银行系统电子设备防雷设计及运行维护解决方案

前 言

    随着金融电子化建设的步伐不断加快，电子设备被广泛应用于金融网络的运行系统中。这些高精密的电子计算设备富含大量的CMOS半导体集成模块，耐过电压电流能力极低，无法保证在特定的空间里遭受雷击时仍能安全运行。

    本方案的制定，目的是提供出一套完整而易于操作防雷设计和运行解决方案予有关部门进行参考实施，从而达到使金融网络系统安全运行的效果。

1. 总则
   1. 银行系统电子设备雷电过电压及电磁干扰防护，是保护通信线路、设备及人身安全的重要技术手段，是确保通信线路、设备运行必不可缺少的技术环节，是银行系统金融电子化建设及运行管理工作的重要组成部分。
   2. 本方案的设计依据IEC1312《雷电电磁脉冲的防护》、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》、VDE0675《过电压保护器》、GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》及GB-50174-93《计算机房防雷设计规范》、GB2887-89《计算机场地技术条件》等。
   3. 本方案中的所采用的过电压保护产品是由世界知名防雷器生产商德国OBO BETTERMANN公司精工设计制造的电源及通信信号的过电压保护器(SPD)，其产品符合VDE、IEC及GB相关标准，并通过国内邮电、铁道、电力等有关权威检测机构检测认证。
   4. 银行系统计算机房直击雷防护措施严格依据GB50057-94第二类建筑物设计标准，其避雷针、引下线、地网系统应合乎规定要求。

2. 防雷设计
   1. 银行系统的瞬态过电压保护设计
      1. 银行系统过电压保护必须运用电磁兼容原理将银行系统局部的防护归结到银行系统的整体的雷电过电压保护。
      2. 银行电子设备所处的建筑物作为一个欲保护的空间区域，从电磁兼容的角度出发，可由外到内分为几个雷电保护区，以规定各部分空间不同的雷电磁脉冲(LEMP)的严重程度。(如图1)
      3. 根据雷电保护区的划分要求，银行建筑物外部是直接雷的区域，在这个区域内的设备最容易遭受损害，危险性最高，是暴露区，为0区;建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区,可将其分为1区、2区，越往内部，危险程度越低，雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。保护区的界面通过外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏蔽层而形成。电气通道以及金属管则通过这些界面，穿过各级雷电保护区的金属构件必须在每一穿过点做等电位连接。
      4. 进入银行大楼的电源线和通讯线应在LPZ₀与LPZ₁、LPZ₁与LPZ₂区交界处，以及终端设备的前端根据IEC1312——雷电电磁脉冲防护标准，安装上OBO之不同类别的电源类SPD，以及通讯网络类SPD。(SPD瞬态过电压保护器)
      5. SPD是用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。
      6. 选用和使用SPD注意事项简介：
         • 应在不同使用范围内选用不同性能的SPD。在选用电源SPD时要考虑供电系统的形式、额定电压等因素。LPZ₀与LPZ₁区交界处的SPD必须是经过10/350us波形冲击试验达标的产品。对于信号SPD在选型时应考虑SPD与电子设备的相容性。
         • SPD保护必须是多级的，例如对银行电子设备电源部分雷电保护而言，至少应采取泄流型SPD与限压型SPD前后两级进行保护。
         • 为各级SPD之间做到有效配合，当两级SPD之间电源线或通讯线距离未达规定要求时，应在两级SPD之间采用适当退耦措施。
         • 建在城市、郊区、山区不同环境下银行营业网点，设计选用过压型SPD时，必须考虑网点供电电源不稳定因素，选用合适工作电压的SPD。
         • 对于无人值守场合，可选用OBO之带有遥信触点的电源SPD；对于有人值守场合，可选用OBO之带有声光报警之电源SPD，所有OBO电源防雷器都具有老化显示。
         • 信号SPD应满足信号传输带率、工作电平、网络类型的需要，同时接口应与被保护设备兼容。
         • 信号SPD由于串接在线路中，在选用时应选用插入损耗较小的SPD。
         • 在选用SPD时，应让OBO指定供应商提供相关SPD技术参数资料。
         • 正确的安装才能达到预期的效果。SPD的安装应严格依据厂方提供的安装要求进行安装。
   2. 等电位连接
      1. 实行等电位连接的主体应为：设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道；供电线路含外露可导电部分；防雷装置；由电子设备构成的信息系统。
      2. 实行等电位连接的连接体为金属连接导体，如图3。和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器(SPD)。
      3. 银行大楼的计算机房六面应敷设金属蔽网，屏蔽网应与机房内环形接地母线均匀多点相连。
      4. 通过星型(S型结构或网形M型)结构(见图4)把设备直流地以最短的距离连到邻近的等电位连接带上。小型机房选S型，在大型机房选M型结构。
      5. 机房内的电力电缆(线)、通信电缆(线)宜尽量采用屏蔽电缆。
      6. 架空电力线由终端杆引下后应更换为屏蔽电缆，进入大楼前应水平直埋50m以上，埋地深度应大于0.6m，屏蔽层两端接地，非屏蔽电缆应穿镀锌铁管并水平直埋50m以上，铁管两端接地。
   3. 接地
      1. 根据GB50174-93标准要求，电子计算机机房接地装置应满足下列接地要求：
         • 交流工作接地，接地电阻不大于4欧姆；
         • 安全保护接地，接地电阻不大于4欧姆；
         • 直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定；
         • 防雷接地，接地应接现行国标50057<<建筑物防雷设计规范>>执行。
      2. 交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地共用一组接地装置时，其接地电阻按其中最小值确定；若防雷接地单独设置接地装置时，其余三种接地共用一组接地装置，其接地电阻不大于其中最小值，并应采用OBO之防地电位反击的等电位连接保护器。
   4. 机房内通信电缆以及地线的布放和连接
      1. 通过模拟不同的布线、屏蔽和接地方式时，空间电磁场对通信线路的电磁感应影响情况试验，对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式有如下下结论：
         • 通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。
         • 通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁并沿建筑物立柱或横梁布线较长的距离，通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。
      2. 卫星接收机高频电缆在进入机房前其金属屏蔽外皮，至少有二处与避雷设备引下线连接。

