1、1探析计算机房防御雷电理论摘 要：分析了计算机房遭雷击的原因，提出了对机房外部防雷系统和内部防雷电电磁脉冲系统进行综合性检测的安全设计方法，给出了雷电通道上的雷电流参数计算方法。 关键词：计算机房；防雷系统；雷电流 中图分类号：G623.58 文献标识码：A 文章编号： 1 雷电对计算机房的危害 计算机机房网络系统主要包含 ATM(异步)交换机、服务器、传输设备、监控及网络设备、控制终端、电源、无线等子系统，其子系统之间连接线路纵横交错，且网络接口对雷电较为敏感电路，是防雷电侵入薄弱环节。随着信息化建设进程的加快，计算机网络信息系统的角色愈来愈重要，但每年都有多起因雷击造成计算机及网络通讯设施
2、损坏，导致信息传输中断、信息受损乃至威胁人身安全的事故发生。雷电所产生的雷电电磁脉冲对微电子设备危害严重，在静电分子、雷电电磁的干扰时，轻则引起计算机失误，重则烧毁元器件。 2 雷击入侵电子设备及计算机系统主要途径 目前侵害计算机网络主要是直击雷侵害和感应雷侵害。一般情况下，网络设备遭受感应雷的概率则较高，感应雷击对微电子设备，特别是监控设备、通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大，据资料显示，微电子设备遭雷击损坏，80 以上是由感应雷击引起。 22.1 由交流电 380220V 电源供电线路入侵。计算机系统的电源由电力线路输入室内，电力线路可能遭受直击雷和感应雷。直击雷击中高压电力线路，经过
3、变压器耦合到 220 伏低压，入侵计算机供电设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。 2.2 由计算机通信线路入侵。当地面突出物遭直击雷打击时，强雷电压将邻近土壤击穿，雷电流直接入侵到电缆外皮，进而击穿外皮，使高压入侵线路;雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电器设备，通过设备连线侵入通信线路后沿通信线路传播;若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。 2.3 地电位反击电压通过接地体入侵。雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄人大地，在接地体附近呈放射型的电位分布，
4、若靠近连接电子设备的其他接地体时，即产生高压地电位反击，入侵电压可高达数万伏。 3 计算机房防雷的原则 3.1 防雷所采用的防护器件在线路中应不影响被保护设备的正常工作。3.2 在雷电产生冲击波时，防雷所采用的防护器件应有低阻抗，将冲击电流直接导入大地而不产生危险冲击对地电位差。 3.3 防护器件应有较高的承受冲击能量的能力。在防雷系统设置时应符合均衡系统电位、逐级分别泄流、加强屏蔽、规范接地系统的原则 34 计算机房防御雷电的防护措施 4.1 躲避和接闪。在机房设计时，选择遭受雷击概率相对较小的安装位置，来减少机房遭受雷击的风险。其中主机房宜选择在建筑物低层中心部位，其设备应远离外墙结构柱，
5、设置在雷电防护区的高级别区域内。如果机房楼顶有架设天线，必须装设高出天线的接闪器，接闪器与大楼金属结构连接并与天线绝缘，通过接闪器接闪后将大量雷电流引到大楼金属结构和接地网，减少雷电电磁脉冲对机房的影响。 4.2 等电位联结。等电位设计时将建筑物内的结构钢筋与各种金属装置及金属管线，都连接成统一的良好导电体。在雷电流泄放时，各点的电位同时升高，以保证相互之间处于等电位。对于钢筋混凝土结构的建筑，设计时将建筑物的基础钢筋、梁柱钢筋、金属框架、建筑物防雷引下线可靠地焊接、绑扎或搭接在一起。为实现建筑楼层之间的等电位，应在楼层设置均压环，同时再把各种金属设备和金属管线与之焊接或卡接起来，形成闭合良好
