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摘 要：计算机因其高效、便捷、快速、联合网络系统可实现全面的数据共享、异地传输，大大提升了工作效率,因而得到了各行各业的广泛青睐。进一步令种类多样、丰富形式的计算机机房在智能化建筑物的工程中成为一个重要内容，也逐步受到建设、设计人员的全面重视。为提升计算机机房应用效能，实现设备的稳定、可靠、安全地运行一定要考虑机房的系统性，设计要严格按照国家现有的规范标准。本文就如何安全可靠、技术先进、经济合理的设计机房防雷措施及防雷接地系统展开探讨。
关键词：机房防雷；防雷装置 ；防雷工程；等电位连接
Abstract: The computer because of its high efficiency, convenient, fast, the network system can realize the comprehensive data sharing, remote transmission, greatly enhance the work efficiency, so it is widely favored by people from all walks of life. Further to species diversity, rich in the form of computer room becomes an important part in intelligent building engineering, comprehensive attention gradually by the construction, design personnel. In order to improve the efficiency of computer application, realizes the equipment stability, reliable, safe operation must consider the system of computer room design, should be strictly in accordance with the standards of the existing. In this paper, how safe and reliable, advanced technology, design of lightning protection and lightning protection measures of economic reasonable grounding system is discussed.
Key words: lightning protection; lightning protection; lightning protection engineering; equipotential connection
中圖分类号：TU856
1.现代防雷体系
现代防雷体系是从分析各种雷电威胁途径着手，运用防雷技术，从外部到内部，全方位、多层次地进行拦截雷电的措施。
“躲”就是在建筑选址、时考虑防雷，躲开多雷区或易落雷的地点，是一条非常重要的经济有效的措施。
避雷针（带，网）、引下线和接地装置是最基本且行之有效的建筑物外部防雷措施，没有良好的、符合标准的避雷针（带，网）、引下线和接地装置预先泄放雷电能量，任何其它防雷措施都从谈起。
等电位连接，从物理学讲，就是把各种金属物之间用粗的导线焊接起来或把它们直接焊接起来，以保证电位相等。完善的等电位连接，也可以消除因地电位骤然升高而产生的反击现象。
传导的作用是把闪电的巨大能量引导到大地耗散掉，当然也可以研究其他方法来吸收、耗散它的能量，使它不能对被保护的对象产生破坏作用。
分流的作用是把沿导线传入的过电压波在避雷器处经避雷器分流入地，也就是类似于把雷电流的所有入侵通道拦截了，而且不只是一级拦截，可以多级拦截。
接地是闪电能量的泻放入地，虽然接地措施在防雷措施中是基础，如果没有它，等电位连接、传导、分流三个防雷措施就不可能达到预期的效果，接地是否妥当，是防雷技术上特别受重视的环节，各种防雷规范都对接地措施做出了明确的规定。它又是防雷工程的重点和难点，避雷装置安全检测的主要工作就是围绕它
屏蔽就是用金属网、箔管等导体把需要保护的对象包裹起来，从物理意义上讲，就是拦截闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道，力求“无隙可钻”。
2.机房位置的选择
