1、 *弱电及机房建设系统整体解决方案二六年十月*弱电及机房建设系统整体解决方案- 2 *发展有限公司目 录第一章：综合布线 51网络工程系统设计 .71.1 网络工程范围的定义 71.2 网络工程的分析与设计 81.3 网络规划 101.4 安装设计 101.5 招标、施工和验收 101.6 网络的使用和教育培训 111.7 网络传输介质 111.7.1 双绞线 121.7.2 同轴电缆 121.7.3 光缆 131.8 网络接口卡的选择 131.9 配套产品的订购 142.设备间设计 .143.水平干线设计 .154.垂直干线设计 .165.具体实施方案 .166.结构化布线背景 .176.1
2、 寿命期比较 176.2 网络投资 176.3 建筑物内人员的移动 176.4 网络故障损失 177.结构化布线系统的特点与优势 .187.1 结构化布线系统特点 187.2 结构化布线系统优势 188.元器件选择 .199.设备示意图 .19*弱电及机房建设系统整体解决方案- 3 *发展有限公司10.布线费用 .2110.1 整体弱电预算 2110.2 预计布线工期 21第二章：防雷系统 221.雷电危害概述 .221.1 雷电形成原因及对设备危害 .221.1.1 雷电是怎样形成的 221.1.2 雷云的形成 221.1.3 雷云放电 .241.2 直击雷与感应雷的概念 .252. *机房
3、雷害分析 272.1 直击雷的危害 .272.1.1 直击电压 .272.1.2 感应过电压 .272.2 配电网、计算机网络、通信系统暂态过电压的产生及危害 282.2.1 配电网中暂态过电压的产生 .282.2.2 用电系统中暂态过电压的危害 292.2.3 计算机网络及通信系统中暂态过电压的产生及危害 303.防雷原则 .303.1 *的中心机房的防雷原则 304.设计依据 .314.1 防雷标准 314.2 防雷要求 315.接地系统 .325.1 接地总述 325.2 机房接地及等电位连接 336.内部防雷系统 .346.1*的机房防雷 346.2 特别提示及建议 35*弱电及机房建
4、设系统整体解决方案- 4 *发展有限公司7.防雷配置 .357.1 信息机房防雷预算 357.2 预计布线工期 .35第三章：机房建设 361.工程概况 .361.1 工程概况 .361.1.1 设计内容 361.1.2 功能间划分 361.1.3 主要装修材料 361.1.4 设计依据 372.机房装饰方案 .372.1 设计的主导思想 .372.2 平面功能布局 .382.3 装饰特色描述 .382.4 装饰材料选用 393.电气系统 .413.1 电气系统 .413.2 配电系统概况 .413.3 电气安全措施 423.3.1 人员设备用电的安全措施 423.3.2 供电安全措施 .42
5、3.3.3 数据安全措施 .423.3.4 照明系统设计 .434.空气调节系统 .444.1 系统选择 .444.2 负荷计算 444.3 空调设备选型 455.机房防静电配置 .455.1 防静电系统配置清单 .45*弱电及机房建设系统整体解决方案- 5 *发展有限公司5.2 吊顶清单 .465.3 预计布线工 期 .466.机房设备选择6.1第一章：综合布线当今社会，信息已成为一种非常关键性的资源，它必须精确、迅速地传输于各种通讯设备、数据处理设备和显示设备之间。由于这一原因，公司、企业、政府部门都会要求以最快速度对这些通讯及信息系统进行调整和改进，并根据需要配置成各种不同的结构。而在国
6、内，既便是在一些新设计的建筑物内，往往仍沿用过去的那些布线技术，致使各种系统的布线无法兼容，难以适应新技术的发展，且管线拥挤不堪，而配线上的投资往往是重复的。这种情况，还会随着公司、企业、政府部门的扩大、设备的更新、人员的变动、办公环境的变更，而变得越来越糟。任何的增添、变动，都可能会引起全局的变动，不但影响员工的工作效率，对公司、企业、政府部门的运营也产生不良的影响。尤其是随着 ISDN(综合业务数字网)的出现、应用、推广，原来使用的布线系统将无法满足要求。因此，寻求一种更合理、更优化、弹性强、稳定性和扩展性好的布线技术，已成为当务之急。它不但能够满足现在的需求，更重要的是迎接未来对配线系统
