數字航道機房中的防雷技術分析實例

王簡逸 皮一婧

摘 要：長江武漢航道局轄區航道范圍貫穿湖北、湖南兩省，長江航道沿線雷電災害頻發，對數字航道的運行構成了嚴重威脅，本文結合武漢局數字航道機房的建設成果及現代綜合防雷技術和經驗，分析并總結了機房中常見的雷擊方式及具體的防雷實踐措施。

關鍵詞：數字機房;接地系統;防雷;維護

1 引言

歷年氣象資料顯示，湖北省年平均雷暴日數為32～47天，屬于雷暴活動較頻繁地區，防雷也就成為數字機房管理維護的一項非常緊迫的任務。如果防護措施不力，強大的雷電磁場產生的電磁效應和靜電效應使金屬構件和電氣線路產生高至幾十萬伏的感應電壓，危及建筑物、設備甚至人身安全。因此我們應運用多種手段進行綜合性防治，將雷電災害減少到最低限度，保證設備和人身安全。

2常見的雷電類型及危害

雷電主要是由于云團間或云團與大地間的電場強度達到了空氣擊穿強度、電位差達到了一定程度（25～30KV/CM）時，發生猛烈放電所致。通常雷擊有三種形式：直擊雷、感應雷和地滾雷，且它們的危害程度遞增。

直擊雷顧名思義就是直接打擊到物體上的雷電，是雷云與大地上某一點之間發生的迅猛的放電現象，危害主要是擊壞放電通道上的建筑物、輸電線，擊死擊傷人畜等。感應雷主要破壞電子設備，一般是由于空中電磁場發生劇烈變化使得在金屬導體上感應出一定的感應電壓，當這個電壓超過電子器件的耐壓值很多時，電子元器件就會被擊穿或燒毀。地滾雷又稱為球狀閃電，形成相對較少，主要發生在干燥的平地。習慣于沿著建筑物頂層的排氣孔、煙囪等進入機房內，也可以從敞開的門窗進入室內，會引起火災、爆炸、毀壞室內設備等后果。

3 數字機房防雷系統及設計原則

現代防雷技術強調“全方位防護、綜合治理、層層設防”，即綜合運用分流（泄流）、屏蔽、均壓（等電位）、接地和過電壓保護（箝位）等各項技術，構成一個完整的防護體系，以達到最佳防雷效果。

防雷系統設計的基本原則為：

（1）安全可靠：秉持“安全通信，萬無一失”和“以人為本”的理念，在施工建設過程中，開展了科學地設計、系統論證以及有效的可行性研究，選擇專業的防雷技術方案，最大限度上保障天線及機房設備，尤其是維護人員的人身安全。

（2）技術先進：市面上，防雷產品種類繁多，技術程度參差不齊，需要選擇業界成熟的技術產品，當前隨著IT技術的不斷進步，智能型防雷產品應運而生，為今后防雷更新換代提供更好的選擇。

（3）經濟合理：為避雷覆蓋每一個角落，需要結合整體區域全面規劃，降低防雷設備的投入以及長期的維護成本。

4數字機房防雷系統的設計實踐

4.1武漢航道局數字機房概況

長江數字航道管理武漢分中心和機房由君安大廈20樓搬遷至武漢航道局機關大樓2樓，因位置調整導致監控中心、機房不符合《建筑物電子信息系統防雷電技術規范（GB50343-2004）》的要求標準，因此需重新設計防雷接地系統。

機房現位于武漢航道局辦公樓層，樓層層高3.6m，砼框架現澆梁板，包括中心機房、機房監控室（主控室）、電池間，平面布置如圖1所示。

4.2防雷系統的配套設備

局機關機房防雷接地系統須滿足如下要求：在進線電纜進輸入配電柜端及各配電系統前端設防雷裝置，主要設備的輸入線末端均安裝防雷器。機房施工及室內設備布置時應做好防雷地及防雷引下線的處理和連接。

因此，在建設機房的同時，應嚴格按照國家《建筑物防雷設計規范（GB50343-2004）》的相關要求，結合地理環境、天線的分布、周圍居民樓宇等實際特點，采購比較先進的技術設備，系統化地設計和布置了一套防雷設施和體系。防雷系統的配套設備及材料清單如表1所示：

4.3防雷設備的安裝

機房接地系統將首先對原大樓綜合接地體進行測試，如滿足要求，將直接引入電纜。針對不同的雷擊形式，室外和室內相結合，采取了一系列針對性的防雷防御手段和措施。

4.3.1外部直接雷擊防護

直接雷擊的能量巨大，對設備造成的危害大，根據《建筑物防雷設計規范（GB50057-94）》的要求，利用避雷針和避雷網分流（泄流）技術，將雷電流沿引下線安全地流入大地，防止雷電直接擊在建筑物和設備上。具體措施為樓頂部安裝避雷針與接地地網，使樓宇、太陽能電池板均在避雷保護范圍內。避雷針、接地引下線、接地網應于設備接地點相互連接，接地電阻宜小于10Ω。樓宇外殼與避雷針采用絕緣連接。

4.3.2內部雷電過電壓防護

因雷電流有極大的峰值和陡度，會在它周圍的空間形成一個強大的交變電磁場，以空間電磁脈沖的形式使機房設備的帶電線路上出現感應過電壓或感應過電流，從而致使設備遭到損壞。所以對于內部設備，在做好直接雷擊防護措施下，還需避免由于感應雷電流而造成設備的損壞，具體措施為：

（1）內部設備進行屏蔽處理，并充分利用設備外部金屬機殼，對其進行等電位連接以便設備和四周物體保持等電位，并進行接地處理保護。

（2）采用有線方式傳輸數據的信號線，應采用鍍鋅鋼管護套后埋入地下敷設，不高空懸掛。

建筑物一般已有接地系統和外部防雷系統，根據《建筑物防雷設計規范（GB50057-2002）》和《計算機房防雷設計規范（GB50174-2000）》的要求，進行檢測。

從安全的角度考慮，應盡量放在人們走不到的地方，避免跨步電壓的危害。同時還應注意使接地體與金屬物或電纜之間保持一定的距離，以免發生擊穿事故。

4.4防雷設備的維護

防雷裝置的防護效果并不是100%的，其接地電阻會受雷雨季節中土壤的干燥狀態影響，因此防雷接地裝置必須進行定期檢測。

每年雷雨季節前應對接地系統進行檢查和維護。主要檢查連接處是否緊固、接觸是否良好、接地引下線有無銹蝕、接地體附近地面有無異常，必要時應挖開地面抽查地下隱蔽部分銹蝕情況，如果發現問題應及時處理。接地網的接地電阻應每年進行一次測量。

5 結語

應用現代防雷技術做好數字機房的防雷保護是機房建設中必不可少的工作。根據數字機房的性能的要求，只有建立多層次的防雷系統，才能確保數字機房安全運行，最大限度地防御和減輕雷電災害造成的危害和損失。隨著現代技術的不斷發展，智能化防雷技術將成為必然，今后將進一步加固對機房的保護，最大程度保障機房通信設備安全。

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