由于计算机的特性对机房位址的选择应对设备运输、管线敷设、雷电感应和结构负载等问题进行综合考虑和经济比较。首先电力供给要稳定可靠，其次应远离水灾火灾隐患区域、远离强震源和强噪音源，最后要避开强电磁干扰，采用专用空调的主机房应具备安装室外机的建筑条件。
3.机房防雷接地系统设计
在计算机网络系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护计算机网络设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。计算机网络的接地系统宜采用联合接地方式，当防雷接地与交流接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，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，接地电阻要求R＜1Ω。机房的接地应优先考虑采用建筑物的自然接地网。联合接地的优点就是尽可能减少雷击时相互连接设备间的电压差，最大可能地实现等电位。机房的接地装置包括机房内环形接地母排、设备接地线、及大楼基础地网，人工接地网
机房等电位连接主要是指将机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接，放置重要设备的场所内机房设备的功能等电位连接，在机房静电地板下，沿墙体四周分别均布安装环形接地母排，其截面为40mm×4mm的铜排母环，距地面高约50-150mm，距墙800 mm，并每隔1000mm在铜排上钻一个孔Φ10，将机房内的防雷地、工作交流地（N线）、静电地、屏敝地、直流地、绝缘地、安全保护地等接地直接连接到环形接地母排上。机房环形接地母排与机房立柱内主钢筋至少两处可靠焊接。
4.机房电源系统防雷保护设计
计算机房信息系统对雷电十分敏感，电子元器件耐受过电压的能力很弱，任何雷电侵入途径都可能造成损害，为了限制雷电感应，在被保护设备端口或附近装设避雷器。在各种防雷措施的配置位置中，避雷器位于最后，是最后把关的。如果前面的其他各种防雷措施有所疏漏，则接在被保护设备端口或附近的避雷器还能截住残余的、感应的雷电电压（电流），使设备受到最后的保护。所以避雷器对降低信息系统雷害概率、提高防雷可靠性有很好的、综合性的作用。
对于低压供电系统，浪涌引起的瞬态过电压保护，采用分级保护的方式来完成。从大楼供电系统的进入端开始逐步进行浪涌能量的释放，对瞬态过电压进行分阶段抑制。将雷电流引起的残压降低到设备承受的范围内。
4.1第一级电源防雷保护
根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引致大地泄放，以确保后接设备的安全。
对于机房电源一级电源防雷器，因在机房所在建筑物的总配电电源进线端（三相四线）并联安装设I级试验的电涌保护器，其电压保护水平值应≦2.5kV，每一保护模式的冲击电流值应≧12.5kA，该防雷器在整个防雷系统中所起的根本作用是，当发生强度很大的雷击时，通过第一级电源防雷器后的残压还比较高，仍可能大大超过被保护设备所能承受的最高耐压值，在残压进入机房之前将绝大部分电流泄放入地。
4.2第二级电源防雷保护
作为分级配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内，要求具有20KA以上的通流容量。防雷器并联安装在机房楼层分配电柜的电源进线端处。可以对已经经过一级防雷器限制电压的直击雷、高强度感应雷和一、二级间感应雷实施泄放保护。要求第二级防雷器的线路安装距离第一级防雷器10-15米，以使防雷器的动作分级起效。
4.3第三级防雷保护
经过一、二级防雷而进入机房的雷击残压仍将有千伏以上，这将对机房的后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。作为第三级防雷器，要求有10KA以上的通流容量。防雷器并联安装在机房分配电柜的电源进线端处。
机房内UPS电源为机房内的一些重要设备进行供电保障，所以也需对UPS电源进行感应雷防护，弱电系统的电源三级防雷采用最大放电电流达20KA电源避雷器，安装在UPS主机前端；为了防止反击，同时在各个UPS的输出端安装1组；因此需要2组电源避雷器对电源进行其二级防雷。由于防雷器在泄放供电线路上高能量的雷电流时，在防雷器两端所呈现的残压仍然很高，仍可能大大超过被保护设备所能承受的最高耐压值，因此通过三级防雷设备再次泄流而降低线路上的残压，进一步降低真正到达设备供电端口的浪涌电压值，使之小于设备耐压值，从而在发生雷击时，使设备遭受损坏的可能性大大减小。
