FUGO标准监控机房防雷方案解析.docx

1、FUGO标准监控机房防雷方案解析监控机房综合防雷设计及施工方案设计单位：上海法戈电气有限公司设计时间：2011年8月一、公司简介FUGO公司是一家世界级的全球公司，对于创新的杰出做出了承诺。借助于卓越的人员、最新的设备和具有前瞻性的管理，公司已经不断的实践这一承诺。当今，FUGO公司已被公认为浪涌保护器和通信应用方面的高品质制造商，也因其富有革新精神的产品能提供最大的可靠性而著名。这种声誉使得公司在当今竞争激烈的世界市场上具有强大的优势。国际标准化实际上，FUGO公司在全世界的生产厂都已获得了国际标准化组织（ISO）的认证。这种认证表明公司在设计、采购、制造、检验、文件资料、装运和服务等方面都

2、符合最广泛的国际标准。其结果是，公司的高质量的产品和服务正在协助客户达到ISO9000的质量要求，同时减少了他们的交易费用和检验费用。除了ISO认证之外，FUGO公司还提出了附加的质量要求，以满足特殊产业的要求。用于多种应用的产品FUGO公司生产的浪涌保护器与通信产品及系统的种类越来越多,并在全世界得到使用.其主要产品包括:结构化浪涌保护器系统,浪涌保护器附件,浪涌保护器导管,终端,电源接插件,安装工具,标识产品和热收缩产品.FUGO公司的产品销售市场多种多样,包括电信,原设备制造商,建筑,公共设施,维修作业,办公自动化与工厂自动化,智能建筑等。公司通过其最新推出的产品，维护了它在产业界中的领

3、导地位.而这也是公司每年把8-9%的销售额用作为研究和开发投资的结果.世界的成功FUGO在世界各地赢得了多项重要浪涌保护工程,例如电信、电力、铁路、航空、交通、金融、政府、教育等等。虽然FUGO进入中国市场的时间不长，但凭借其优良的产品品质，FUGO赢得了中国用户的青睐，在众多的工程中一举中标。在中国，FUGO(法格)在上海等地设立代表处为中国用户服务。与其他市场一样，中国的客户也在寻找物有所值出色的产品。FUGO公司的目标是对不断变化的浪涌保护器市场做出迅速及时的反应，在产品质量，服务方面不断完善。FUGO公司的使命FUGO公司是一个世界级的全球公司。它在设计，制造和销售大容量，标准化的浪涌

4、保护器和通信产品及安全系统方面具有创新性，对变化反应迅速并快速制定出最高的标准，同时在质量和服务项目等方面不断加以改善，以赢得客户的青睐。二、雷电概述当今人类科学技术的发展已进入了高度信息化的发展阶段，但是仍然受到能源、环境和安全这三个因素的困扰，特别是环境和安全。中国的古训深切地告知我们“福莫大于平安”，安全是维持人们正常生活、工作的基本条件，造成不安全的因素很多，但不外乎天灾和人祸两大类。在不考虑人为因素的情况下，自古至今我们人类始终以积极探索的精神对自然灾害进行着顽强的抵抗，尤其是对雷电的防护。雷电是自然界一种十分壮观的声、光、电现象，同时,雷电也是一种十分严重的自然灾害。它给人们正常的

5、生产生活带来的影响，随着现代生产设备的高速发展愈显严重，雷电造成的经济损失和危害程度在不断增加，因此，防雷减灾工作日显重要。随着科学技术的发展，微电子技术越来越广泛的应用于科研、通讯、交通、军事、气象、文卫、航空、电力、化工、传媒、能源等系统或各行各业中，特别是计算机通信技术的广泛应用。电子器件的集成化和超大规模集成化，为新的网络通信技术的发展起到了极大的推动和促进作用。但另一方面，这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低，过电压耐受能力差等致命弱点。雷电或更确切说伴随着雷电产生的雷电电磁脉冲和静电感应，对这些微电子设备潜伏着严重的不安全性。一旦遭受雷击过压的冲击，轻则造成这些电子系统的运行中断

6、，重则使网络主机损坏,导致网络瘫痪,工作无法进行，更严重的是这些系统所担负的那些须实时运行的后续工作的中断瘫痪所造成的不可估量的直接与间接的巨大经济损失和影响。因此，当现代设施越来越依赖于通信、电子计算机等微电子设备时，雷电通过其对微电子设备的破坏作用，对各行各业构成的危害中，雷电灾害由于其对人类生命、财产的巨大侵害，被列在了显著的地位。为此，我们认为对雷电的防护，尤其是对雷电电磁脉冲（LEMP）的防护，不但是必要的，而且是必须实施、严格要求的。雷击发生时，首先是建筑物、室外的设备等易遭直接雷击；其次是计算机网络系统，其易遭受损坏的有:MODEM(调制解调器)、ROUTER(路由器)、SWIT