7、的挑战。结构化布线系统正是在这种背景下推出并被广泛接收的一种布线技术，它能够以一次性的布线投资，解决今后相当一段时间内的所有布线问题。近年来，信息处理系统发展迅速，对信息传输的快速、便捷、安全性和稳定可靠性要求高。在新建写字楼中，所建网络要求对内适应不同的网络设备、主机、终端、PC 及外部设备，可构成灵活的拓扑结构，有足够的系统扩展能力，对外通过与国家公网与外部信息源相连，组成全方位多通道的信息访问系统。总之，既要适*弱电及机房建设系统整体解决方案- 6 *发展有限公司应当前信息处理的需要，又充分考虑到信息系统未来的发展趋势。这样的结构化布线系统将具有以下特点： 实用性：实施后的楼宇自动化系统
8、及其所有的子系统的通讯线路和接口都满足国际标准。具有良好的用户使用界面，并且网络管理功能完善、使用方便。 模块化：所有用于连接设备的适配件都是积木式的标准件，不需要掌握很多有关这些领域的专门知识，就能够连接这些设备。 扩展性：由于系统的所有基础设施（材料、部件、通讯设备）都采用国际标准，因此，无论计算机设备、通讯设备、智能控制设备随技术的发展，将来都可能很方便地将其连接到楼宇自动化系统中去。 可靠性：系统中的各个部分都采用高质量的材料、组部件设备实现，并谨慎施工和测试，以保证系统的各个环节都是可靠的。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 7 *发展有限公司1网络工程系统设计计算机网络工程系统设计
9、的目的是确保工程的顺利进行,也是工程成功的第一步。网络工程系统设计工作的步骤如下:1.1 网络工程范围的定义一个单位或一个部门在建设计算机网络时,总有自己的目的,也就是要解决的问题。用户的问题往往是实际存在的问题或某种要求。专业技术人员应用网络工程的语言描述用户的要求,使用户理解所做的工程。建议做法如下:1.1.1 确定用户需要的服务器容量,并估算该部门的信息量,以确定合适的服务器。1.1.2 确定网络操作系统。1.1.3 确定网络服务软件,如 E-mail 等。1.1.4 了解地理布局,工程施工人员必须到现场察看大厦的地理位置及布局,其中要注意: 用户数量及其位置。 任何两个用户之间的最大距
10、离。 在同一栋楼内,用户之间的从属关系。 楼与楼之间的布线走向及楼层内的布线走向。 有什么特殊要求或限制。 HUB 供电问题与解决方式。 对工程施工材料的要求。1.1.5 了解用户设备的类型。确定用户数、目前个人计算机的数量、将来最终配置的个人计算机数量、需配置的设备及数量等。1.1.6 了解网络服务范围 数据库、应用程序共享程度。 文件的传送存取。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 8 *发展有限公司 用户设备之间的逻辑联接。 网络是否互联(联接 Internet 与否?)。 电子邮件。 多媒体服务的要求。1.1.7 确定通信类型,是否包括数字、视频或语音(电话)信号。1.1.8 确定网络拓
11、扑结构。选用星型结构、总线结构或其它网络拓扑结构。1.1.9 网络工程经费预算,包括以下几项费用: 设备(软件及硬件)费用。 网络工程材料费用。 网络工程施工费用。 安装、测试费用。 培训与运行费用。 维护费用。1.2 网络工程的分析与设计对网络工程进行分析和设计时应注意以下几点:1.2.1 选用成熟的产品 选用成熟的产品可以减少开发时间,用户能够得到长期的支持, 且价格便宜,并有完备的技术资料。1.2.2 选择厂家与施工单位 制定功能需求说明书(供厂家、施工单位用)。 厂家、施工单位投标竞选。 评议标书(投标单位进行答辩)。 签定合同。 保证售后和施工后的服务支持。*弱电及机房建设系统整体解
12、决方案- 9 *发展有限公司1.2.3 网络工程工作清单 微机、服务器、UPS 清单。 网络设备材料清单。 施工工程材料费清单。 网络工程施工费用清单。 网络工程施工进度表。另外,在设计一个网络工程时,还必须考虑以下几个问题:1.2.3.1 网络系统使用什么样的软件?网络使用的重点是什么(办公自动化、文件传输、电子邮件等)?与 Internet 有什么联系?要根据业务需求,选择一个符合用户业务需求的软件和网络体系,做好网络规划。1.2.3.2 网络的用户个数。用户分布状态如何?各业务部门与网络之间的关系如何规划?1.2.3.3 设备的需求分析。 选择 Ethernet、TokenRing 还是