4.4末级电源防雷保护
这是系统防雷中最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，为了保护机房内重要电子设备(如交换机、其它重要设备等)，选用较小通流量的插座电源防雷器，并联插接在重要设备如服务器、交换矩阵、路由器等插座处，使整个机房的重要用电设备得到电源末级保护，主要应用在各个机房重要设备的用电插座上。最大负载电流可达到10KA。末级防雷器主要用于重要设备的前端，当发生能量特别大的雷击时，感应雷电流在经过一、二、三级防雷器的泄放后，其残压仍然可能高于设备的最高耐压值，重的设备的埠及内部的高精度集成电路仍有可能被击坏，经过末级防雷器泄放残余雷电流，设备的安全运行就更为可靠了。
5.机房信号部分防护
在雷击发生时，产生巨大瞬变电磁场，在1KM范围内的金属环路，如网络、信号及通讯金属连线等都会感应到雷击，将会影响网络、信号及通讯系统的正常运行甚至彻底破坏系统。对于网络、信号及通讯方面的防雷工作是较易被忽视的，往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。一般计算机房重要信息设备及对应防雷设备主要为：
5.1、网络主交换机与服务器设备是特别重要、特别敏感的設备，需要额外加以保护。
如果服务器与主交换机设备之间有一段较长的距离，或靠近窗户，容易感应产生雷击过压，因此在服务器端口加装RJ45-E100/4S信号防雷器。
5.2、根据通信设备的具体情况，主要考虑由室外引入的数据（语音）或视频信号线路的防雷保护。避雷器主要串接在线路的两端设备的接口处。
5.2.1、100M服务器输入端口处安装单口RJ45端口信号避雷器，以保护服务器。
5.2.2、24口网络交换机串联24口的RJ45端口信号避雷器，避免因雷击感应或电磁场干扰沿双绞线窜入而毁坏设备。
5.2.3、在DDN专线接收设备上安装单口RJ11端口信号避雷器，保护DDN专线上的设备。
5.2.4、在卫星接收设备前端安装同轴端口天馈线避雷器，以保护接收设备
6.结论
计算机网络系统对雷电过压的防护要求比较高，对计算机网络系统进行防雷设计时，应根据机房所在的地理环境进行综合考虑，经过合理的雷电风险分析，针对雷害入侵机房设备的主要来源，进行整体防护，并根据现有的一些成熟的防雷技术经验，将防雷与计算机信息系统的客观实际条件进行有机的结合，通过合理配置，使之融为一体，确保系统的稳定工作，从而发挥出系统防护工作的最佳效果，保障计算机网络系统设备的安全稳定运行。
关键词：机房防雷；防雷装置 ；防雷工程；等电位连接
Abstract: The computer because of its high efficiency, convenient, fast, the network system can realize the comprehensive data sharing, remote transmission, greatly enhance the work efficiency, so it is widely favored by people from all walks of life. Further to species diversity, rich in the form of computer room becomes an important part in intelligent building engineering, comprehensive attention gradually by the construction, design personnel. In order to improve the efficiency of computer application, realizes the equipment stability, reliable, safe operation must consider the system of computer room design, should be strictly in accordance with the standards of the existing. In this paper, how safe and reliable, advanced technology, design of lightning protection and lightning protection measures of economic reasonable grounding system is discussed.