6、而接地的法拉第笼。 4.3 屏蔽。利用建筑物和房间内部钢筋及附设于其上的金属框架等互相等电位联结在一起，并与防雷装置相连，同时对穿越的导电金属就近进行等电位联结以实现对建筑物的屏蔽。防雷技术规范给出格栅形大空间屏蔽内磁场强度的计算，格栅形网格宽度5m，当格栅形屏蔽网格宽度大于 5m，就不能起屏蔽作用。对于要求有屏蔽的系统在利用建筑物本身钢筋、金属框架等不能满足要求时，还要另外加设金属网或其他能满足屏蔽的措施，以合适的路径敷设线路，增加线路屏蔽。其具体做法是在墙体的装修层内，用 2cm 的铜条做成网格，网格宽度5m。施工时注4意将铜条每隔一个网格要锯一个小口子，深度大概为原铜条尺寸的一半，以增加
7、短路环使铜网的有效接地面积增大，以达到整个屏蔽机房的等电位作用。为进一步衰减磁场，在天花和地板除了利用原金属框架外，还要用直径为 2mm 的铜线把对角连接，离天花板的距离大概为 20cm，而且不用焊接。 4.4 等电位连接。建筑物内不带电金属物的等电位连接：包括各种金属管道、建筑钢筋、电缆屏蔽层、供电系统中的中性线或保护接地线、各种金属机械设备的外壳和它们间的金属管路等。建筑物顶不带电金属物的等电位连接：如电梯、通风、空调、旗杆、广告牌、铁栏杆等。建筑物外带电金属物的等电位连接：如上述设施的电源线、信号线、控制线等。对保护范围内的所有不带电金属导体应进行严密的等电位连接，并与符合要求的地线可靠
8、连接。从而形成一个统一的、适应不同负载特性和频率的低阻拦接地网络。 4.5 分流保护。充分利用建筑物的结构钢筋做为雷电防护的引下装置，最大限度地将雷电流尽快泄放入地，从而减少雷电电磁脉冲对机房电子信息系统的影响。在机房内电子设备组成的电子系统中所用的信号线、电源线上采取粗保、细保及精保三级滤波防护技术，以防止信号线和电源线遭雷击或发生雷电感应时形成的雷电波侵入室内，毁坏设备。 4.6 电源的防雷措施。对于机房电子信息系统而言，计算机信息系统各用电设备必须具备稳定、可靠和高质量的用电环境，所以我们必须特别注意对其电源的保护。电源系统必须采取多级的防雷保护，重要场合宜采取更多级的保护措施，通过使用
9、多级电源防雷设施，对电源线路和5通信线路等潜在雷电入侵隐患加装电涌保护器，彻底泄放雷电过电流、限制过电压，防止雷电通过电力线路窜入计算机网络系统，阻止或减轻雷电对网络系统的冲击，损害系统设备。 4.7 配电系统的雷电过电压保护。配电系统雷电过电压保护并非是简单的、单一的雷电过电压保护器件应用，而是应用电磁兼容的原理，根据雷电保护区的划分，对一个需要保护的系统进行综合、多级雷电过电压保护。传统的雷电浪涌保护方法，在选择浪涌 SPD 件时，仅考虑被保护的通信设备本身，没有根据电磁兼容(EMC)原理，把局部或单一的防护措施归结到系统防雷。由于缺乏系统整体的观念，导致在电源系统网络，甚至导致雷电防护的
10、薄弱环节的不同点安装过电压保护器时，各类防护器件之间不能相互协调、相互之间不能控制。此外，由于防护器件在设计时，防护性能仅仅是从被保护设备本身的需求，而系统的防护，各级防护器件是相辅相成的，互相影响的，此时用以局部防护的过电压器件却不能有效的发挥其防护性能，反而影响整体防护。 4.8 电源系统 SPD 的设置。当有重要的电子设备安装于建筑物内时，应在电源进线处和电子设备供电处根据设备耐过压的能力装设多级SPD。SPD 应配有空气开关或熔断器，额定工作电流一般取 SPD 同流容量1/1000,同时比电源回路前一级的空气开关的额定电流小。为防止配电线由于雷电流引起的空开跳闸，SPD 一般并联安装在
11、各级配电柜（箱）空气开关的电源输入侧，二端子 SPD 的选择，应考虑其负载功率不能超过二端子，并留有一定的余量。 5 结束语 6机房防雷系统是保证建筑物(特别是高层建筑物)内计算机系统可靠运行的基本措施，在建筑物设计施工特别是机房设计施工时，应得到高度重视。在对电子计算机房进行防雷检测时，必须坚持综合性及安全可靠性的原则，注意理解各种技术细节，才能使现场取得的检测数据和资料，真实反映机房防雷设施的实际性能和运行效能，确保机房的安全运行。 参考文献: 1 肖稳安,张小青.雷电与防护技术基础.北京:气象出版社,2006. 2 刘亮.控制室及控制系统的防雷设计J.中国仪器仪表,2008.(5)：64-66. 3 国家质量监督检验检疫总局.G B/T 19271- 2005.雷电电磁脉冲的防护.
