七彩颖欣老师

最近在做一些项目设计的时候，经常碰到机房工程防雷接地方面的知识，有的时候这一段不知道怎么写？或者感觉没有必要写那么多，在设计说明里面可以少写，但是在机房工程中，这一部分是重点，今天重点讲解一下机房工程防雷接地方面的内容。下面我们就重点介绍一下防雷接地知识

一、机房防雷接地系统简介

随着通信技术、计算机网络技术的飞速发展，计算机和网络越来越深入人们生活和工作中，同时也预示着数字化、信息化时代的来临。这些微电子网络设备的普遍应用，使得防雷的问题显得越来越重要。由于微电子设备具有高密度、高速度、低电压、和低功耗等特性，这就使其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感。如果防护措施不力，随时随地可能遭受重大损失。值得我们关注的是雷电不仅仅破坏系统设备，更为重要的是使系统的通讯中断、工作停顿、声誉受损，其间接损失无法估量。

二、机房防雷的必要性

雷击可以产生不同的破坏形式，国际电工委员会已将雷电灾害称为“电子时代的一大公害”，雷击、感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已成为破坏电子设备的罪魁祸首。从大量的通信设备雷击事例中分析，专家们认为：由雷电感应和雷电波侵入造成的雷电电磁脉冲(LEMP)是机房设备损坏的主要原因。为此采取的防范原则是“整体防御、综合治理、多重保护”。力争将其产生的危害降低到最低点。

三、机房防雷接地系统设计

（1）、防雷设计

防雷接地系统是弱电精密设备及机房保护的重要子系统，主要保障设备的高可靠性，防止雷电的危害。中心机房是一个设备价值非常高的场所，一旦发生雷击事故，将会造成难以估量的经济损失和社会影响，根据GB50057—94《建筑物防雷设计规范》和IEC61024-1-1标准的有关规定，中心机房的防雷等级应定为二类标准设计。

目前大楼总配电室根据建筑物防雷设计规范，提供了第一级防雷，因此，在本工程网络中心机房市电配电柜前配置第二、三级复合防雷器。

防雷器采用独立模块，并应具有失效告警指示，当某个模块被雷击失效时可单独更换该模块，而不需要更换整个防雷器。

二三级复合防雷器的主要参数指标：单相通流量为：≥40KA（8/20μs），响应时间：≤25ns

（2）、接地系统设计

国家标准GB2887-2000《电子计算机场地通用规范》及GB50174-2008《计算机机房设计规范》中计算机机房应具有以下四种地：计算机系统的直流地、交流工作地、交流保护地和防雷保护地。

各接地系统电阻如下：

Ø 计算机系统设备直流地接地电阻不大于1Ω。

Ø 交流保护地的接地电阻应不大于4Ω；

Ø 防雷保护地的接地电阻应不大于10Ω；

Ø 交流工作地的接地电阻应不大于4Ω；

1）机房室内等电位连接

在机房内设立一环形接地汇流排，机房内的设备及机壳采用S型的等电位连接形式，连接到接地汇流排上

用50*0.5铜铂带敷设在活动地板支架下，纵横组成1200*1200网格状，在机房一周敷设30*3（40*4）的铜带，铜带配有专用接地端子，用编织软铜线机房内所有金属材质的材料都做接地，接入大楼的保护地上。

工程中的所有接地线（包括设备、SPD、线槽等）、金属线槽搭接跨接线均应做到短、平、直，接地电阻要求小于或等于1欧姆。

2）机房屏蔽设计

整个机房屏蔽采用彩钢板进行六面体屏蔽，屏蔽板之前采用无缝焊接，墙身屏蔽体每边跟接地汇流排接地不少于2处。

3）机房接地装置设计

由于机房接地电阻要求较高，在该大楼附近另外增加人工接地装置，在地网槽内打入15根镀锌角钢，并用扁钢焊接起来，并采用降阻剂回填。机房静电接地采用50mm²多股铜芯线穿管引入。

