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5.4 防雷接地设计基本原则
1)按综合防雷系统的要求进行设计,坚持预防为主,安全第一的指导方针,为确保防雷设计的科学性,在设计前应对现场雷电环境进行评估。
2)考虑环境因素、雷电活动规律、建筑物内设备的重要性,发生雷灾后果的严重程度,分别采用相应的防护措施。
3)坚持全面规划、综合治理、优化设计、技术先进、经济合理、进行综合设计。
4)建筑物内的微电子设备的防雷采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、共用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。
5)建筑物内的微电子设备应根据所在地区雷暴等级,设备放置在不同的雷电防护区,以及系统对雷电电磁脉冲的抗扰度,采用不同的防护措施。
5.5 设计依据
《建筑物防雷规范》(GB50057-94)
《电子设备雷击保护导则》 (GB7450-87) 《计算机站场安全要求》 (GB9361-88)
《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》 (GB64-83) 《计算机信息系统防雷保安器》 (GA173-1998) 《雷电电磁脉冲的防护》 (IEC1312)
国家标准《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92
5.6 具体防护方案 5.6.1 等电位连接
所有进入建筑物的水管或其他金属管道在进入建筑物时进行有效接地并与每层的等电位预留接头电气连通。连接采用截面大于25mm2多股铜线。
建筑物内的所有金属构件和不带电金属外壳必须用6mm2铜线相互连通,并与接地汇流排可靠连接。
考虑到机房内设备多,按照GA173-1998的要求,对机房内设备采用网型连接,第一,采用截面为3mm×30mm紫铜排沿机房四周敷设。第二,将机房外侧大楼构造柱的主钢筋一一与接地汇流排电气连通。第三,将机房内的所有金属部件一一就近与接地汇流排连接。
5.6.2 屏蔽
建筑物内的所有的金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线和 穿金属管屏蔽,在机房地墙壁上,金属门、窗等应和接地预留件进行有效的焊接,使整个机房形成一个法拉第笼,用来防止外来的电磁脉冲干扰机房内设备。
5.6.3 过电压保护
1、供电系统的防雷
由于蚌埠地域属多雷区,沿电源线路侵入的雷电电流不但可以损坏室内各种电气设备,甚至还引起室内的电气起火。机房内电子设备的电源系统是由市电经低压配电柜再经过分配电柜输送到机房,而电源线路又是雷电入侵的主要通道,因此根据IEC1312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分,针对重要系统的防雷应分为三个区,分别加以考虑。只做单级防雷可能会
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带来因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护,可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。
电源线路是雷电入侵的主要通道,因此根据电源系统的防护原则,应对电源系统的防雷应采取多重保护、层层设防的原则、本次设计方案将在电源输入端加装相应的各级浪涌吸收装置,这样形成了多级的电源防雷体系。
第一级:在总配电柜并联安装电源防雷器一套,作为机房电源第一级防护。将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放,以确保后接设备的安全,采用的防雷器能将雷击过电压限制到2000V以下。
第二级:在UPS配电柜以及动力配电柜电源进线端,各安装1套电源防雷器,作为机房的电源二级防护。具有40KA(8/20us)的通流容量,可将几千伏的过电压进一步限制到1点几千伏。
第三级:在需要防护的各终端电子设备的前端,安装相应的电源防雷器,作为机房电源第三级防护。将雷电及其他浪涌电压限制到对设备没有损害的水平,特别是对日常天天发生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,可以延长设备的正常使用寿命,减少运行维护成本。