7、CH(交换机)、HUB(集线器)、网卡、通信卡、UPS、计算机电源及主板等；还有一些安全系统的监控、报警设备：如摄像头、探头、解码器、视频矩阵、监控主机等；另外，一些传输系统的基站、接收天线、发射和接收设备等都将成为雷击的对象。雷电破坏设备的途径主要有以下几个方面:1. 直接雷击；2.直击雷对建筑物或邻近地区的雷电放电,从而导致建筑物内部计算机通信网络环路中,由于电磁感应产生瞬态过电压造成设备损坏；3. 雷电通过供电系统侵入设备造成的损坏；4. 雷电通过通信线路(如DDN/X.25、PSTN、ISDN、邮电专线、帧中继等)的感应传入系统损坏设备；5.雷电通过天馈线路传入系统损坏设备；6.接地措

8、施处理不符合规范要求,引起的地电位反击；7.静电感应产生瞬间电荷反击,传入网络系统造成设备损坏； 综上所述，雷击不仅会造成建筑物和计算机网络的损坏，而且还会危及工作人员的人生安全。因此在“以人为本”，国家主管部门三令五申的强调安全生产的今天，防雷减灾-采取综合防雷措施：既要防御直击雷对建筑的危害,又要防御雷电电磁脉冲和过电压沿各种途径进入室内对工作人员和设备的危害，成为我们当今安全生产的主题之一。在发达国家，在计算机及相关系统内的防止病毒、黑客和灾难恢复（雷电灾害）的费用投入已占整个系统投入的1/4以上，在我国近年来由于计算机技术发展的速度高于先进的国家，而对于设备灾害防治的研究相对滞后，因此

9、相应的在计算机网络、电子设备系统建设制定的标准、规范、规定明显不足，大部分系统在设计、建设中没有进行考虑。因此，为保证银行网络系统的正常运行，加强对雷电的防护，有必要考虑对整个系统的电子设备安装雷电防护装置，防止雷击和减少雷电电磁脉冲的入侵，以保证系统的安全运行和的工作人员生命安全。三、雷电防护防雷设计、施工是一项系统工程。那么从系统论的角度上讲，系统结构愈合理，系统的各个部分（要素）之间的有机结合就越合理，相互之间的作用就愈协调，从而才能使整个系统在总体上达到最佳的运行状态。具体地说，防护工作的第一步就是首先应确认雷害侵入的各种途径，在这个基础上，依据系统防雷的科学理论和有关技术规范，采取相

10、应的防护措施，进行有针对性的防护，从而达到在雷电波入侵时能够保障系统安全运行的目的。为此，首先对于雷电入侵的途径和危害进行认真细致的分析，将有助于我们采取有效的防护措施，减少雷击灾害带来的损失。3.1雷电入侵的途径和危害1、直击雷引起的危害 a、雷电直击建筑物，造成建筑物毁坏和引起火灾等。b、雷电直击输电线路，产生过电压过电流侵入到业务系统，致使整个系统瘫痪。c、雷电直击数据通信线路，沿数据线进入网络系统，造成系统设备的损坏2、电力线是雷电入侵电子设备的重要渠道：a、雷电远点袭击电力线。雷击高压电场通过静电吸收原理，向大地方向运动。由于电力线上的交变电磁场对雷云的吸引大于大地的静电吸引，雷电将

11、首先击在电力线上，并从电力线的负载保护地线入地释放，这样就击穿了设备。b、雷电近点电力线的侵入。所谓雷电近点袭击电力线，实际上是当雷电袭击机房所在的建筑物避雷针或避雷带时，从而引起的对雷电电磁脉冲的保护问题。雷电打在建筑物避雷装置上时，引下线由于线路电感的作用，最多只能将50的电流引入大地，也就是说，直击雷引下线只能引下50的电流，余下的电流将通过电力线屏蔽槽、水管、暧气管、金属门窗等与地面有连接的金属物体联合引雷入地，但也只占雷电流的25，余下总电流的25在大楼流窜至电源线、信号线等，对设备构成危害 。3、雷电作用下，建筑物内雷电电磁脉冲害雷电击打在建筑物避雷针上，通过引下线，将雷电流泄放大