13、 Arcnet 网络产品? 原有设备(如 PC286、PC386、PC486 及打印机)需做何改变? 需要新购什么样的设备? 网上需要共享的资源、服务器的选择和分布。 局域网与远程网或其它网络怎样联接?又需要购买什么设备? 网络布线计划。布线配置必须有详细的网络节点图及设备安装地点。 经费预算。 今后的扩展计划。1.2.3.4 信息安全性。信息的备份系统、保密系统及计算机病毒的防范。1.2.3.5 网络管理。网络管理分为人工管理和智能型网络管理。人工管理需要一个网络管理者,专门负责整个网络的运行、维护、规划以及不同网络的协调。智能型网络管理,需要购买网管软件。*弱电及机房建设系统整体解决方案-
14、 10 *发展有限公司1.3 网络规划在进行网络规划时,必须依照原先确定的目标,在以下几个方面做出决策 网络系统和硬件结构的评估和选择。 网络操作系统的评估与选择。 网络应用软件的评估与选择。1.4 安装设计在完成规划工作后,要考虑安装设计。综合使用网络用户的业务和环境位置,进行初步的布线结构设计。1.5 招标、施工和验收在网络工程招标时,应慎重选择经验丰富、售后服务良好的厂家。现在各种各样的公司很多,选择厂家时主要看以下方面: 厂家的技术力量及技术支持水平。 做过的工程及其效果。必要时可进行实地考察。 服务质量(包括维护服务)。 价格。 厂家在理论研究和应用方面具有的特色。1.6 网络的使用
15、和教育培训网络系统建成后的首要任务是使用。一个网络系统建设的成功与否,主要看用户的使用情况。使用前需经过教育培训。培训一般分为四种情况: 管理阶层的培训(领导层)。 管理人员的培训。 网络软件开发人员的培训。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 11 *发展有限公司 一般用户的培训。1.7 网络传输介质在完成了计算机网络的设计,并确定了网络拓扑结构后,要请资深的专家予以确认。国际标准化组织 ISO 提出的 IEEE802.3、802.4、802.5 标准协议支持不同的介质访问控制方法,一般说来不同的介质访问控制方法适用于不同的网络拓扑结构。具体而言,802.3、82 .4 标准协议适用于总线型局
16、域网络,而 802.5 适用于环型局域网络。传输介质的选择和介质访问控制方法有极其密切的关系。传输介质决定了网络的传输速率、网络段的最大长度、传输可靠性(抗电磁干扰能力)、网络接口卡的复杂程度等,直接影响网络的建设成本。随着多媒体技术的广泛应用,宽带局域网支持在同一传输介质中传输数据、图像和声音,它是今后局域网应用的一个重要发展方向。网络传输介质的选择就是在(屏蔽)双绞线电缆、基带同轴电缆以及光缆中,根据性能价格比要求进行选择,以确定采用的传输介质和介质访问方法。1.7.1 双绞线 双绞线的传输速率比较高,能支持各种不同类型的网络拓扑结构,控制共模干扰能力强,可靠性高。双绞线有屏蔽和无屏蔽两类
17、。目前,一般用户都喜欢选用四对线的双绞线(每对双绞线在每英寸中互绞的次数不同,互绞可以消除来自相邻双绞线和外界电子设备的电子噪音)。使用双绞线作为基带数字信号的传输介质的成本较低。但双绞线受网段最大长度的限制,只能适用于小范围的网络。双绞线以太网有 10BASE-T 和100BASE-T 等。如 10BASE-T 的双绞线一般最大长度为 100 米双绞线的每端需要*弱电及机房建设系统整体解决方案- 12 *发展有限公司一个 RJ45 接头,各段双绞线通过 10BASE-T 中继器互联,10BASE-T 中继器可以利用收发器电缆联到以太网上。1.7.2 同轴电缆同轴电缆抗干扰能力优于双绞线,且价
18、格适中,使用中继器可联接大范围的局域网络,在局域网中较为常见。1.7.2.1 用于计算机网络的同轴电缆有二种形式在基带同轴电缆中,10BASE5 是一种原始的 IEE8 02.3 标准粗同轴电缆,其直径为 10mm,阻抗为 50 欧姆;10BASE2 是 IEEE802.3 标准的一个补充其阻抗也为50 欧姆,较细,在布线转角处易于转弯,并可以直接连接到机箱中,铺设灵活方便。但由于 10BASE2 较细,信号衰减较大,抗干扰能力较低,适用于分接头较少的小范围局域网。1.7.2.2 用细以太网电缆时应注意以下规则 最大段数(由中继器联接的物理网络数)为 5。 段的最大长度为 185 米,即 60
