IDC数据中心雷电防护解决方案

IDC数据中心雷电防护解决方案

1、概述：   

IDC数据中心的基础设施系统主要分电源、环境控制、接地与防雷和机房监控管理系统。由于IDC数据中心承载企业、机构的核心业务，重要性较高。因而IDC数据中心一般根据TIA942标准的Tier4和Tier3标准建设，可靠性要求99.999％以上，以保证大部分异常故障和正常维护情况下，数据中心正常工作，核心业务不受影响。

当数据中心机房所在的建筑物附近出现雷雨云时，雷电通过数据中心机房内建筑物顶部的接闪器等泄放雷电流时，也会在内部的计算机及其它设备的电源和网络系统中产生感应雷电流，导致设备的损坏。

因此机房内部通过电源、网络和通讯线路相连接的计算机系统设备，期望通过较为传统的方法：安装避雷针以避免感应雷击的事故是不可能的，其作用是不充分的。只有针对感应雷击损坏设备的特性，采用防范感应雷击的解决方法，才能避免雷电对设备的侵袭。

由于感应雷产生的途径有许多种，在距离带电雷雨云较近所有的金属回路中均会产生破坏性的可能，只是有些的雷电过电压较小，不会对设备产生明显的破坏力而已，但过电压的存在对设备的长期使用的寿命必然产生影响，因此感应雷防范的难度远大于直击雷的防范，而且所需要投入的费用也高于直击雷的防护。

因此作为数据中心机房全面的防护方案，必须充分考虑其设备遭受感应雷侵袭并发生事故的可能性，根据感应雷的特性，加以专项的防护，才能做到充分的防护。

从可能引雷的三条途径：电源系统、网络系统和通讯线路。针对计算机网络设备和通讯的特性、需要的防雷等级程度，选用性价比合适的防雷产品，做到以合理的价格达到充分的防护。确保设备对直击雷和感应雷以及线路操作过电压的全面防护。

数据中心机房系统核心包括：电源系统、环境控制系统、防雷与接地和监控系统等四个部分。

数据中心机房物理基础设施建设方案

2、设计依据：

·此地区的年平均雷暴日

·依据GB 50057-94(2000版)《建筑物防雷设计规范》第六章、防雷击电磁脉冲；第三节、屏蔽、接地和等电位连接第6.3.4条要求：所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZ0A区或LPZ0B区与LPZ1区的界面处做等电位连接；信息系统的各种箱体、壳体、机架等金属组件应建立一等电位连接网络，并与建筑物的共用接地系统连接。内部金属装置与等电位连接带之间的连接导体采用铜材时,最小截面积为6 mm²,采用铝材时, 最小截面积为10 mm²,采用铁时, 最小截面积为16 mm²；铜或镀锌钢等电位带的截面积不应小50 mm²。

·依据GB 50057-94(2000版)《建筑物防雷设计规范》第三章、建筑物的防雷措施；第三节、第二类防雷建筑物的防雷措施要求：每根引下线的接地电阻不小于10欧姆，防直击雷接地装置宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等共用接地装置。

·依据GB50174-93《电子计算机机房设计规范》第六章电气技术：第四节接地要求：第6.4.2条、第6.4.2条要求，采用共用接地时，电阻按各种接地方式的最小值要求。

3、雷害的防护措施：

为了保护建筑物和建筑物内各类设备不受雷电损害或使雷击损害降到最低程度，现在都采取综合防雷。综合防雷设计方案应包括两个方面：直接雷击的防护和感应雷击的防护，缺少任何一方面都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。

IDC数据机房结构图

3.1   直雷击的防护

主要使用避雷针、网、带及良好的接地系统，其目的是保护建筑不受雷击的破坏，给建筑物内的人或设备提供一个相对安全的环境。

3.2   感应雷的防护

·目前，计算机等电子设备受到雷电感应高压损坏主要途径有二种，一是辐射性的感应雷击是强雷电磁场通过辐射或感应造成设备损坏。二是由供电线路、信号线路和控制线路等由各种线路传导进来的感应雷电高压脉冲损坏电子设备的。