12、地，引下线自上而下产生一个快速变化的电磁场，建筑物内的电源线、网络线和微电子设备等导体相对切割磁力线，产生感应高压并沿线路传输击毁设备。3.2 防雷设计理论依据在明确了雷害入侵的各种途径的基础上，我们依据相关技术标准和规范进行防雷设计。在我们方案设计工作中除了遵照执行相关的国家标准要求外，我们还参考和引入IEC/TC-81有关标准的核心内容作为我们设计的指导思想和理论依据。IEC/TC-81是在国际电工委员会防雷技术精华的基础上，制订的各项防雷技术标准、规范，对我们的实际工作具有指导意义。如：在IEC-1024（建筑物防雷标准）和IEC-1312（雷电电磁脉冲的防护通则）标准中，重点提出了防雷

13、分区和等电位连接的概念。根据雷击在不同区域的电磁脉冲强度划分防雷区域，并在不同的防雷区域的界面上进行等电位连接，能直接连接的金属物就直接相连，不能直接连接的，如电力线路和传输线路等，则心须依据不同的防雷区域的科学划分，采用不同防雷等级的防雷设备器件，对后续被保护设备进行有效的保护且必须实施等电位连接。实践证明，这种分区分级及等电位连接和共用接地系统，并以防雷设备来确保被保护设备的防护措施是最好的解决问题、实现有效防护的方法，也是我们在设计、施工中重点考虑的。依据防雷分区的概念，结合具体情况，那么我们工作的主要目的就非常明确了。即：确保系统的正常运行，使其不受雷电所造成的过电流、过电压的干扰和破

14、坏，保护系统不致遭雷电袭击。首先就是针对所有的雷击入侵渠道，按照分区和等电位连接以及共用接地的原则，并结合实际情况正确按规范实施。根据防雷分区的概念，我们知道，不同防雷区之间的电磁强度不同，因此首先作好屏蔽措施，在一定程度上可以防止雷电电磁脉冲的侵入。在此基础上，做好穿越防雷区界面上不同线路的防雷保护，是我们系统防雷工作的重点。外部接闪器承担了大部分的雷电电磁能量，将50的雷电流能量泄放入地，是防雷系统中重要的一环，并与内部防雷工作有着直接的联系。因此，对直击雷的防护应作为一项重要的防护措施。综上所述，我们可以借用IEC/TC-81的技术定义将系统防雷工作总结为：DBSE技术即分流(Divid

15、ing)、均压（Bonding）、屏蔽(Shielding)、接地(Earthing)四项技术加之有效的防雷保护设备的综合。如果从设计、施工阶段开始体现这种综合系统的防护设计原则，必将起到事半功倍的理想防护效果。3.3雷电防护区划分雷电防护区的划分应根据需要保护和控制雷电电磁脉冲环境的建筑物，从外部到内部划分为不同的雷电防护区（LPZ）。雷电防护区（LPZ）应划分为：直击雷非防护区、直击雷防护区、第一防护区、第二防护区、后续防护区。应符合下列规定：1、直击雷非防护区（LPZOA）：电磁场没有衰减，各类物体都可能遭到直接雷击，属完全暴露的不设防区。2、直击雷防护区（LPZOB）：电磁场没有衰减，

16、各类物体很少遭受直接雷击，属充分暴露的直击雷防护区。3、第一防护区（LPZ1）：由于建筑物的屏蔽措施，流经各类导体的雷电流比直击雷防护区（LPZOB）区进一步减小，电磁场得到了初步的衰减，各类物体不可能遭受直接雷击。4、第二防护区（LPZ2）：进一步减小所导引的雷电流或电磁场而引入的后续防护区。5、后续防护区（LPZn）：需要进一步减小雷电电磁脉冲，以保护敏感度水平高的设备的后续防护区。3.4建筑物防雷分类依据建筑物防雷设计规范GB50057-2000 版的下列要求，贵单位防雷设计按三类标准设计。第2.0.1条 建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。

17、策2.0.2条 遇下列情况之一时，应划为第一类防雷建筑物： 一、凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。 二、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。 三、具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。 第2.0.3条 遇下列情况之一时，应划为第二类防雷建筑物： 一、国家级重点文物保护的建筑物。 二、国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。 三、国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量

18、电子设备的建筑物。 四、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。 五、具有1区爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。 六、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。 七、工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。 八、预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。 九、预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。 注：预计雷击次数应按本规范附录一计算。 第2.0.4条 遇下列情况之一时，应划为第三类防雷建筑物： 一、省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。 二、预计