接地装置的接地电阻要求小于或等于1欧姆。

四、机房地网制作方法

1、标准接地网的制作

在距建筑物1.5~3.0m处，以6m*3m矩形框线为中心，开挖宽度为0.8m、深0.6~0.8m的土沟，两长边中间贯通，采用长2.5m的L5（5*50*50）镀锌角钢，在沟底的每个交点处垂直打入一根，共计6-20根，作为垂直接地极；然后采用4号（4*40）镀锌扁钢将六根角钢焊接连通，作为水平接地极；再用4号镀锌扁钢焊在地网框架的中间部位，引出至机房外墙角，离地高0.3m，作为PE接地端；最后从该接地端引出16-50平方毫米以上护套地线，沿墙边穿墙进入室内，连至机房内等电位接地汇集排。

2、利用大楼钢筋做地网

新建或翻建机房时，可利用入地混凝土立柱子内的钢筋作接地装置。在立柱内选取至少4根主筋（对角或对称的钢筋），用氧焊接通后再焊在两根伸出柱面的M12以上铜螺纹管上，作为接地端，引线至机房，与等电位接地汇流排连通，等电位接地排可设在防静电地板下面。

五、计算机机房防雷接地需注意事项：

(1)、考虑到雷电或其他电信设备的干扰，计算机房不宜设置在大楼的顶层或靠外墙侧，特殊情况限制的，应设置屏蔽层防止雷电干扰。对于特别重要的计算机系统，应考虑设置独立的屏蔽机房。建筑物（包括计算机机房）内设备及管线接地安装应按照相关规范执行，做好等电位联结；

(2)、防止雷电危害还应防雷击引起的电磁脉冲，计算机房的配电箱应设置SPD（防电磁浪涌）保护装置，防止机房供电电源由于雷击电磁脉冲而造成断电。另外，对于重要的系统主机，其通讯电缆也应设置SPD保护装置，由于通讯电缆数量一般比较多，因此通讯线的保护设置应根据具体实际情况合理设置；

(3)、电气接地系统宜采用TN－S接地系统，PE线与相线分开，机房电源接入处应做重复接地；

(4)、机房接地一般分为交流工作接地、直流工作接地、安全工作接地、防雷保护接地。根据《建筑物防雷设计规范》（2000年版）的要求，防雷设计采用共用接地系统时，各接地系统宜共用一组接地装置。信息系统的所有外露导电物（各种箱体、壳体、机架等金属组件）应建立一等电位联结网络。因此，电气防雷设计应在计算机房设置专用的等电位联结排，通过引下线与大楼总等电位联结排连接。根据共用接地系统的层层等电位原则，采用结构主钢筋作为引下线，更适用于共用接地系统。另外强调，大楼接地系统的接地电阻不应大于１Ω。

六、如何作机房防雷接地

所谓接地，即把电路中的某一金属壳与大地边接在一起，形成电气回路。目的是为了让电流易于流如入大地，对人及设备形成保护。接地的方法：有直流地悬浮法即直流地不接大地，与地严格绝缘；直流地接地法，把计算机等设备中数字电路等的电位点地和网络，无论采用何种形式，均须有接地母线，接地地杖，在此特别强调建议采用接地埋接地网络板，能更好的引导至大地，接地时应注意如下问题：

Ø 尽量不要在机房内把直流地和交流工作地短路或混接；

Ø 不允许交流线路与直流地线平行敷设，以防止干扰或短接；

Ø 直流地线网应装接在地板下，便于边接，即可减小接地电阻，便于泄流。（1）接地铜排

室内机房接地采用30*5（宽*厚，单位mm）规格之铜片，围绕机房墙壁一周离地面10cm高，且与室外接地体母线相连接。在铜片每隔50 cm钻一小孔，以利于分布在机房各区域的设备进行接地。