2、天馈和信号线的防雷
对进入中心机房的各种信号线(包括电话线、DDN专线、卫星接收同轴电缆等)在输入设备接口处就近与接地母排电气连通,并安装相应信号避雷器,以抑制从天馈和信号线路波袭而来的感应电波,这些雷器的启动电压、响应时间、插入损耗、驻波比都要与相对应的设备相匹配。
具体措施:
交换机进线端安装网络防雷器,在机房的服务器网络进线端安装网络防雷器,在电话中继线端安装信号防雷器,在DDN专线上安装通信信号避雷器,在视频信号线前端加装同轴信号防雷器,在监控系统控制系统安装接线式信号防雷器,在高频卫星天线前端加装天馈信号防雷器;数量根据实际情况而定。
3、SPD安装说明
在工程施工的过程中,由于在安装有关电源避雷器时需要短时间中断相应的电源,在安装数据网络接口保护装置时可能需要中断部分网络。为了尽可能减少对通信网络的影响,在施工过程中,对电源避雷器和网络设备保护装置的施工割接说明如下:
电源避雷器安装割接:安装前做好充分的准备,如连接导线的长度、线饵和螺丝的大小等应先根据安装位置和连接位确定好。严禁非电工安装电源防雷器。
安装各级电源避雷器时,应做好意外情况的应对方法(如:停电时间过长)。
在中断市电来安装第一级电源避雷器的同时,应确保油机或备用电源供电正常。低压室一级避雷器的安装时间应在30分钟(市电拉闸时间)内完成。
在电力室交流配电屏上安装电源避雷器时,应在15min(配电屏开关拉闸时间)内完成。 在机房配电柜上安装第二级电源避雷器时,先检查和确保机房UPS供电满载在可靠的放电时间前提下,安装时应在15分钟(配电屏开关拉闸时间)内完成。
在重要设备前安装第三级电源避雷器时,此时,数据设备的交流供电设备将不可避免地停止供电。因此,安装此级避雷器时,应与有关数据网络部门密切配合,商讨最佳时机和制订最佳应急方案,保证各种信息及时且不丢失,对用户的影响降到最小。安装时应在15分钟(配电柜开关拉闸时间)内完成。
数据网络接口保护装置的安装割接:由于数据网络接口保护装置是串接在被保护的设备端口上的,安装时如不采取适当的应急措施,将难免中断该接口信号的传输而影响网络。
5.6.4 合理的布线设计
防御雷电电磁脉冲对室内布线的要求非常严格。由于用作引下线的钢筋混凝土柱内的钢筋
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和整个建筑物的屏蔽网都在外墙处,雷电流需经此处的钢筋分流到接地装置上,所以外墙处的电流密度大,电磁场强。建议机房内的电源和通信等线路的主干线设置尽量靠近在中心部位,并且建筑物内的各种电气馈线都穿金属管保护或采用双层屏蔽电缆(或同轴电缆)。
5.6.5 接地系统设计
中心机房改造内弱电系统众多,还有交流和直流电源系统,各个系统都有独自的接地要求,按功能分有防雷地、工作交流地(N线)、静电地、屏蔽地、直流地、绝缘地、安全保护地等,为了各接地装置之间不能经土壤击穿和避免相互干扰,防雷接地与其它接地装置在土壤中需隔开较大的距离。在电子设备有特殊要求时,应采用瞬态接地技术,即在建筑物外部防雷系统的共同接地体与机房电子设备接地间串联一只地网均压仪,否则在机房建筑物接闪雷电时,接地电阻上瞬间压降为4*20000=8万伏,机房接地体地电位为零,A、B点将有8万伏的压差,设备毁坏。
明确地讲,所说的共用接地系统是将防雷地、工作交流地(N线)、静电地、屏蔽地、直流地、绝缘地、安全保护地等做在一个接地装置上(通常是大楼基础地),接地电阻值取其中的最低值。完全的共地系统不仅采用公共的接地装置,而且采用公共的接地系统,共地使电子设备无法受到地电位反击。
机房防雷必须有良好的接地装置以及良好的接地系统。在此机房防雷的接地系统是以暗装的法拉第笼中的钢筋笼栅为接地系统的骨架,并将各种已与此笼栅做了等电位连接的设备金属外壳、金属管道、电气和信号线路的金属护套、桥架等连接到一起,构成了多种大小不同的金属接地(等电位连接)网络。
中心机房电子设备的接地方式按下述进行:
1、将机房内的防雷地、工作交流地(N线)、静电地、屏蔽地、直流地、绝缘地、安全保护地宜采用同一接地体,其接地电阻按以上各地的接地电阻最小植确定;
