1、计算机系统电涌保护器的选择摘要：探讨雷电电涌对计算机系统的危害，提出了对电源系统电涌保护器 SPD 的选择，及信号系统电涌保护器的选择。 关键词 电涌保护器 电源系统 SPD 信号系统 SPD 中图分类号： TL503.5 文献标识码： A 文章编号： 1 前言 笔者从事图纸设计工作，发现人们对于计算机系统的电涌保护还不够重视，对于电涌保护器的选择也有些模糊。在此谈谈电涌保护器选择的基本原则 2 雷电电涌的危害 随着信息技术的飞速发展，计算机硬件技术的不断更新导致电子元器件的工作电压不断降低。由于计算机的设计和结构决定了它特定的电压工作范围。当电涌超出计算机能承受的水平时，计算机可能出现出乎预
2、料的数据错误、原因不明的故障和硬件问题等等。雷电是导致电涌最明显的原因。 3 电涌保护器(SPD)的选择 电涌被称为瞬态过电压，是电路中出现的一种短暂的电流、电压波动。在电路中通常持续约百万分之一秒。220 V 电路系统中持续瞬间(百万分之一秒)的 5000V 或 10000V 的电压波动，即为电涌或瞬态过电压。建筑物顶部的避雷针在直击雷时可将大部分的放电分流入地，避免建筑物的燃烧和爆炸。UPS 不间断电源处理的是电压的严重下降。但二者都不能保护计算机免受电涌的破坏，而且 UPS 本身集中很多微处理器，也可被电涌摧毁。电涌防护的关键是给雷电感应电流提供一个通向大地的快捷、有效的通路。这样雷电涌
3、流将从设备外分流。电涌保护器分为电源系统 SPD 和信号系统 SPD 两类。 3 1 电源系统 SPD 的选择 电源 SPD 分为 3 种类型：限压型、开关型、复合型。 a限压型 SPD 主要作用是当线路电压高于系统工作电压时，把线路电压箝位于正常水平上。 b开关型 SPD 的工作原理是当器件两端的工作电压达到器件自身的启动电压时，开关器件迅速导通，并且只要系统能够提供维持其导通的电压，开关型产品将持续保持导通状态。 c复合型 SPD 由电压开关型元件和电压限制型元件组成，可表现出其中的一种特性或两者都有的特性这决定于所加的电压的特性。 国家标准建筑物防雷设计规范(GB 500572010)，
4、以下简称防雷规范)，对于建筑物从室外引来的低压电源应选用的第一级 SPD的结构类型有非常明确的规定。第 647 条是这样规定的：在 LPZO 或 LPZO 区、LPZ 1 区交界处，在从室外引来的线路上安装的 SPD，应选用符合 I 级分类试验的产品，按 10350us 波形雷电流选择SPD。10350us 单脉冲电流波形就是能满足此要求的一种波形，10us(波头时间 T1)首次雷闪的电流变化陡度，将使放电通路中电感产生感应电压， 而对电阻 R 不起作用；350us(半峰值时间 T2)是表征波形宽度，它主要对电阻 R 起作用，表征雷电流加在 1 电阻上的能量。目前符合 I级分类试验的产品一般采
5、用放电间隙的开关型 SPD，它的最大特点就是电涌能量承受能力大，10350us 波形时能疏导大于 50 kA 的电流。对于变压器装设在建筑物内的低压系统，由于低压线路没有直接通到室外，不属于雷电流的主要泄放通道，SPD 的主要作用是降低被保护设备受到的冲击电压值，所以低压系统第一级 SPD 宜选用电压保护水平低、标称放电电流不小于 820us、40 kA 的限压型 SPD。根据防雷规范第649 条规定： “若第一级 SPD 的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了该配电盘内的设备，应在该盘内安装 第二级 SPD”。可以看出，第二级 SPD 的主要作用就是降低被保护设备受到的冲击电压值。绝
6、大多数的雷电流已通过第一级 SPD 泄放掉了因此第二级 SPD 一般选用电压保护水平低、电涌能量承受能力小的限压型 SPD。根据实际情况可在电源上逐级加装 SPD，实行多级防护，使在经过多级泄流后的残压小于计算机系统设备的耐压值。 32 信号系统 SPD 的选择 信号系统 SPD 基本类型包括： a双绞线通信线路 SPD。主要用于双绞线通信信号线路设备的防雷保护。如程控交换设备、传真设备、电话、警报发生器等。 b网络数据线路 SPD。主要用于广域网和局域网数据、信息传输线路设备的防雷保护，如 DDN 数字数据网)专线、HUB(集线器)、DTU(数据终端设备)等设备。 c高频天馈线 SPD。因为
7、天馈线是直接暴露在户外的，在雷雨天气时很容易受雷电感应，并传导引入其发送接收设备，导致设备受损。由于这种保护器要串联在馈线中，所以必须保持和馈线有良好的阻抗匹配，以避免有较大的反射波(回波)。一般常用同轴天馈线的特征阻抗为50、75 和 93 4 以某学校计算机网络系统为例，谈电涌保护器的选择 某学校计算机网络系统雷击电磁脉冲防护按 A 类要求设计。 4。1 供电系统采取 34 级电涌保护器(SPD)进行保护 a总低压配电室的总配电柜电源输出端配置三相箱式电源 SPD 1 台，作为第一级防雷保护。标称放电电流选用 50100 kA，防护直击雷。 b网络设备所在建筑楼层总配电箱电源引入端配置箱式
8、电源 SPD。作为第二级防雷保护。配置三相箱式 SPD，标称放电电流选用 40 kA，防护感应雷击或操作过电压。 c网络设备机房配电箱电源引入端配置电源 SPD，作为第三级防雷保护。配置单相箱式 SPD，标称放电电流选用 20kA，防护感应雷击或操作过电压。 d重要网络机柜或设备端采用模块式电源 SPD，作为第四级防雷保护。标称放电电流选用 5 kA，防护感应雷击或操作过电压。 4。2 信号线防电涌保护 a服务器 100M 输入端口处安装单口 RJ45 端口信号避雷器。以保护服务器。 b24 口网络交换机串联 24 口的 RJ45 端口信号避雷器。避免因雷击感应或电磁场干扰沿双绞线窜入而毁坏设
9、备。 c在 DDN 专线接收设备上安装单口 RJ ll 端口信号避雷器。保护DDN 专线上的设备。 d在卫星接收设备前端安装同轴端口天馈线避雷器，以保护接收设备。 5 结束语 计算机系统对电涌保护要求比较高，应根据计算机系统所在的地理环境进行综合考虑。经过合理的雷电风险分析，针对雷害入侵设备的主要来源，进行整体防护。并借鉴现有的一些成熟的防雷技术经验，采 取经济有效的防护措施，保障计算机系统设备的安全稳定运行。 参考文献： 1GB 500572010?建筑物防雷设计规范 s北京： 中国计划出版社2011 2GB 501742008?电子信息系统机房设计规范 s北京： 中国计划出版社2009.
