基于现代商务中心网络中心机房的防雷技术研究

【前言】基于现代商务中心网络中心机房的防雷技术研究由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。电磁波脉冲严重地威胁着计算机和数字系统工作的稳定性、可靠性和安全性。具体表现为:导致硬盘、磁带机等数据存储设备损坏,使数据丢失;输入输出逻辑出错;显示器显示画面不稳定:造成主机死机或错误处理;雷击事故引起的尖峰干扰可引起逻辑电路的伪触发,产生误码,严重的使...

[摘 要] 本文通过分析雷电灾害现代商务中心及商场等单位信息网络中心机房的破坏机理, 结合目前国内外广泛应用的电子防雷器的应用技术，提出了现代企业信息网络中心机房的防雷措施和方法,保证了信息网络系统安全可靠的运行。

[关键词] 商务中心 防雷技术 雷电 网络中心机房 防雷器

一、雷电对网络中心机房设备装置的危害形式

雷电对网络中心机房设备装置的破坏效应可分为直接效应和间接效应两种。直接效应指雷击点处由直接雷击造成的破坏，包括雷电流引起的热效应、机械效应和冲击波效应等。间接效应是指雷电电磁脉冲对电子、电气设备的干扰和损伤效应。

信息网络机房的设备主要是通信、计算机系统等弱电装置,四种形式的雷电伤害都可能造成严重破坏。但因其组成多以大规模集成电路为主,晶片越来越小、功能越来越强,而整体耐过电压、耐过电流的水平直线下降,设备的耐压只有几伏、十几伏。由雷电电磁脉冲产生的电压值并不很高的反击过电压和感应过电压,对通信设备和微计算机等弱电装置就可能造成致命破坏。雷电电磁脉冲对电子设备的破坏形式主要有以下几种:（1)建筑物的防雷装置接闪时,雷电流形成的浪涌传输对电子设备的破坏。(2)静电高压脉冲沿导线传输对与之相连电子设备的破坏。(3)雷电电流的电磁辐射空间传输对电子设备的感应破坏。(4)由外部沿各种传输线路传来的各种电磁脉冲对电子设备的间接破坏。其中以雷电流向空间辐射传播的电磁波脉冲对电子设备的损害尤为严重,它以辐射或传导等方式进入电子设备,加至设备输入、输出端口,在元器件上产生感应电压。由于其瞬变时间极短,所以感应电压可以很高,以致产生电火花。一旦感应电压、感应电流超过了该元器件的损伤阈值,轻则使系统的正常运行受到干扰,重则造成元器件的永久性损伤。

电磁波脉冲严重地威胁着计算机和数字系统工作的稳定性、可靠性和安全性。具体表现为:导致硬盘、磁带机等数据存储设备损坏,使数据丢失;输入输出逻辑出错;显示器显示画面不稳定:造成主机死机或错误处理;雷击事故引起的尖峰干扰可引起逻辑电路的伪触发,产生误码,严重的使硬件设备造成毁灭性的破坏等等。

二、机房防雷保护的措施

1.建立接地系统防雷

众所周知，接地防雷是最简单的防雷技术，因此，接地系统是防雷工程的基础，是最重要的环节。不管是直击雷、感应雷或其他形式的雷，最终都是把雷电送入大地，只有良好地接地和合理的接地方式能够充分发挥防雷器件的作用。根据国家规范要求，建筑防雷地不大于10欧姆，设备保护地、交流工作地、直流工作地均需不大于4欧姆。程控交换机、小型计算机等设备和计算机机房联合接地一般要求直流工作地小于 1欧姆。接地电阻越小，散流就越快，因此接地电阻应严格控制在要求的范围内。

常见的接地方式有三种,一是联合接地;二是分开接地;三是混合接地。对计算机机房的接地系统国家规范推荐采用联合接地方式,即把建筑防雷地、设备保护地、交流工作地和直流工作地连在一起,以避免产生过电压时各地网间的电势差对设备形成反击。接地电阻取系统要求的最小值。另外,为避免接地线形成回路产生干扰杂波,同时使雷电流,以及电源发生故障时的大电流尽快入地,遵循“共地不共线”的单点接地原则,即使使用同一组地网时,不同用途的接地母线和不同系统的接地母线应单独从地网处引入。