因此采取的相应措施为：

·采取电磁屏蔽措施。

·安装浪涌保护器，包括供电系统和信号系统。

·等电位处理。

·良好接地。

4、设计方案：                                                        

4.1   直击雷防护部分

由于雷电泻放存在趋肤效应，建筑外层钢筋泻放的雷电流通常为建筑内部钢筋的数倍。一般机房所在区域跨外部、内部两个钢筋区域，因此各钢筋柱间在雷电泻放时存在较大的电压差，这对精密、贵重设备尤为有害，因此设置均压带均衡各钢筋柱间的电压。通常在机房内沿墙敷设非闭合等电位铜带一周，材料采用-30×3mm紫铜带，用φ8绝缘子作支撑；在各机房内靠近柱子的角位处，分别安装一块等电位汇流排，规格为100×10mm的紫铜板，长30厘米，开凿各机房内的建筑物柱子，利用铜铁接头与柱筋焊接后，与汇流排连接；将各机房内的所有信号屏蔽线槽接与等电位汇流排或等电位铜带连接。另外，将电源PE线、机房内的设备外壳、机架等可导电金属物体就近与汇流排或铜带连接，连接线采用6mm² 多股铜芯线。若机房接地系统的接地电阻大于1欧姆时，还需要在建筑物周围增加接地装置。

4.2   感应雷防护部分

·屏蔽

在主机房，将所有的金属门窗与天花龙骨多次连接，用作电磁屏蔽。

· 等电位处理

机房的防雷措施成功与否不在地网的接地电阻的大小，很大程度上要看等电位连接的程度。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994(2000版)规定，信息系统所有外露导电物应建立等电位连接网络。由于按照规定实现的等电位连接网络均有通大地的连接，每个等电位连接网不宜设单独的接地装置。

基站内各种设备箱体、壳体、机架及各种金属外露物等应采用单点接地。

除了接地，屏蔽在防雷工程中也是很重要的一个环节。使用的带有屏蔽层的天馈线、双绞线等，需要两端或分段做良好接地，确保屏蔽的效果。

1.接地母线排: 提供了一个室内地线汇集点,方便接地引出。

2.接线端子: 连接铜线或其他电缆导体至母线排。

3.两孔接地端子座:用于机架或机柜的一种接地装置。

4.接地跳线:连接机柜、机箱、垫座和机架的绝缘接地母线。

5.机架母线排:巩固机架上和设备的接地排。

6.底座夹接地连接器: 连接底座的接地母线或连接裸地电线作参考信号接地网格。

7.管夹接地连接器:连接金属管接地装置。

8.双耳接地跳线: 用于走线槽或其他设备的接地连接。

·过电压保护

a)在机房的配电箱处安装一个最大放电电流100kA的电源浪涌保护器，型号：DK-380AC100。

b)在数据中心机房电源入端安装一个最大放电电流40kA的电源浪涌保护器，型号：DK-220AC40。   

c)所有UPS和空调输入端加装PDU电源浪涌保护器，根据UPS的数量的位置可选用一组或多组。型号DK-220AC10D。

d)所有监控系统传感器与接入数据处理器端口应加装数据线浪涌保护器，型号：DK-DCM。

e)消防系统传感器入口端，接入数据处理器入口端均应加装数据线浪涌保护器，型号：DK-DCM。

具体措施：

·在机房内光端机、路由器和交换机的电源进线端，安装电源第三级防雷器DK-220AC40(以上设备共用一套防雷插座)，作为以上设备的电源末级防护。

·在机房内程控交换机的电源进线端，安装电源第三级防雷器DK-220AC40，作为设备的电源末级防护。

·在机房的三台服务器电源进线端，安装DK-220AC10b插座式电源防雷器，作为服务器的电源末级的防护。

4.3  网络系统部分

尽管在计算机及交换机等设备的电源外接引入线路已安装了电源防雷保护装置，作为数据中心网络交换机，其自身的引雷途径就有：电源和网络二种，只是进行电源线路的防雷保护是不充分的，必须考虑网络线路主传输线以光纤为主，室内主要将部分双绞线进行屏蔽就行。

