数字航道机房中的防雷技术分析实例

王简逸 皮一婧

摘 要：长江武汉航道局辖区航道范围贯穿湖北、湖南两省，长江航道沿线雷电灾害频发，对数字航道的运行构成了严重威胁，本文结合武汉局数字航道机房的建设成果及现代综合防雷技术和经验，分析并总结了机房中常见的雷击方式及具体的防雷实践措施。

关键词：数字机房;接地系统;防雷;维护

1 引言

历年气象资料显示，湖北省年平均雷暴日数为32～47天，属于雷暴活动较频繁地区，防雷也就成为数字机房管理维护的一项非常紧迫的任务。如果防护措施不力，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几十万伏的感应电压，危及建筑物、设备甚至人身安全。因此我们应运用多种手段进行综合性防治，将雷电灾害减少到最低限度，保证设备和人身安全。

2常见的雷电类型及危害

雷电主要是由于云团间或云团与大地间的电场强度达到了空气击穿强度、电位差达到了一定程度（25～30KV/CM）时，发生猛烈放电所致。通常雷击有三种形式：直击雷、感应雷和地滚雷，且它们的危害程度递增。

直击雷顾名思义就是直接打击到物体上的雷电，是雷云与大地上某一点之间发生的迅猛的放电现象，危害主要是击坏放电通道上的建筑物、输电线，击死击伤人畜等。感应雷主要破坏电子设备，一般是由于空中电磁场发生剧烈变化使得在金属导体上感应出一定的感应电压，当这个电压超过电子器件的耐压值很多时，电子元器件就会被击穿或烧毁。地滚雷又称为球状闪电，形成相对较少，主要发生在干燥的平地。习惯于沿着建筑物顶层的排气孔、烟囱等进入机房内，也可以从敞开的门窗进入室内，会引起火灾、爆炸、毁坏室内设备等后果。

3 数字机房防雷系统及设计原则

现代防雷技术强调“全方位防护、综合治理、层层设防”，即综合运用分流（泄流）、屏蔽、均压（等电位）、接地和过电压保护（箝位）等各项技术，构成一个完整的防护体系，以达到最佳防雷效果。

防雷系统设计的基本原则为：

（1）安全可靠：秉持“安全通信，万无一失”和“以人为本”的理念，在施工建设过程中，开展了科学地设计、系统论证以及有效的可行性研究，选择专业的防雷技术方案，最大限度上保障天线及机房设备，尤其是维护人员的人身安全。

（2）技术先进：市面上，防雷产品种类繁多，技术程度参差不齐，需要选择业界成熟的技术产品，当前随着IT技术的不断进步，智能型防雷产品应运而生，为今后防雷更新换代提供更好的选择。

（3）经济合理：为避雷覆盖每一个角落，需要结合整体区域全面规划，降低防雷设备的投入以及长期的维护成本。

4数字机房防雷系统的设计实践

4.1武汉航道局数字机房概况

长江数字航道管理武汉分中心和机房由君安大厦20楼搬迁至武汉航道局机关大楼2楼，因位置调整导致监控中心、机房不符合《建筑物电子信息系统防雷电技术规范（GB50343-2004）》的要求标准，因此需重新设计防雷接地系统。

机房现位于武汉航道局办公楼层，楼层层高3.6m，砼框架现浇梁板，包括中心机房、机房监控室（主控室）、电池间，平面布置如图1所示。

4.2防雷系统的配套设备

局机关机房防雷接地系统须满足如下要求：在进线电缆进输入配电柜端及各配电系统前端设防雷装置，主要设备的输入线末端均安装防雷器。机房施工及室内设备布置时应做好防雷地及防雷引下线的处理和连接。

因此，在建设机房的同时，应严格按照国家《建筑物防雷设计规范（GB50343-2004）》的相关要求，结合地理环境、天线的分布、周围居民楼宇等实际特点，采购比较先进的技术设备，系统化地设计和布置了一套防雷设施和体系。防雷系统的配套设备及材料清单如表1所示：

4.3防雷设备的安装

机房接地系统将首先对原大楼综合接地体进行测试，如满足要求，将直接引入电缆。针对不同的雷击形式，室外和室内相结合，采取了一系列针对性的防雷防御手段和措施。

4.3.1外部直接雷击防护

直接雷击的能量巨大，对设备造成的危害大，根据《建筑物防雷设计规范（GB50057-94）》的要求，利用避雷针和避雷网分流（泄流）技术，将雷电流沿引下线安全地流入大地，防止雷电直接击在建筑物和设备上。具体措施为楼顶部安装避雷针与接地地网，使楼宇、太阳能电池板均在避雷保护范围内。避雷针、接地引下线、接地网应于设备接地点相互连接，接地电阻宜小于10Ω。楼宇外壳与避雷针采用绝缘连接。

4.3.2内部雷电过电压防护

因雷电流有极大的峰值和陡度，会在它周围的空间形成一个强大的交变电磁场，以空间电磁脉冲的形式使机房设备的带电线路上出现感应过电压或感应过电流，从而致使设备遭到损坏。所以对于内部设备，在做好直接雷击防护措施下，还需避免由于感应雷电流而造成设备的损坏，具体措施为：

（1）内部设备进行屏蔽处理，并充分利用设备外部金属机壳，对其进行等电位连接以便设备和四周物体保持等电位，并进行接地处理保护。

（2）采用有线方式传输数据的信号线，应采用镀锌钢管护套后埋入地下敷设，不高空悬挂。

建筑物一般已有接地系统和外部防雷系统，根据《建筑物防雷设计规范（GB50057-2002）》和《计算机房防雷设计规范（GB50174-2000）》的要求，进行检测。

从安全的角度考虑，应尽量放在人们走不到的地方，避免跨步电压的危害。同时还应注意使接地体与金属物或电缆之间保持一定的距离，以免发生击穿事故。

4.4防雷设备的维护

防雷装置的防护效果并不是100%的，其接地电阻會受雷雨季节中土壤的干燥状态影响，因此防雷接地装置必须进行定期检测。

每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。接地网的接地电阻应每年进行一次测量。

5 结语

应用现代防雷技术做好数字机房的防雷保护是机房建设中必不可少的工作。根据数字机房的性能的要求，只有建立多层次的防雷系统，才能确保数字机房安全运行，最大限度地防御和减轻雷电灾害造成的危害和损失。随着现代技术的不断发展，智能化防雷技术将成为必然，今后将进一步加固对机房的保护，最大程度保障机房通信设备安全。

参考文献：

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