19、7 英尺。 电缆的最大长度(即所有段的总长度)为 3035 英尺。 联接站点的最大数目为每段 30 个或总共 142 个(对于中继器联接的两个段,中继器也算一个站点)。 T 型联接器之间的最短距离为 1.6 英尺。 段的两端必须加终结器,一个端点还必需接地。 使用粗以太网电缆时应注意以下规则: 最大段数(由中继器连接的物理网络数)为 5。 段的最大长度为 1640 英尺。 电缆最大总长度(即所有段的总长度)为 8200 英尺。 联接的最大站数为每段 100 个或总共 492 个。 收发器间的最短距离为 8 英尺。 段的两端必需用终结器,一端还必须接地。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 13
20、*发展有限公司 收发器电缆不可超过 165 英尺。 在网络设计过程中,选择传输介质时,还要考虑设定的站点总数。1.7.3 光缆光缆是利用全内反射光束传输编码信息。它的特点是频带宽、衰减小、传输速率高、传输距离远、不受外界电磁干扰,但价格昂贵,而且用于光缆的端接器价格高,操作技术比较复杂。近来随着 Internet 的应用和 ATM 技术的发展,有不少智能大厦采用光缆方案 FDD I),它能以较小的代价,迅速向 ATM 过渡。1.8 网络接口卡的选择由于不同的网络接口卡支持不同的网络拓扑结构,产生的网络性能也不完全相同,因此在确定了网络拓扑结构以后,选择网络接口卡就成为一个很重要的问题。对于总线
21、型拓扑结构,可选用支持主机 16 位 ISA 总线的 NE-2000 或支持 32位 EISA 总线的 N- 3200 的 Novell 网络接口卡。市场上流行多种接口卡,选择时应注意工作站是 16 位还是 32 位的。对于环型拓扑结构,可选用 3COM 公司的3c503、3c507、3c523 等。也可选 IBM 的产品。目前市场上有 8 位、16 位和 32位的接口卡,它们是根据不同机型设定的。市场上销售的网卡是由不同的厂家生产的,但其中大多数是兼容的。如果用户设计的是高速光纤系统,那就必须使用同一厂商的网卡。1.9 配套产品的订购配套产品主要包括 HUB、机柜、线缆、使用工具等。*弱电及
22、机房建设系统整体解决方案- 14 *发展有限公司2.设备间设计设备间是公用设备的存放场所,也是日常管理设备的地方。在设计设备间时应注意:2.1 设备间应设在干线综合体的中间位置。2.2 应尽可能靠近建筑物电缆引入区和网络接口。2.3 设备间应放在服务电梯附近,便于装运笨重设备。2.4 设备间的室内温度应保持在 1827,相对湿度应保持在 30%55%,而且要24 小时不间断;室内无尘土,通风良好,要有较好的照明度;要安装符合机房消防规范的消防系统;使用防火门,墙壁使用阻燃漆;提供合适的门锁,至少要有一个安全通道。2.5 防止可能的水灾(如暴雨、自来水管暴裂)带来的损害。2.6 防止接近易燃、易
23、爆物品和电磁场,以防止干扰。2.7 设备空间(从地面到天花板)应保持 2.55 米高度的无障碍空间。门的大小为2.1 米高宽 90 厘米,地板承重能力不能低于 500 公斤/平方米。2.8 因此,设备间设计必须把握下列要素: 最低高度。 房间大小。 照明设施。 地板负重。 电气插座。 配电中心。 管道位置。 楼内气候控制。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 15 *发展有限公司 门的大小方向和位置。 端接空间。 接地要求。 备用电源。 保护设施。 消防设施。3.水平干线设计水平干线的设计涉及到水平子系统的传输介质与部件集成。水平干线设计的主要内容包括:3.1 确定线路走向 确定线路走向工作一般
24、由用户、设计人员和施工人员到现场观察,根据建筑物的物理位置和施工的难易程度来确定。3.2 确定信息插座的数量与类型 一般在总体设计时确定信息插座的数量、类型和电缆的类型、长度。但在定购信息插座时要计算准确,并留有一定的余地。主要是考虑产品的质量及施工人员的误操作两方面的影响。定购信息插座时,一般要求:定货总数=总数+总数3%。3.3 确定电缆的类型和长度 定购电缆时,必须确定介质布线方法和电缆走向,确认服务器与接线间距离,并留有端接容差。3.4 定购信息插座和电缆 定购电缆的计算公式为:定货总量(长度 m)=所需总长+所需总长10%+n6 其中:所需总长是指 n 条布线电缆所需的理论长度,所需