2、沿机房墙体四周均布安装环形接地母排,其截面为30mm x 3mm的铜排母环,如果机房内没有静电地板,应将环形母排绝缘可靠连接在墙体上,如果机房内布设有静电地板,该接地母排距地面高约100-250mm,距墙800mm,并每隔300mm在铜排上钻一个孔Φ10,且每隔1200mm用绝缘胶木板与墙体实现绝缘可靠连接;应采用ZR-BVR35mm2将环形母排至少两处连接到机房所在楼层的共用接地上;上述方案实施有困难时,也可采用单独的机房接地铜排接地,该接地铜排接到机房楼层的共同接地体上;
3、机房内的室内设备(如计算机、服务器、程控交换机、卫星接收设备、交换矩阵等)的电气接地、防雷地、静电地、屏蔽地等应以最短的距离连接到该环形接地母排或接地铜排上;
4、机房内的设备安装了电源和信号防雷器的,其避雷器接地、设备安全保护地宜采用单点接地的方式,接到该环形接地母排或接地铜排上。
5、防静电活动地板金属支架、墙壁、顶棚的金属层接在等电位连接排上。通信设备的静电地、终端操作台地线应分别接到总地线母体汇流排上。
6、各设备接地按照就近原则,最短距离连接到该等电位连接排上。
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静电地板 30×3铜排 机房墙壁
支座
7、机房接地与等电位联结、机房布地网说明图 等电位联结排
等电位联结器
6平方毫米的接地分线
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第六章 机房动力环境监控系统
机房环境监控系统要能实现四个目标:为机房内各系统及设备运行提供高度稳定可靠的监控信息资源;节省机房运行管理费用,达到短期投资长期受益的目的;确保提高机房管理工作效率并提供安全舒适的工作环境;适应发展需要,做到具有可扩展性、可变性,适应环境的变化和工作性质的多样化。为中心机房建立完善的机房监控系统,功能主要包括:机房设备监控系统、机房供配电监控系统、环境参数监控系统,实现24×365的全面集中监控和管理,保障机房配套设备、供配电系统及设备运行环境的安全高效运行,以期实现最高的机房可用率,并不断提高运营管理水平。本方案是特别针对中心机房改造设备及场地环境监控的的具体需求而展开的。通过对机房内部一些设备的运行情况进行监控,如UPS工作环境、运行参数、的监视以及对设备运行环境等进行不间断监测,并通过TCP/IP协议传送到服务器的设备运行状态数据库中;同时,对设备运行状况进行判断,当设备出现异常时则通过电话、发送手机短信等方式向管理中心传递信息,做到对故障的快速响应和及时处理。以下根据要求,系统监控的设备内容将实际需求的5个内容(即:供配电、市电跳脱、UPS系统、空调漏水检测系统、环境温湿度、以及机房烟雾报警)集中到一个平台,实行分散管理集中监控的功能。
6.1 设计依据
国家行业标准 JGT/T16-92 《民用建筑电气设计规范》 标准信息交换法规(ASCII)
《电子计算机机房设计规范》(GB 50174-93) 《智能建筑设计规范》(GB/T 50314-2000)
《中华人民共和国公共安全行业标准》(GA 247-2000) 《安全防范系统验收规则》(GA 308-2001)
《信息技术设备包括电气设备的安全》(GB4943-95) 其它有关的国家标准及行业规范
系统设计应符合我国有关法律法规,符合地方消防管理条例和标准(备注:当各规范中的条文有所区别时,按照高标准要求设计)。
6.2 设计原则
? 性能
为中心机房改造设备正常运营的连续性提供环境和动力上的保证。系统软件应从功能上充分考虑运营管理者的实际工作需求,并满足“安全第一,稳定至上”的运营宗旨。
实时性:由于监控对象众多,在数据流量很大的情况下,系统应仍能保持极高的实时性。要求一个信号周期(完成对管辖范围内所有设备的数据采集)应控制在1秒以内。
? 可靠性
系统在实现所需功能的基础上,应具备极高的可靠性和稳定性,能够不间断地连续工作,平均无故障时间(MTBF)应大于2万小时,平均修复时间(MTTR)应小于2小时。
系统通讯结构应考虑采用双总线冗余方式。
系统应能够自动检测各监控模块故障、传感器(模拟量)故障以及各智能设备与监控系统之间、各监控子系统之间的通讯是否正常,一旦发现通讯故障(包括系统本身的硬件故障),系统应能发出报警信息。
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