3. 运行维护
   1. 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。
   2. 接地网的接地电阻应每年进行一次测量。
   3. 每年雷雨季节前应对运行中的OBO防雷器利用OBO元件老化测试仪进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，发现OBO防雷模块显示窗口出现红色及时处理。

4. 竣工验收
   1. 防雷工程施工单位须按设计要求精心施工，工程建设管理部门应有专人负责监督。对于隐蔽工程应实行随工验收，重要部位应进行拍照和专用设备项记录。
   2. 设计资料和施工记录应由相应的防雷主管部门妥善存档备查。通信站应备有本站防雷设计资料。
   3. 工程竣工时，应由通信工程建设管理部门组织验收，通信运行部门和防雷专责工程参加。

5. 雷害分析与统计
   1. 雷害分析
      1. 设备遭受雷击后应对损坏情况进行调查分析，调查分析内容主要包括：
         1. 各种电气绝缘部分有无击穿闪络的痕迹，有无烧焦气味，设备元件损坏部位。
         2. OBO防雷器损坏情况，利用OBO元件老化测试仪，测试元件老化或损坏情况。
         3. 安装OBO峰值电流记录卡，记录测量数据，寄回OBO客户服务中心，量度峰值电流数据加以记录存档。
         4. 了解雷害事故地点附近的情况，分析附近地质、地形和周围环境特点及当时的气象情况。
         5. 保留雷击损坏部件，对现场进行拍照或录像，做好各种记录。
      2. 根据上述调查情况，组织有关专家分析，写出调查分析报告及改进措施。
   2. 雷害统计
         为了做好通信站防雷工作，应了解雷电活动强度、雷击概率，掌握设备损坏情况及雷电入侵途径等，积累必要的资料。

德国OBO防雷器银行系统电子设备的防雷应用配置