远离雷击 如何建设网络机房接地系统

作者：酷龙  

    【专稿】目前，随着计算机和网络通信技术的高速发展，计算机网络系统对雷击的防护要求越来越高。由于对雷击的防护措施不力或存在认识上的偏差，往往起不到应有的防护效果，机房遭受到雷击频繁发生。特别是在雷雨季节，计算机网络系统的一些电子电气设备受到雷击的侵害，有些遭雷击而烧毁，造成巨大经济损失。计算机网络系统的防雷防护要引起足够重视，做到有备无患，对防雷设施进行整改，做好整体防护措施，才能更好地维护机房的安全运行。

     关于接地的规范

    国家标准《电子计算机机房设计规范》第四节有如下规定：

     电子计算机机房接地装置的设置应满足人身的安全及电子计算机正常运行和系统设备的安全要求。电子计算机机房应采用下列四种接地方式：

    交流工作接地

    安全工作接地

    直流工作接地

    防雷接地

     交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防防雷接地等四种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻按其中最小值确定；若防雷接地单独设置接地装置时，其余三种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻不应大于其中最小值，并应按现行国标准《建筑防雷设计规范》要求采取防止反击措施。

     对直流工作接地有特殊要求需单独设置接地装置的电子计算机系统，其接地电阻值及与其它接地装置的接地体之间的距离，应按计算机系统及有关规定的要求确定。电子计算机系统的接地应采取单点接地并宜采取等电位措施。

交流工作地

    计算机、网络设备是使用交流电的电气设备，这些设备按规定在工作时要进行工作接地,即交流电三相四线制中的中性线直接接入大地,这就是交流工作接地。中性点接地后,当交流电某一相线碰地时,由于此时中性点接地电阻只有几个欧姆,故接地电流就成为数值很大的单相短路电流。

     此时相应的保护设备能迅速地切断电源,从而保护人身和设备的安全。计算机系统交流工作地的实施,可按计算机系统和机房配套设施两种情况来考虑。如打印机、扫描仪、磁带机等，其中性点用绝缘导线串联起来，接到配电柜的中线上,然后通过接地母线将其接地；机房配套设施如空调中的压缩机、新风机组、稳压器、UPS 等设备的中性点应各自独立按电气规范的规定接地。

防雷接地

    雷电对设备的破坏主要有两类。第一类是直击雷的破坏,即雷电直击在建筑物或设备上,使其发热燃烧和机械劈裂破坏；第二类是感应雷的破坏，即雷电的第二次作用。强大的雷电磁场产生的电磁效应和静电效应使金属构件和电气线路产生高至数十万伏的感应电压，危机建筑物、设备甚至人身安全。

    防雷接地在雷击的情况下，会有很大的电流通过流入大地,雷电流的幅值一般在数kA 至数百kA ，接地极及其附近的大地电位将产生瞬时高电位。如果在防雷接地极较近处有其它接地系统的接地极（接入端）,就会产生干扰。所以,防雷接地与其它接地应严格分开,并保持一定的的距离，一般需大于20m。在雷电频繁区域,应装设浪涌电压吸收装置。

     计算机房如果设在有防雷设施的建筑中,可不再考虑防雷接地。但如果在这种已有防雷装置的建筑物上再架设计算机网络通信接入设备,如卫星接收天线、微波接收天线或红外接收天线等设备，则必须另外敷设通信设备防雷接地。

机房的接地安装

    现行国标推荐计算机机房采用联合接方式，机房联合接地电阻应≤1Ω。首先在机房静电地板下应加做均压环或接地母排，以起到等电位连接作用，并将至少两处从均压环或接地母排连接到机房所在楼层的电气竖井内的接地干线的等电位接地端子板（电气竖井等电位汇集点）上；机房内的工作交流地（N线）、静电地、屏敝地、直流地、安全保护地、防雷地等直接连接到均压环或接地母排上。
机房接地示意图如图2：

    1．机房电源线路防雷接地

    电子信息系统设备配电线路耐冲击电压的类别及浪涌保护器安装位置示意图是以TN-S 配电系统为例，如图3。电源线路多级SPD 防护，主要目的是达到分级泄流。通过合理的多级泄流能量配合，保证SPD 有较长的使用寿命和设备电源端口的残压低于设备端口耐雷电冲击电压，确保设备安全。

    SPD 一般并联安装在各级配电柜（箱）开关之后的设备侧。SPD 连接导线应平直，导线长度不宜大于0.5m，其目的是降低引线上的电压，从而提高SPD的保护安全性能。 逐级可靠启动泄流，确保多级SPD 不出现盲点，达到最佳的能量配合效果。接入机房等电位接地母排，通过它最终接入电气竖井的接地干线。

    2． 天馈线路的防雷接地

    对有卫星天线和无线局域网室外天线，也应有完善天馈线路SPD。接入机房等电位接地母排，通过它最终接入电气竖井的接地干线。

    3．计算机网络系统的防雷接地

    在网络传输线路上，安装浪涌保护器的数量，视其电子信息系统的重要性和使用性而定。对于重要性很高的系统（服务器、交换机、路由器），安装浪涌保护器的级数要由能量配合确认的级数才能达到安全防护；重要性相对较轻的系统安装级数应少，才能达到既安全又经济。

    特别是现在雷电对计算机网络系统的袭击最常见的感应雷引起的经过户外的广域网电话线和架空的无屏蔽层双绞线感应高电压串进楼房内网络的设备，致使网络芯片烧坏。

    信号线路浪涌保护器（SPD）与被保护设备的连接端口有串接与并接之分。由RJ11、RJ45、和其它接口组成的线路应串接安装SPD，仅有接线柱组成的接口应并接安装SPD。接入机房等电位接地母排，通过它最终接入电气竖井的接地干线。

    SPD 的安装连接图如图4所示：

    4．其它接地

    其它的如工作交流地（N线）、静电地（静电地板）、屏敝地（穿管布线金属软管或硬管）、直流地（逻辑参考地）、安全保护地（机壳、机柜）也依样就近接入接入机房等电位接地母排，通过它最终接入电气竖井的接地干线。

    总结：

    防雷与接地系统是信息网络系统不可或缺的基础，企业的信息网络系统设备众多，设备昂贵，若没有完善的防雷与接地的防护，就有可能在雷击，被意外的电气系统故障损毁。这种局面将不是我们所厚意看到的，而且这种事故还在普遍发生而不是意外，所以我们不能掉以轻心。笔者的主板集成的网卡就曾在最近的一次感应雷击中，高电流经过室外双绞线串进，烧毁网络芯片。