19、雷击次数大于或等于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。 三、预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。 四、预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物。 五、根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境。 六、在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。

20、3.5电子信息雷电防护级别建筑物电子信息系统的雷电防护等级应按防雷装置的拦截效率划分为A、B、C、D四级。电子信息机房防雷设计按C级标准设计。雷电防护等级应按下列方法之一划分：按建筑物电子信息系统所处环境进行雷击风险评估，确定雷电防护等级；按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级。对于特殊重要的建筑物，宜采用上述规定的两种方法进行雷电防护分级，应按其中较高防护等级确定。建筑物电子信息系统雷电防护等级的选择表雷电防护等级电子信息系统A级1. 大型计算中心、大型通信枢纽、国家金融中心、银行、机场、大型港口、火车枢纽站等。2.甲级安全防范系统，如国家文物、档案库的闭路电视监控和报警系统

21、。3. 大型电子医疗设备、五星级宾馆。B级1.中型计算中心、中型通信枢纽、移动通信基站、大型体育场（馆）监控系统、证券中心。2.乙级安全防范系统，如省级文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。3.雷达站、微波站、高速公路监控和收费系统。4 .中型电子医疗设备5.四星级宾馆。C级1.小型通信枢纽、电信局。2.大中型有线电视系统。3.三星级以下宾馆。D级除上述A、B、C级以外一般用途的电子信息设备四、方案设计4.1标准依据GB50057-94建筑物防雷设计规范2000版GB500174-93GA173-1998计算机信息系统防雷保安器IEC1312-1.2.3雷电电磁脉冲的防护计算机信息系统防雷安全

22、规范(讨论稿)QX3-2000气象信息系统雷击雷电电磁脉冲的防护GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/T1361592YD5078-98通信工程电源系统防雷技术规定GB50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB9361-88计算机场地安全要求DL/T621-1997YD2011-93 微波站防雷与接地设计规范YD5078-98 通信工程电源系统防雷技术规定GB50198-94 民用闭路电视系统工程技术规范4.2防雷方案设计内容监控系统自投入使用以来，运行基本正常，为企业指挥调度和生产管理提供了有力的保障，得到了一致的好评。但运行期间容易遭到雷击，中

23、心机房和外围的视频、网络和电话交换设备容易损毁。为了最大限度地减少强雷电流对设备设施的危害，急需对机房进行避雷系统的设计和改造。雷电分为直击雷和雷电电磁脉冲危害。具有高电压、大电流和瞬时性特点，强大的闪电产生静电场、电磁场和电磁辐射，以及雷电波侵入、地电位反击等，统称雷电电磁脉冲，严重干扰无线电通讯和各种电子设备的正常工作，在一定范围内造成许多微电子设备损坏。仅仅依靠避雷针等防直击雷系统是无法保证防雷效果的，需要有一种合理的工程保护方式，既要防护直接雷击，又要防护雷电电磁脉冲，做到综合保护。根据国内外最新的防雷技术规范、防雷设备、防雷实践经验，本次贵单位智能化系统机房综合防雷工程主要包括对智能

24、化系统中弱电设备的综合防雷保护。主要考虑：前端监控设备雷电防护、机房设备电源、信号及数据线的瞬变防护、地电位反击、完善的等电位低阻地网等方面。因为从综合防雷的思想考虑除了建筑物直接雷防护还须全面考虑到这些弱电子系统的供电线路、通信信号信线路的感应雷防护并保证良好有效的等电位接地。确保人身安全、各系统设备稳定运行。 4.3智能化机房综合防雷设计方案4.3.1 防雷方案设计依据本次设计主要考虑监控机房及室外监控设备综合防雷保护及监控系统的综合防雷设计。依据建筑物电子信息系统防雷技术规范用于电源线路的浪涌保护器标称放电电流参数值宜符合表5.4.1-2的规定。表5.4.1-2 电源线路浪涌保护器标称放

25、电电流参数值雷电保护分级LPZ0区与LPZ1区交界处LPZ1与LPZ2、LPZ2与LPZ3区交界处直流电源标称放电电流（kA）第一级标称放电电流*（kA）第二级标称放电电流（kA）第三级标称放电电流（kA）第四级标称放电电流（kA）10/350s8/20s8/20s8/20s8/20s8/20sA级208040201010B级15604020直流配电系统中根据线路长度和工作电压选用标称放电电流10KA适配的SPDC级12.55020D级12.55010注：SPD的外封装材料应为阻燃型材料。*：第一级防护使用两种波形的说明见规范条文说明。信号线路的防雷与接地应符合下列规定1进、出建筑物的信号线缆