具体措施：使用金属走线槽将部分用于传输的双绞线屏蔽。

4.4   监控部分

监控系统和电源系统类似，遭受雷击的主要原因除线路直接遭受雷击外还有建筑物外通过传输线路引入和1公里范围内发生雷击时的感应雷。当雷击发生时，由监控布线传入的雷电流进入传感器设备与终端数据处理设备，可导致传感器与终端数据处理等关键设备损坏。

具体措施：对于枪机摄像机保护，采用DK-DS/m二合一防雷器，对于球机摄像机保护，采用DK-DSX/m三合一防雷器。

4.5   消防系统

消防系统与监控系统类似，由烟雾等传感器布线传入的雷电流进入传感器设备与终端数据处理设备，可导致传感器与终端数据处理等关键设备损坏。

具体措施：对于消防系统传感器的保护，采用DK-DCM。

5、工程量总汇

工程量总汇表

6、施工说明

·电源浪涌保护器和信号浪涌保护器的安装按照相关规定以及设计的安装示意图连接。配电柜和机架上电源、信号浪涌保护器安装用导轨或机柜固定安装，信号浪涌保护器要按照编号做好纪录，做到规范、美观。

·机房内采用40×4 的铜排沿着围墙距离地面30cm的位置围成一圈，且在不同的位置至少两点与建筑物的主筋柱子做完好连接，保证接地系统畅通。

·机房的接地汇流排直接安装在金属构架上，用不小于16mm2的多股铜导线连接到机房的接地汇流排上，机房内设备金属外壳、浪涌保护器的地线、机架、金属门等都要与接地汇流排做良好连接。

7、保证质量安全文明施工措施

7.1 施工质量管理

7.1.1 施工质量符合规范要求；

7.1.2 严格按公司制定的工程质量管理制度实行自检，互检和复检的方法，具有实测数据和签证手续，分项分部交工验收都必须具有完整的质量资料(包括各工序安装测试记录)；

7.1.3 设备、材料采用设计指定产品。材料均需有质量合格证，并对品种、数量、外观、出厂日期等进行验收，如有异议应会同有关部门签订后方能发放施工；

7.1.4 严格操作规程，按工艺要求施工。修改、变更设计和材料代用应事先向有关部门请示，办理有关认可后方能施工；

7.1.5 对参加施工人员进行质量教育，增强施工管理人员、工人的质量意识，下达班组任务单时要有质量、安全指标，做到质、安与经济挂钩，并制定奖罚措施；

7.1.6 工地定期进行质量安全例会和坚持自检制度；

7.1.7 施工过程中，施工员应做好施工日记，班组长做好安装原始记录，技术人员作好检查验收记录和整理好有关技术资料并保存完好。

7.2 安全施工措施

7.2.1 建立安全生产教育，检查制度，强化安全意识，加强职工的安全技术教育，认真执行国家有关安全规程；

7.2.2 建立施工现场管理制度；

7.2.3 建立机械、电气安全生产管理制度，所有施工、用电设备均作好接地保护，手持电动工具要设漏电保护开关，使用前应检查机具是否良好，以防发生意外事故。

7.2.4 建立治安、防火、防爆制度，加强仓库、设备、材料管理，作好防火防盗措施。现场工具房和材料仓库要搞好环境卫生，材料堆放要排列整齐。节假日应将贵重机具和材料集中负责保管，加强值班等措施。

7.3 文明施工措施

7.3.1 施工队须提前与客户取得联系，并征得同意方可进场施工，工地每天收工时与相关工作人员交代清楚，完成一个阶段的任务后，离场须通知现场的工程负责人；

7.3.2 遵守客户的管理制度，施工队进出施工现场时应填写进场相应的记录等；

7.3.3 与客户保持良好关系，对在施工中遇到涉及的问题时，尽最大的可能与客户协调解决。

8、售后服务及质量保证                                             

·本工程中所使用的浪涌保护器件，从工程验收合格之日起一年内免费保修， 超过保修期两年内维修只收取工本费，终身负责维修。

·防雷系统工程实施后，提供“一年免费现场技术支持、终身免费技术咨询”。

·防雷工程验收合格后两年内，将定期于每年雷雨季节来临之前免费上门检测一次，以确保机房防雷系统处于正常工作状态。

保修期内，若防雷系统出现故障，公司技术人员在接到通知后的24小时内赶到现场。