机房防雷接地系统

变电站设备的防雷保护

1．雷电的形成

雷电放电是带电荷的雷云引起的放电现象，在某种大气和大地条件下，潮湿的热气流进入大气层冷凝而形成雷云，大气层中的雷云底部大多数带负电，它在地面上感应出大量的正电荷，这样，雷云和大地之间就形成了强大的电场，随着雷云的发展和运动，当空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度时，就会发生雷云之间或雷云对地的放电，形成雷电。按其发展方向可分为下行雷和上行雷。下行雷是在雷云产生并向大地发展的，上行雷是接地物体顶部激发起，并向雷云方向发起的。

2．变电站的防雷措施

变电站遭受的雷击是下行雷，主要来自两个方面：一是雷直击在变电站的电气设备上；二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。因此，直击雷和雷电波对变电站进线及变压器的破坏的防护十分重要。

(1) 变电站的直击雷防护。装设避雷针是直击雷防护的主要措施，避雷针是保护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接受器。它将雷吸引到自己的身上，并安全导入地中，从而保护了附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。
    装设避雷针时，对于35kV变电站必须装有独立的避雷针，并满足不发生反击的要求；对于110kV及以上的变电站，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可以将避雷针直接装设在配电装置的架构上，因此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。

(2) 变电站对侵入波的防护。变电站对侵入波防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻，目前，FS系列阀型避雷器为火花间隙和非线性电阻，其主要用来保护小容量的配电装置SFZ系列阀型避雷器，主要用来保护中等及大容量变电站的电气设备；FCZ1系列磁吹阀型避雷器，主要用来保护变电站的高压电气设备。

(3) 变电站的进线防护。对变电站进线实施防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。当线路上出现过电压时，将有行波沿导线向变电站运动，其幅值为线路绝缘的50％冲击闪络电压，线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐压要高很多。因此，在靠近变电站的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。如果没架设避雷线，当靠近变电站的进线上遭受雷击时，流经避雷器的雷电电流幅值可超过5kA，且其陡度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。

(4) 变压器的防护。变压器的基本保护措施是靠近变压器安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。
装设避雷器时，要尽量靠近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时，避雷器的接线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样，当侵入波使避雷器动作时，作用在高压侧主绝缘上的电压就只剩下避雷器的残压了(不包括接地电阻上的电压压降)，就减少了雷电对变压器破坏的机会。

(5) 变电站的防雷接地。变电站防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。

3.设备防雷

防止感应雷、侧击雷沿电源线进入机房损坏机房内的重要设备，在电源配电柜电源进线处安装浪涌防雷器。若有金属线缆式的外接网络进线入机房，可采用信息防雷器来连接，并接地。机房线路防雷工程一般要做以下几步：

(1) 在动力室电源线总配电盘上安装并联式专用避雷器构成第一级衰减。

(2) 在机房配电柜进线处，安装并联式电源避雷器构成第二级衰减。

(3) 在机房内终端设备侧，使用三级浪涌保护器构成第三级衰减。知持科技建议使用三级浪涌保护器替代PDU使用。

(4) 机房布线不能延墙敷设，以防止雷击时墙内钢筋瞬间传导墙雷电流时，瞬间变化的磁场在机房内的线路上感应出瞬间的高脉冲浪涌电压把设备击坏。

4.系统接地连接

      接地系统是机房环境的重要组成部分，它不仅直接影响机房通信设备的通信质量和机房电源系统的正常运行，还起到保护人身安全和设备安全的作用。接地系统是由接地体、接地引入线、地线盘或接地汇接排和接地配线组成。接地系统的电阻主要由接地体附近的土壤电阻所决定。如果土壤电阻率较高，无法达到接地电阻小于4欧姆的要求，就必须采用人工降低接地电阻的方法。

接地的种类：

(1) 工作接地：利用大地作为工作回路的一条导线。

(2) 保护接地：利用大地建立统一的参考电位或起屏蔽作用，以使电路工作稳定、质量良好，特别是保证设备和工作人员的安全。

(3) 重复接地：将零线上的多点与大地多次作金属性连接。

(4) 静电接地：设备移动或物体在管道中移动，因摩擦产生静电，它聚集在管道、容器、贮藏或加工设备上，形成很高电位，对人身安全及对设备和建筑物都有危险。作了静电接地，静电一旦产生，就导入地中，以消除其聚集的可能。

(5) 直流工作接地（也称逻辑接地、信号接地）：计算机以及一切微电子设备，大部分采用CMOS集成电路，工作于较低的直流电压下，为使同一系统的电脑、微电子设备的工作电路具有同一"电位"参考点，将所有设备的"零"电位点接于同一接地装置，它可以稳定电路的电位，防止外来的干扰，这称为直流工作接地。防雷接地：为使雷电浪涌电流泄入大地，使被保护物免遭直击雷或感应雷等浪涌过电压、过电流的危害，所有建筑物、电气设备、线路、网络等不带电金属部分、金属护套、避雷器以及一切水、气管道等均应与防雷接地装置作金属性连接。

(6) 等电位连接：在机房防静电地板下，沿着地面上布置40*3紫铜排，形成闭合环接地汇流母排。将配电箱金属外壳、电源地、避雷器地、机柜外壳、金属屏蔽线槽、门窗等穿过各防雷区交界的金属部件和系统(设备的外壳)，以及对防静电地板下的隔离架进行多点等电位接地就进至汇流排。并采用等电位连接线4-10mm2铜芯线螺栓紧固的线夹作为连接材料。同时在机房找出建筑物主钢筋，经测试确与避雷带连接良好，用f14镀锌圆钢通过铜铁转换接头将接地汇流母排与之连接起来。