25、总长10%为备用部分,n6 为端接容差。定购双绞线时一般以箱为单位订购,每箱双绞线长度为 305 米。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 16 *发展有限公司4.垂直干线设计垂直干线是建筑物内部的传输电缆,它把各个服务接线间的信号传送到设备间,直至最终接口,再传往外部网络。它必须既满足当前的需要,又适应今后的发展。垂直子系统包括4.1 供各条干线接线间之间的电缆走线用的竖向或横向通道。4.2 主设备间与计算机中心间的电缆,设计时要注意 6 点: 确定每层楼的干线要求。 总结整座楼的干线要求。 确定从楼层到设备间的干线电缆路由。 确定干线接线间的接合方法。 选定干线电缆的长度尺寸。 确定敷设时附
26、加横向电缆的支撑结构。5.具体实施方案5.1 主体楼为九层建筑，分别在二层、五层与八层设置弱点机房，通过非屏蔽五类双绞线连接到核心交换机上。5.2 根据提供的办公人员分布情况，办公信息点为 150 个，平均分配到每个楼层中，每层约为 17 个办公信息点，每三层的线路汇聚到中间楼层的弱电间中，使用 3 台 24 口交换机或 2 台 48 口交换机即可。5.3 考虑到财务专用与防汛专用设备，根据实际情况再做安排，在保证正常使用的情况下，安排到最近的一个弱电间中即可，以便工程的施工方便。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 17 *发展有限公司6.结构化布线背景6.1 寿命期比较软件 ：18 个月PC
27、 微机 ： 2 年主机 ：10 年布线系统：16 年建筑物 ：50 年可见布线系统的寿命期是唯一与建筑物寿命有可比性的。6.2 网络投资布线系统可以支持并且是几乎所有网络设备运作的基础，而成本大约只占网络总投资的 10%。6.3 建筑物内人员的移动增加、移动和改变是不可避免的。如果未使用结构化布线系统则影响工作效率。结构化布线系统则可以使增加、移动和改变迅速而有效。6.4 网络故障损失网络故障的损失在每小时 1,000 美元至 50,000 美元不等。而每年平均会发生20 次网络故障，其中 70%是由布线系统引起的。一个稳定可靠的布线系统是至关重要的。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 18
28、*发展有限公司7.结构化布线系统的特点与优势7.1 结构化布线系统特点 系统化工程-结构化布线是一套完整的系统工程,包括传输媒体（双绞线(铜线)及光纤） ，连接硬件（包括跳线架、模块化插座、适配器、工具等）以及安装、维护管理及工程服务等。 模块化结构-结构化布线系统的设计使得用最小的附加布线与变化(如果需要的话)就可实现系统的搬迁、扩充与重新安装。 独立于应用-作为 CCITT 七层协议中最底层的物理层，结构化布线系统构成了某种基本链路，象一条信息通道一样来连接楼宇内或室外的各种低压电子电气装置。这些信息路径提供传输各种传感信息及综合数据的能力。 灵活方便性-结构化布线系统的设计同时兼容话音及
29、数据通信应用。这样一来减少了对传统管路的需求，同时提供了一种结构化的设计来实现与管理这一系统。1.5 技术超前性-结构化布线系统允许用户有可能采用各种可行的新技术。这是因为结构化布线系统独立于应用，并能对未来应用提供相当的余度。7.2 结构化布线系统优势 经济性使用结构化布线系统意味着用初期的安装花费来降低整个建筑永久的运行花费，从而取得良好的远期经济效益。 高效性不断增长的建筑物运行花费是各种楼宇管理系统的主要关注点。安装结构化布线系统系统可以降低这种花费。这是因为结构化布线系统的高效性使对用户的需要快速做出反应成为可能，同时花费较少。 便于重新安装结构化布线系统既可以安装在全新的建筑物中，
30、又可用于对现存建筑的网络更新。如果选用了结构化布线系统，那么不管是现在还是将来，它都能对建筑物内的环境提供完全的兼容支持。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 19 *发展有限公司 低廉的运行花费利用结构化布线系统工程化建筑的模块化与灵活性可以大大降低运行花费。结构化布线系统是一种节省运行花费的系统，这些运行花费包括楼宇或建筑群中人员与设备的增加与重新安置，以及占用者不断变化的需求等方面所带来的花销。布线系统是整个信息系统的基础：如果说信息系统是智能建筑的灵魂，那么布线系统就相当于信息系统的神经。因此，可以说布线技术的选择和布线系统的设计就决定了整个大楼的信息系统的生命力，它将关系到大楼三十年甚