（2）接地铜板

接地铜板采用宽60mm(厚10mm)之L型铜板固定于楼板，此铜墙铁壁板作为所有应与机房接地之设施的总接地。 (3)地网

机房有架设高架地板，则应以2.5mm之多芯裸铜线缠绵高架地板柱做地网。

七、机房防雷接地案例方案分析

（1）、概况

根据用户需求，拟在指挥办公楼做保护地网系统。因通信机房、师蓝军指挥所、自动化机房、信息中心机房核心设备比较集中，所有同时做等电位均压带和法拉第笼保护；法拉第笼为600*600mm的网格。因三楼设备间、五楼设备间、配电房、师指挥所主室、雷达营指挥所以电脑及交换机为主，故只做等电位均压带，并使每个设备都可以直接得到有效的保护，详见《电子计算机机房设计规范》（GB 50174-2008）；《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-1994）；通信局（站）防雷与接地工程设计规范》（YD 5098-2005）；建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB 50343-2004）。

在信息中心机房后面约22米处做大地地栅网，每个房间内地网通过一条50平方的连接线串联汇集到大地地栅网，地网接地电阻要求小于1Ω。

（2）、方案说明

 1、强电防雷及防过电压系统

强电防雷主要是防感应雷，防止雷击过程中，通过电源线缆感应的大电流，穿入机房，损坏设备， 由于本项目所在地属于强雷区，所以必须要好防雷工作，以确保设备、人身安全。在《电子计算机机房设计规范》GB 50174-2008中，对机房防雷有非常严格的要求，必须严格执行。

由于机房属于LPZII防雷区。机房防雷主要是防感应雷，防止雷击过程中，通过电源线缆感应的大电流，穿入机房，损坏设备。

因此在各个机房采用三级防雷措施。针对本次工程，第一级防雷器为A级防雷器（100KA），防雷器安装在配电柜进线处；第二级防雷器为B级防雷器（40KA），自制防雷箱，安装在机柜外，总开出线引入到第二级防雷箱，再引入UPS防雷开关上，能将大能量的浪涌电流限制在后续保护系统可允许的范围；第三级防雷器为C级防雷器（20KA），防雷器安装在UPS输出端。使输出的箝位电压达到规定值，从而保护了设备，而且还能有效地抑制电网中的尖峰干扰，使供电系统更加稳定，确保供电系统安全可靠。

在机房内用30*3mm铜排做均压带及局部等电位连接，且与大地地栅网可靠连接，确保系统安全可靠。机房天花主龙骨、地板支架、墙板的前后左右用多股6mm2电线电缆夸接，并且就近连接到等电位铜排上；其目的在于防止雷击过程中，瞬间产生的高电位反击。更加保证了人身和设备的安全。

 2、保护人身及数据安全的防静电措施

因此在部分机房内用铜箔做法拉第笼，使静电所引起的电荷积累，能迅速的流入大地，以保证设备及人身的安全。另外机房密闭，也防止带灰尘颗粒入侵机房，减少了电子碰幢而产生的带电离子。这样也可以避免灰尘对设备正常工作造成威胁。

 3、接地系统

（1）、常规接地系统

本机房设计中有保护接地系统，防雷接地系统，工作接地系统，防静电接地系统，机房中设备的金属外壳、金属管线、防静电地网、防静电地板的支架连接一体都与保护地有良好的连接，既保证人身设备安全，又给机房内游离电子一个顺畅通路。为保证机房中的计算机有一个等电位的工作环境。也为了保证计算机系统稳定工作，本设计采用单独的等电位均压带，通过等电位连接线接地，使机房能安全可靠地工作。

为了保证接地电阻符合要求，要求接地线缆必须不小于BVR-25mm2的导线，本项目中采用BVR-50mm2的导线。

为了避免对计算机系统的电磁干扰，采用将多种接地的接地线分别接到各接地母线上，由接地母线采用一根接地线单点与接地体相连接的单点接地方式（也称为一点接地方式）。

由计算机设备至接地线的连接导线应采用多股编织铜线，且应尽量缩短连接距离，并采取格栅等措施，尽量使各接地点处于同一等电位上。其特点是有统一的基准电位，相互干扰减少，而且能泄漏静电荷，容易施工又经济，所以规范推荐这种一点接地系统。