2.安装防雷器

(1)防器的基本工作原理。防雷技术的一个重要部分就是研发防雷器，而防雷器的机理实际上就是“转换接地”,危险电涌一旦出现,防雷器就把它所保护的设备的输入连接点接地,从而把电涌引向一个最小阻抗回路, 进入大地被吸收。防雷器的典型结构如图2所示。当电涌进入线路后直达离子管,离子管阻尼了特大量电涌能量,并直接使之接地。然而,电涌上升非常快,而离子管需要好几微秒才能启动,故采用了一个延迟元件以减缓电涌波的边沿传播,以增大离子管的效应。经过延迟元件的电涌波脉冲被引向雪崩二极管,这一元件能在1ms 或更短的时间内扩散1500W,这一级接着耦合到金属氧化物可变电阻(MOV)上,它是雪崩二极管防护能力被超过时的附加保护级。

（2)防雷器的安装方法。①电源防雷器的安装电源防雷器虽有串联与并联之分,但较多采用并联型。单相、三相并联型电源防雷器的安装方法如图4、图5所示(图中L,L1,L2,L3为相线,N为中线,E为地线)。在此要特别注意下述几点:第一,任何防雷器在安装时都不能省掉中线的连接,如果没有中线(例如三角形电源)那么防雷器上的中线必须接在接地棒上;第二,防雷器与配电盘的连接电缆要尽可能短,一般不要超过250mm,确因安装不便超出,那么每条超长线路则用双线连接;第三,所有连接电缆要紧紧绑在一起以减少电感。②数据/信号防雷器的安装,数据/信号防雷器的安装方法如图4所示。在此要特别注意下述几点:第一,防雷器必须正确接地,通常是与整个系统的统一接地点连接接地;第二,防雷器引出的接地电缆应尽可能地短,故防雷器应尽可能靠近所选接地点;第三,防雷器及连接电缆应与电源线隔离开。

3.机房电源采用三级防雷措施。机房电源采用三级防雷是由于沿电气线路入侵的雷电过电压波往往不能一次就被抑制到仪器设备的耐冲电压，因此通常采用分级抑制保护措施，整个多级保护过程逐级泄放干扰信号的能量，最终达到电子设备的耐受水平。根据国家《计算机安全保护条例》有关规定，电源系统应采取三到四级电涌保护器 （SPD），如图5所示。第一级SPD（泄流保护）保护从室外引来的线路，安装在总电源进线处，如总配电柜内。以泄放掉来自外界传输线的雷电入侵波的大部分能量。这级保护器必须能多次承载及泄放波形为 10/350!3ms的雷电流，而不被破坏，它的任务是防止破坏性的雷电流侵入建筑物内的电力系统。第二级 SPS(过电压保护)保护后续配电盘的设备，安装在下端带有大量弱电、信息系统重要设备集中或需限制暂态过电压的设备的分电源(分配电箱)内。由于网络机柜和服务器机柜为重点保护对象，而网络机柜和服务器机柜均为由 UPS供电，则应在UPS前端安装单相串联电源避雷器，作为此线路后端设备进线电源的二级保护，进一步限制雷电过电压的幅值。防护带电导体L1、L2、L3和N与保护线PE之间出现的电涌，它的放电能力约为10KA(8/20MS）。第三级SPD浪涌吸收器)保护那些需要将瞬态过电压限制到特定水平的电子设备，安装在计算机设备、信息设备、电子设备及控制设备前最近的插座箱内。这级保护器是信息系统终端电源的保护，做设备的浪涌保护及限制操作过电压。

参考文献:

[1]李世林:电气安全技术手册.中国计量出版社,1995

[2]陈君励:控制系统遭电击的防范.机电一体化,1998(5)

[3]湖南计算机厂编:英国FURSE防雷器技术资料,1998

[4]蒋 涛:信息网络机房防雷保护的研究.电气应用,2008年第27卷第3期

[5]叶国雄:计算机机房的防雷技术.电子计算机与外部设备,2000年3月