31、至五十年的使用效果。8.元器件选择 信息插座：双孔信息插座、国际标准 RJ45 接口 传输介质：五类屏蔽双绞线 配线单元：壁挂式机柜 交换设备：千兆交换机*弱电及机房建设系统整体解决方案- 20 *发展有限公司9.设备示意图现况： 大厅面积为 4500 平米 入驻办公单位为 23 个 办公人员为 100 个坐席 大厅分为 3 层楼 办公人员分布为 2 层和 3 层三分之一面积，其他为办公室：根据资料现有信息点为 100 的现况，推荐在各楼层设置接入层交换机配备机柜，接入层交换机通过千兆光纤直接连接到核心交换机机房。二层弱电中心机房一层弱电 三层弱电防汛专用财务专用*弱电及机房建设系统整体解决方
32、案- 21 *发展有限公司10.布线费用10.1 整体弱电预算 考虑经济、实用、便于管理与维护的前提，推荐使用千兆交换机，楼层间使用光纤直连。10.1.1 网络布线预算序号 产品名称 单价 数量 单位 合计（元） 备注1234567891011121314151617 小 计18 施工费19 总 计10.2 预计布线工期根据办公人员分布情况，不出现不可抗拒的自然灾害或人为破坏的情况下，施工周期为 10 个工作日。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 22 *发展有限公司第二章：防雷系统1.雷电危害概述雷电灾害是严重的自然灾害，对机电设备的威胁极大。随着计算机信息网络系统、现代化通信、高科技电子等
33、设备的广泛应用，雷击造成系统中断，信息丢失，设备损坏的事故逐年增多。所造成的经济损失也越来越大。轻者部分设备被雷电击坏，系统丧失部分功能；重者全系统瘫痪；更有甚者，因系统频繁遭受雷电侵扰，系统不能正常运行，全部系统功能尽失，造成无可弥补的经济损失。给人生安全也带来极大隐患。1.1 雷电形成原因及对设备危害从根本上下手，我们要研究电子系统的雷电防护，首先应对雷电的形成、雷电的活动强度等有关知识有所了解，同时还应弄清楚雷害究竟是通过那些渠道、途径侵入计算机系统的，才能有针对性的采取相应的防护措施，预防雷害的侵入，然后还应了解被保护的对象计算机系统的基础耐雷能力，这样才能使我们的防护措施达到更高的防
34、护水准。下面让我们就这些问题做逐一的讨论。1.1.1 雷电是怎样形成的雷电是一种自然环境条件下人们常见的一种气象现象。耀眼的闪光、沉闷的雷声，以及雷电对大自然造成的巨大破坏。这些雷电现象的表征，是人们对雷电现象的感性认识。这一自然现象曾经使人们困惑不解，但人们一直试图了解和解释这一现象，直至 1749 年美国科学家富兰克林经过科学研究，特别是著名的“风筝试验”后，确定和证实雷闪的电本质之后，才奠定了现代防雷科学技术发展的基础，开始了人类以科学方式致力于雷电现象机理及防护技术的研究。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 23 *发展有限公司1.1.2 雷云的形成雷云的形成过程为：由于大气层中温度、
35、压力的变化使大气中的水分子遇冷凝结成小水滴，无数个小水滴大量积聚便形成了积雨云。在积雨云的形成和运动过程中由于起电则成为了雷雨云。关于积雨云起电的机理有多种解释理论，如辛普森的水珠分裂学说是这样解释积雨云的起电过程：“积雨云中的水滴在高速气流中作激烈运动，分裂成为一些带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒，后者被上升气流带上高空浮于云上部，前者则沉于云层底部，这样正负两种电荷在云层中被分离而分布在上下两层，这就是 90%雷云下部带负电的原因。其它的解释理论如：威尔逊的静电感应学说、沃克曼的相变学说、雷纳德的冰的温度梯度学说等等，都能各自解释积雨云带电形成雷云这一过程。由雷云进而产生的雷暴按其发生的