为了保证接地系统可靠性，本机房采用联合接地方式，大楼的接地系统接地电阻≤1Ω。

一、图示说明：1.5米长的电解地极

40*4mm镀锌扁铁

二、设计与施工说明：

1、地网长宽各为15米，深度1.5米，做成“口”字型

2、各电解地极的间距如图示。

3、水平接地体设计用40*4mm镀锌扁铁，与离子接地体采用锡条焊接形式，并做防腐处理。

4、离子接地体周边用强降型长效降阻剂包敷。

5、水平地网沟每米敷35kg长效降阻剂，把水平地线完全包住。

6.回填时，与接地体的土壤尽量用细土，避免有杂物及石头等。并分层夯实。

7.此设计接地电阻≤4欧姆。

 八、机房防雷接地系统施工工艺

1、要求

² 浪涌保护器的规格、型号应符合设计要求，浪涌保护器安装位置、安装方式应符合设计要求或产品安装说明书的要求

² 接地装置的规格、型号必须符合设计要求，并有相关机构出具的检测报告。

² 测试仪表应为接地电阻测试仪，量程在0.001～100Ω时，精度应为±2%（读数+2个数）。

² 为保持稳定的系统信号及可靠的安全接地，机房内所有电源插座的极性必须保持一致。

² 严禁在电源插座内将交流工作地与安全地连接在一起。

2、施工机具

电工组合工具、手锤、钢锯、电锤、冲击钻、电气焊机具、卷尺、小线、线坠、卷尺、粉线袋、大绳、绞磨（或倒链）、紧线器、铁镐、铁锹等。

3、作业条件

² 地面找平、防锈等施工已经完毕。

² 地板下均压环及静电带施工应配合桥架、配线及防静电地板等施工进行,项目经理根据工程进度,合理安排接地系统与其他施工工序衔接,避免交叉打架现象。

² 各预留接地线预留到位。

4、技术准备

² 施工图纸和技术资料齐全。

² 施工方案编制完毕并经审批。

² 施工前应组织施工人员熟悉图纸、方案，并进行安全、技术交底。

5、操作工艺

 （1）.工艺流程：

等电位均压带→汇流排施工→大楼接地体电阻测试→接地体制作→电源防雷器安装→信号防雷器安装→分项验收。

 （2）.等电位均压带制作

主机房和辅助区的地板或地面应有静电泄放措施和接地构造，防静电地板、地面的表面电阻或体积电阻值应为2.5×104~1.0×109Ω，且应具有防火、环保、耐污耐磨性能。

等电位联结网格应采用截面积不小于25mm2的铜带或裸铜线，并应在防静电活动地板下构成边长为0.6~3m的矩形网格。铜排之间连接采用钻孔，螺丝拧紧，要求更高的采用氧焊焊接。

每台电子信息设备（机柜）应采用两根不同长度的等电位联结导体就近与等电位联结网格连接。机房四个角的静电地板支撑架应采用不小于6 mm²的铜芯线连接到均压环上。

等电位连接带应与地绝缘悬浮安装。

接地引线与接地极相连之前，宜安装接地连接箱，作为接地阻值的测试点。

 （3）、汇流排施工

在机房设置两块汇流排，规格为80×8mm铜板（两块铜板焊接），长20-30厘米，把汇流排与等电位均压带连接。通过等电位联结导体将等电位联结带就近与接地汇流排、各类金属管道、金属线槽、建筑物金属结构等进行连接。

从上图可以看出，机柜内设备均用接地线缆（4mm2）与机柜内总接地排进行连接，之后总接地点有一根很粗的电缆（10mm2）截面积，直接连接到防静电地板下面的机房环流排，保持与机房处于等电位状态。