Key words: lightning protection; lightning protection; lightning protection engineering; equipotential connection
中圖分类号：TU856
1.现代防雷体系
现代防雷体系是从分析各种雷电威胁途径着手，运用防雷技术，从外部到内部，全方位、多层次地进行拦截雷电的措施。
“躲”就是在建筑选址、时考虑防雷，躲开多雷区或易落雷的地点，是一条非常重要的经济有效的措施。
避雷针（带，网）、引下线和接地装置是最基本且行之有效的建筑物外部防雷措施，没有良好的、符合标准的避雷针（带，网）、引下线和接地装置预先泄放雷电能量，任何其它防雷措施都从谈起。
等电位连接，从物理学讲，就是把各种金属物之间用粗的导线焊接起来或把它们直接焊接起来，以保证电位相等。完善的等电位连接，也可以消除因地电位骤然升高而产生的反击现象。
传导的作用是把闪电的巨大能量引导到大地耗散掉，当然也可以研究其他方法来吸收、耗散它的能量，使它不能对被保护的对象产生破坏作用。
分流的作用是把沿导线传入的过电压波在避雷器处经避雷器分流入地，也就是类似于把雷电流的所有入侵通道拦截了，而且不只是一级拦截，可以多级拦截。
接地是闪电能量的泻放入地，虽然接地措施在防雷措施中是基础，如果没有它，等电位连接、传导、分流三个防雷措施就不可能达到预期的效果，接地是否妥当，是防雷技术上特别受重视的环节，各种防雷规范都对接地措施做出了明确的规定。它又是防雷工程的重点和难点，避雷装置安全检测的主要工作就是围绕它
屏蔽就是用金属网、箔管等导体把需要保护的对象包裹起来，从物理意义上讲，就是拦截闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道，力求“无隙可钻”。
2.机房位置的选择
由于计算机的特性对机房位址的选择应对设备运输、管线敷设、雷电感应和结构负载等问题进行综合考虑和经济比较。首先电力供给要稳定可靠，其次应远离水灾火灾隐患区域、远离强震源和强噪音源，最后要避开强电磁干扰，采用专用空调的主机房应具备安装室外机的建筑条件。
3.机房防雷接地系统设计
在计算机网络系统中，为保证其稳定可靠的工作、保护计算机网络设备和人身安全，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。计算机网络的接地系统宜采用联合接地方式，当防雷接地与交流接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，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，接地电阻要求R＜1Ω。机房的接地应优先考虑采用建筑物的自然接地网。联合接地的优点就是尽可能减少雷击时相互连接设备间的电压差，最大可能地实现等电位。机房的接地装置包括机房内环形接地母排、设备接地线、及大楼基础地网，人工接地网
机房等电位连接主要是指将机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接，放置重要设备的场所内机房设备的功能等电位连接，在机房静电地板下，沿墙体四周分别均布安装环形接地母排，其截面为40mm×4mm的铜排母环，距地面高约50-150mm，距墙800 mm，并每隔1000mm在铜排上钻一个孔Φ10，将机房内的防雷地、工作交流地（N线）、静电地、屏敝地、直流地、绝缘地、安全保护地等接地直接连接到环形接地母排上。机房环形接地母排与机房立柱内主钢筋至少两处可靠焊接。
4.机房电源系统防雷保护设计
计算机房信息系统对雷电十分敏感，电子元器件耐受过电压的能力很弱，任何雷电侵入途径都可能造成损害，为了限制雷电感应，在被保护设备端口或附近装设避雷器。在各种防雷措施的配置位置中，避雷器位于最后，是最后把关的。如果前面的其他各种防雷措施有所疏漏，则接在被保护设备端口或附近的避雷器还能截住残余的、感应的雷电电压（电流），使设备受到最后的保护。所以避雷器对降低信息系统雷害概率、提高防雷可靠性有很好的、综合性的作用。
对于低压供电系统，浪涌引起的瞬态过电压保护，采用分级保护的方式来完成。从大楼供电系统的进入端开始逐步进行浪涌能量的释放，对瞬态过电压进行分阶段抑制。将雷电流引起的残压降低到设备承受的范围内。
4.1第一级电源防雷保护
根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引致大地泄放，以确保后接设备的安全。