36、原因可分为好几种，主要的有三种，实际上的雷暴，其发生的原因不是单纯一种，而往往是几种成因的复合作用。下面我们重点介绍主要的三种雷暴和其成因： 峰雷暴峰雷暴是指在两个大气团相对运动时，在其分界面上，也就是在冷气团和暖气团相遇的峰面上发展起来的雷暴。峰雷暴能使相关地区的天气发生急剧变化。峰雷暴又分为冷峰雷和热峰雷。冷峰雷暴是由强大的冷空气侵入暖湿空气下面、排挤抬升了暖湿空气，暖湿空气在被抬升至一定高度后变化形成了雷云，由于冷空气往往来势凶猛，所以冷峰雷暴是雷暴中最强烈的一种，这种雷暴一般是在沿着冷暖空气交界处，即峰面好几百公里宽的带形地区发展，其最高移动速度可达 100 公里/小时左右。热峰雷暴则
37、是由于暖空气主动侵入冷空气地区，逐渐升到冷空气的上边形成淡薄的雾状，然后变成棉花似的云团，最后逐渐发展成积雨云。若天气炎热而空气中的水分很多，则强烈的潮湿气流上升到 25公里高空时便形成积雨云。由于云中水气冷凝时放出的潜热很大，致使上升气流仍比周围空气热。积雨云继续发展最后变成巨大的浓积雨云直至形成雷云。但是热峰峰雷暴的发展一般情况下要比冷峰雷暴的发展要相对缓和的多，并且很少会发展成强烈的雷雨。 热雷暴热雷暴多发生在夏季，由于夏季强烈的日光照射，地表面附近的空气被晒*弱电及机房建设系统整体解决方案- 24 *发展有限公司热后便形成上升气流而形成热雷云，热雷暴经常伴随有暴雨，持续时间短，并带有区
38、域性。 地形雷暴其为由于地形的影响而产生的雷暴。在地形起伏较大及海边的山地，暖湿空气随地形抬升时形成的雷云。1.1.3 雷云放电雷云放电时由于正负电荷的中和而产生了耀眼的闪光，放电时强大的电流迅速加热了周围的空气，并使其猛烈膨胀而发出震耳欲聋的声音，这也就是在雷暴发生时我们看到的闪电和听到的雷声。雷云放电又分为云中闪击和云对地的闪击。云闪为分云内放电和云间放电，云闪发生的概率比地闪大的多，但因它发生在数千乃至数万米的高空，因此对地面设备相对造成灾害性影响要小，为此我们着重考虑地闪的影响。所谓地闪就是雷云对大地的放电。地闪的发生和发展可分为四个阶段，即：云中放电、对地先导、定向闪击和回闪。地闪发
39、生前，雷云中放电频繁，云中的闪光和地面的场强变化显著，云中放电造成了云中电荷的重新分布和电场的畸变，当雷云近地端，电荷密集处电场强度达到一定限度时(25-30KV/cm)，雷云就开始了对地的先导放电，对地先导放电的顶端接近地面时，就会激发起大地上的感应电荷从地面的突出部分向上的“迎面先导” ，一但当雷云对大地的先导放电与大地的“迎面先导”会合时，那么它们之间的强烈的电离通道就已形成，放电就变成了定向闪击，定向闪击总是沿最短的路径进行的，这是因为雷云对地先导放电的同时，大地的感应电场被激发开始向上发出一道“迎面先导”与之衔接，当雷云的先导放电距地面 50100 米时，(我们一般称先导放电在这个高
40、度的最前端叫做定位高度)。雷击点就选择趋向于电场强度最大且升起迎面先导的地方完成闪击放电。为此地面上比较突出的地方和导电良好之处，在这时都要比周边各处的电场强度大得多，且聚集着更多的电荷，从而成为了雷击的主要目标，如：山顶、高塔、高大的建筑物、旷野中的孤立大树、房屋的尖顶及屋檐，甚至一片导电不甚良好的地域中局部有部份导电良好的地点都容易遭受雷击，这就是我们常说的雷击有选择性的道理。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 25 *发展有限公司雷电的破坏作用的具体表现为：强大的电流、炙热的高温、猛烈的冲击波、剧变的磁场和强烈的电磁辐射等物理现象，在计算雷电的能量时，一般是以雷击入地电流的为计量单位，据
41、有关资料介绍，在自然环境中，雷电的能量概率为： 95%的户外直击雷的电流强度超过 14KA。 50%的户外直击雷的电流强度超过 30KA。 5%的户外直击雷的电流强度超过 150KA。 2%的户外直击雷的电流强度超过 200KA。表述雷电的活动强度，我国常用“雷电日数”和“雷闪频数”这二个统计指标，我们的工作，用前一指标就适用了。所谓“雷电日数”是指在一昼夜内的雷击强度，即一昼夜内只要有可闻雷，不管次数多少均记为一个雷电日，我国是个多雷灾的国家，在长江中下游地区年均雷电日在 3080 天，华南地区7090 天，广东及海南地区是 120 天，西南地区是 80100 天，东北地区是 35天以上，其
