装避雷器。

机房须有两组地网，分别是：建筑防雷地≤8Ω；设备保护地≤4Ω。两组地网应间隔不小于25m。建筑防雷地为避雷针提供接地；设备保护地为设备的外壳、线缆的屏蔽层、各电子避雷器提供接地。保护接地的接地母线不能小于16mm2。同样的情况适用于各处的摄像机。最好不要将避雷针的接地与保护接地连在一起，以避免将直击雷引入系统内。