对于机房电源一级电源防雷器，因在机房所在建筑物的总配电电源进线端（三相四线）并联安装设I级试验的电涌保护器，其电压保护水平值应≦2.5kV，每一保护模式的冲击电流值应≧12.5kA，该防雷器在整个防雷系统中所起的根本作用是，当发生强度很大的雷击时，通过第一级电源防雷器后的残压还比较高，仍可能大大超过被保护设备所能承受的最高耐压值，在残压进入机房之前将绝大部分电流泄放入地。
4.2第二级电源防雷保护
作为分级配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内，要求具有20KA以上的通流容量。防雷器并联安装在机房楼层分配电柜的电源进线端处。可以对已经经过一级防雷器限制电压的直击雷、高强度感应雷和一、二级间感应雷实施泄放保护。要求第二级防雷器的线路安装距离第一级防雷器10-15米，以使防雷器的动作分级起效。
4.3第三级防雷保护
经过一、二级防雷而进入机房的雷击残压仍将有千伏以上，这将对机房的后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。作为第三级防雷器，要求有10KA以上的通流容量。防雷器并联安装在机房分配电柜的电源进线端处。
机房内UPS电源为机房内的一些重要设备进行供电保障，所以也需对UPS电源进行感应雷防护，弱电系统的电源三级防雷采用最大放电电流达20KA电源避雷器，安装在UPS主机前端；为了防止反击，同时在各个UPS的输出端安装1组；因此需要2组电源避雷器对电源进行其二级防雷。由于防雷器在泄放供电线路上高能量的雷电流时，在防雷器两端所呈现的残压仍然很高，仍可能大大超过被保护设备所能承受的最高耐压值，因此通过三级防雷设备再次泄流而降低线路上的残压，进一步降低真正到达设备供电端口的浪涌电压值，使之小于设备耐压值，从而在发生雷击时，使设备遭受损坏的可能性大大减小。
4.4末级电源防雷保护
这是系统防雷中最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，为了保护机房内重要电子设备(如交换机、其它重要设备等)，选用较小通流量的插座电源防雷器，并联插接在重要设备如服务器、交换矩阵、路由器等插座处，使整个机房的重要用电设备得到电源末级保护，主要应用在各个机房重要设备的用电插座上。最大负载电流可达到10KA。末级防雷器主要用于重要设备的前端，当发生能量特别大的雷击时，感应雷电流在经过一、二、三级防雷器的泄放后，其残压仍然可能高于设备的最高耐压值，重的设备的埠及内部的高精度集成电路仍有可能被击坏，经过末级防雷器泄放残余雷电流，设备的安全运行就更为可靠了。
5.机房信号部分防护
在雷击发生时，产生巨大瞬变电磁场，在1KM范围内的金属环路，如网络、信号及通讯金属连线等都会感应到雷击，将会影响网络、信号及通讯系统的正常运行甚至彻底破坏系统。对于网络、信号及通讯方面的防雷工作是较易被忽视的，往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。一般计算机房重要信息设备及对应防雷设备主要为：
5.1、网络主交换机与服务器设备是特别重要、特别敏感的設备，需要额外加以保护。
如果服务器与主交换机设备之间有一段较长的距离，或靠近窗户，容易感应产生雷击过压，因此在服务器端口加装RJ45-E100/4S信号防雷器。
5.2、根据通信设备的具体情况，主要考虑由室外引入的数据（语音）或视频信号线路的防雷保护。避雷器主要串接在线路的两端设备的接口处。
5.2.1、100M服务器输入端口处安装单口RJ45端口信号避雷器，以保护服务器。
5.2.2、24口网络交换机串联24口的RJ45端口信号避雷器，避免因雷击感应或电磁场干扰沿双绞线窜入而毁坏设备。
5.2.3、在DDN专线接收设备上安装单口RJ11端口信号避雷器，保护DDN专线上的设备。
5.2.4、在卫星接收设备前端安装同轴端口天馈线避雷器，以保护接收设备
6.结论
计算机网络系统对雷电过压的防护要求比较高，对计算机网络系统进行防雷设计时，应根据机房所在的地理环境进行综合考虑，经过合理的雷电风险分析，针对雷害入侵机房设备的主要来源，进行整体防护，并根据现有的一些成熟的防雷技术经验，将防雷与计算机信息系统的客观实际条件进行有机的结合，通过合理配置，使之融为一体，确保系统的稳定工作，从而发挥出系统防护工作的最佳效果，保障计算机网络系统设备的安全稳定运行。