42、中大部分地区从 23 月至 1112 都可听到雷声。1.2 直击雷与感应雷的概念前面我们已初步了解了雷云的形成和雷云的放电过程，下面我们将进一步讨论雷害究竟是以什么方式、什么途径入侵危害设备的。在实际的雷害事故中，我们根据雷电冲击电压侵入设备的不同途径，将侵入设备的雷害分为直击雷和感应雷。 直击雷我们一般将雷电直接击中线路设备或终端设备并经设备入地的雷击过电压、过电流称为直击雷。直击雷具有电压高、电流大的特点，其破坏性极大。在实际当中直击雷直接击中计算机设备的频度并不高。而真正对计算机系统造成危害的绝大多数是感应雷。 感应雷所谓感应雷也就是在雷云形成过程中，雷云与大地之间的感应电场和雷击大地和
43、地面突出物时，雷闪电流产生的强大电磁场作用于各种传输线路上，感应产生出过电压、过电流，经传输线路进入设备系统而形成的雷击称之。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 26 *发展有限公司感应雷电压幅值与雷云对地放电时的电流大小、雷击点与线路间相对位置、雷击点周围环境(如土壤电阻率)、遭受感应雷击的线路的长度、线路埋设位置、设备接地装置的电阻等诸多因素有关系。我们前面已介绍过直击雷具有高电压、大电流、破坏力巨大的特点。但其几率却大大小于感应雷，这是因为直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对面造成灾害，感应雷则不论是雷云对地闪击，或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷由于其放电的机理所致
44、一次只能袭击一至两处小范围的目标，而一次雷闪击却可以在比较大的范围内的多个小局部同时激发感应雷的过电压现象，并且这种感应高电压可以通过电力线、电话线等金属导线传输到很远致使雷害范围扩大。感应雷的产生可由“静电感应”的效应产生，也可由电磁感应的效应产生，但大部分的情况是由这两种效应的综合作用而成。 静电感应形成的感应雷过程静电感应在线路中感应的过电压可以由地闪引起，也可以由云闪引起。例如：在架空线路上空有一团雷云，雷云底部带负电荷，由于静电感应，雷云将在大地上感应出正电荷，雷云与大地间形成电场，因架空线中处于该电场中而被极化，在靠雷云一侧带正电荷，靠大地一侧带负电荷，由于架空线路与大地间的绝缘不
45、会无穷大，因此导线上的负电荷便向左右两方向移动渐渐泄入大地，导线上仅存有受雷击束缚的正电荷。若这片雷云对另一雷云放电或者对大地放电，则雷云与大地间的电场随之消失，导线上的束缚电荷变成自由电荷，并立即向导线两端移动，形成对地电压。 电磁感应形成的感应雷过程最初人们认为感应雷主要是由静电感应的效应形成，根据这一理论，在线路上被感应出的雷过电压应该和线路架设的高度成正比，那么埋地电缆的架设高度为零，自然被感应出的雷过电压也应该为零，但实际当中经检测在埋地电缆上的雷过电压可高达数万伏，这里用静电感应的理论显然不能完善的解释这种现象。近年来，随着防雷科学技术研究的不断深入，一种新的解释理论产生了，这就是
46、感应雷的电磁感应生成机理解释方法，这种方法认为：当直击雷放电过程中，强大的脉冲电流所产生的强力变化磁场将会对周围的导线或金属物体产生电磁感应，从而引发过电压，以致发生闪击的现象。*弱电及机房建设系统整体解决方案- 27 *发展有限公司综上所述，由雷电引起的“静电感应”和“电磁感应”都统称为感应雷。在实际当中它的发生几率和破坏程度都是很大的。因此也可以说计算机防雷工作的重点就是防止感应雷侵入计算机系统。2. *机房雷害分析*信息机房室内由电源设备、计算机系统、防汛系统等构成的一个综合系统。*机房机电系统既有强电设备，又有大量的通信弱电设备。电力线路、传输和控制线路是易遭雷击或雷电感应的薄弱点。由于上述原因，*机房机电系统的防雷薄弱环节相对来说较多，因此易遭雷害，特别是感应雷害和反击雷害。*机房雷害分析表系统名称 雷害情况供电系统 低压线路雷击；配电设备损坏计算机系统 线路板雷电击坏；部分接口击坏；网络系统雷击网络系统 网络线路雷击，通迅联系中断2.1 直击雷的危害当直击雷对地放电时，在 8s 左右达到峰值，并在 40s 内完全泄放。因此，雷电流具有幅值极高、频率极高、冲击力极强等特点。按我国有关部门规定，标准雷强度为 100KA，经理论计算，若直击雷直接击中传统避雷针，雷电流沿引下线泄放过程中，在每米高度上约有 60KV 的压降，并随着高度