例2：线管之间接地跨接：

从上图可以看出，线管与线盒间用管箍紧密结合，线管与线盒、线管与线管见均用接地线缆进行跨接处理。但该处接地线缆跨接过紧，稍显不足。接地线缆规格为2.5mm2

例3：防静电地板与汇流排之间的连接：

 （4）、大楼接地体电阻测试

1）测试步骤

² 检查仪表，确保仪表连线与接地极Eˊ、电位探棒Pˊ和电流探棒Cˊ应牢固接触。

² 仪表放置水平后，调整检流计的机械零位，归零。

² 将“倍率开关”置于最大倍率，逐渐加快摇柄转速，使其达到150r/min。当检流计指针向某一方向偏转时，旋动刻度盘，使检流计指针恢复到“0”点。此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。

² 如果刻度盘读数小于1时，检流计指针仍未取得平衡，可将倍率开关置于小一档的倍率，直至调节到完全平衡为止。

² 如果发现仪表检流计指针有抖动现象，可变化摇柄转速，以消除抖动现象。

2）接地电阻测试要求：

a.交流工作接地，接地电阻不应大于4Ω；

b.安全工作接地，接地电阻不应大于4Ω；

c.直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定；

d.防雷保护地的接地电阻不应大于10Ω；

e.对于屏蔽系统如果采用联合接地时，接地电阻不应大于1Ω。

3)汇流排与接地点进行连接。

如果测试结果满足上面的要求，可将汇流排直接与大楼接地体进行连接。连接采用铜质接地线不应小于50mm²（通常采用2根25mm²铜芯线在地网上取两个不同的接点）。如测试电阻不能满足该要求，则应单独制作接地体。

 （5）、接地体制作

1）当大楼接地不能满足要求时，应单独制作接地体，接地排连接方式见下图：

2）接地排铺设要求：

A.接地体离机房所在建筑物5m 左右设置；

B.在地面挖深约0.8M、长2M、宽2M地沟，如上图所示，在如图所示位置均匀置入9根1.4M长2”镀锌管（入地沟下约600mm），然后在约离地面800mm处、300mm处分别焊接12根40*4镀锌钢板；各接地模块的极芯互相并联或与引下线连接时采用40*4镀锌扁钢焊接。焊接工艺应符合国家相关规范要求。

C.在镀锌板上焊接后引出一根40*4镀锌板，出地面约1M左右作为接地连接、测试点；

D.在地网焊接时，焊接面积应 ≥6 倍接触点，焊接处清除焊渣，且焊点做防腐蚀防锈处理；涂上防锈。

E.土壤采用敷设降阻剂法（撒盐、然后洒水）提高导电性能，使接地电阻 ≤2Ω ；

F.坑槽回填采用导电状态较好的新粘土和降阻剂为填料。回填时应分层操作，回填30厘米，适量加水夯实.

G.接地电阻测试：用地阻仪测量地网的工频接地电阻，以验证地网的设计和施工质量，若未达到预期的指标应及时分析原因和针对原因采取弥补措施。

H.地网连接到机房的接地主干线。

铜质接地线不应小于50mm²（采用2根25mm²铜芯线在地网上取两个不同的接点）。地网到机房的接地线应全线穿管，进入机房连接到均压环上。

（6）、电源防雷器安装

1)电源防雷安装位置

一级电源防雷在机房所属大楼的总配电箱处，

二级电源防雷在机房所在楼层的楼层配电箱处，

三级电源防雷在机房内的配电箱处（如果机房没有配电箱就在UPS市电输入处）。

一级电源防雷器的电源相线线径不小于16mm², 接地线不小于25mm²，

二级电源防雷器的电源相线线径不小于10mm²，接地线不小于16 mm²，

三级电源防雷器的电源相线线径不小于6 mm²，接地线不小于10 mm²。

2)安装顺序：电源防雷器各线路的连接顺序为：①连接接地线；②连接中性线或负极线；③连接相线或正极线。

3)安装要求：防雷器与防雷器之间的间距应大于5米，当不能满足这个要求时应在两级防雷器之间加装退藕装置。