26、，宜选用有金属屏蔽层的电缆，并宜埋地敷设，在直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处，电缆金属屏蔽层应做等电位连接并接地。电子信息系统设备机房的信号线缆内芯线相应端口，应安装适配的信号线路浪涌保护器，浪涌保护器的接地端及电缆内芯的空线对应接地。2 电子信息系统信号线路浪涌保护器的选择，应根据线路的工作频率、传输介质、传输速率、传输带宽、工作电压、接口型式、特性阻抗等参数，选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌保护器。信号线路浪涌保护器参数应符合表5.4.2-1、5.4.2-2的规定。表5.4.2-1 信号线路(有线)浪涌保护器参数缆线类型参数要求参

27、数名称非屏蔽双绞线屏蔽双绞线同轴电缆标称导通电压1.2Un1.2Un1.2Un测试波形（1.2/50s、8/20s）混合波（1.2/50s、8/20s）混合波（1.2/50s、8/20s）混合波标称放电电流（kA）1kA0.5 3 注：Un最大工作电压。表5.4.2-2 信号线路、天馈线路浪涌保护器性能参数名称插入损耗（dB）电压驻波比响应时间（ns）平均功率（W）特性阻抗（）传输速率（bps）工作频率（MHz）接口型式数值0.501.3101.5倍系统平均功率应满足系统要求应满足系统要求应满足系统要求应满足系统要求天馈线路的防雷与接地应符合下列规定1 架空天线必须置于直击雷防护区（LPZOB

28、）内。2 天馈线路浪涌保护器的选择，应根据被保护设备的工作频率、平均输出功率、连接器型式及特性阻抗等参数，选用插入损耗及电压驻波比小，适配的天馈线路浪涌保护器。3 天馈线路浪涌保护器，宜安装在收、通信设备的射频出、入端口处。其参数应符合表5.4.2-2规定。4 具有多付天线的天馈传输系统，每付天线应安装适配的天馈浪涌保护器。当天馈传输系统采用波导管传输时，波导管的金属外壁应与天线架、波导管支撑架及天线反射器作电气连通。并宜在中频信号输入端口处安装适配的中频信号线路浪涌保护器，其接地端应就近接地。5 天馈线路浪涌保护器接地端应采用截面积不小于6mm2的多股绝缘铜导线连接到直击雷非防护区（LPZ0

29、A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处的等电位接地端子板上。同轴电缆的上部、下部及进机房入口前应将金属屏蔽层就近接地。程控数字用户交换机线路的防雷与接地应符合下列规定：1 程控数字用户交换机及其它通信设备信号线路，应根据总配线架所连接的中继线及用户线性质选用适配的信号线路浪涌保护器。2 浪涌保护器对雷电流的响应时间应为纳秒（ns）级，标称放电电流应大于或等于0.5kA，并应满足线路传输速率及带宽要求。3 浪涌保护器的接地端应与配线架接地端相连，配线架的接地线应采用截面积不小于16mm2的多股铜线，从配线架接至机房的局部等电位接地端子板上。配线架及程控用户交换机的金属支架

30、、机柜均应做等电位连接并接地。计算机网络系统的防雷与接地应符合下列规定： 1 进、出建筑物的传输线路上浪涌保护器的设置：1)A级防护系统宜采用2级或3级信号浪涌保护器；2)B级防护系统宜采用2级信号浪涌保护器；3)C、D级防护系统宜采用1级或2级信号浪涌保护器。各级浪涌保护器宜分别安装在直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）、及第一防护区（LPZ1）与第二防护区（LPZ2）的交界处。4.3.2具体防雷措施（1）直击雷防护（大楼直击雷防护措施已有,本次不考虑）（2）机房感应雷防雷保护供电线路防雷保护主要是在机房设备的各配电线路安装多级防雷器，“电源防雷器”并接在电力线路上，可遏制瞬态过电压和泄放浪涌电流。从总进线到用电设备端通常配置分为三级，经过逐级限压和放电，逐步消除雷电能量，保证用电设备的安全。根据不同的需要可选用”防雷箱”、“可插拔模块型”、“端子接线式”和“移动插座式”等品种。针对机房重要设备及主要的终端设备，可在交换机等设备的电源进线端，串联安装插座式防雷器，其作用是将雷电及其他浪涌电压限制到对设备没有损害的水平，特别是对日常的电源系统操作过电压、电源高次谐波等具有限制和保护作用。电源系统防雷保护采用多级防护的原理，关于多级保护的要求，主要来源于IEC中雷电分区的概念，主