计算机信息系统中心机房感应雷防范措施探析-计算机职称论文发表

计算机信息系统中心机房感应雷防范措施探析
吴俊宁、顾晓、梁锴
摘要：雷电所伴随的强大的感应电磁场以及在金属导体中产生的感应过电压具有很大的危险，时刻危胁着计算机房内电子设备的正常工作，但是并没有引起人们的足够重视。本文就计算机信息系统中心机房感应雷防范措施进行了探讨，供参考借鉴。
关键词：计算机；信息系统中心机房；感应雷

对雷电感应雷的防护就是为了确保各系统，特别是直接影响业务的系统的正常运行，不受雷电所造成的过电流、过电压的干扰和破坏，保护机房不致被雷电袭击。作好穿越防雷区界面上不同线路的防雷保护，是我们系统防雷工作的重点。
1 屏蔽系统
(1) 机房建筑物屏蔽
机房屏蔽可根据机房内电子信息设备的重要性，权衡经济投入，采取适当屏蔽措施。一般来说，可利用机房建筑的钢筋、金属框架、金属门窗、地板等相互焊接在一起，形成法拉第笼，并与地网进行可靠连接，形成初级屏蔽网。另外, 建议机房装修时做防静电处理，墙壁采用防静电铝塑板，并与机房共地系统相连。使机房的形成一个法拉第笼。
法拉第笼对外界电磁场的屏蔽作用是明显的。对于现代建筑物来说，大多数采用钢筋混凝土结构或全金属框架结构，而且整个建筑物在电气上是连通的，这为防止雷击提供了有力条件。但必须指出的是实际建筑物与法拉第笼是有区别的。法拉第笼在物理上可以是孤立的金属壳体，其内部与外界隔离，但实际建筑物它不可能与外界隔离。这至少有两种情况：一是建筑物内人员经常要出入；二是建筑物必有各种电缆（电源、信号）、管线（水、气等）与外界联系。当雷击时若有人员正好出入建筑物，则此人会有遭雷击的危险；另外各种电缆和管线也会将危险的过电压引入建筑物内。因此对于实际建筑物来说，除由法拉第笼结构可减小遭雷击危险外，还应采取等电位连接、接地等其它措施来确保建筑物内弱电设备的安全。
初级屏蔽网对感应雷的防护是非常有效的。屏蔽效果首先取决于初级屏蔽网的衰减程度，其次取决于屏蔽层的厚度，网孔密度，屏蔽材料。因此，在对机房进行屏蔽建设时，应该综合考虑屏蔽体选材、尺度、网格密度等各因素。
(2) 设备屏蔽
设备应根据使用性质，及雷击时最终所处电磁环境，适当考虑单独屏蔽（隔离），进行次级屏蔽。机房电子信息设备应集中摆放在机柜中，机柜与接地系统保持良好连接。对于机房内的主机及服务器或其他电子设备，应在雷击前盖好箱盖，确保其屏蔽效果。
(3) 线路的屏蔽
机房的各种金属管道、电力电缆、通信线路等最好应该埋地引入，埋地水平距离在15m 以上。并重点对入户的金属管道、通信线路、电力线缆等做好屏蔽。各种线缆均要采取屏蔽措施，金属丝纺织网、金属软管、硬导管、栈桥均可用于屏蔽线缆。感应雷击很多是由于传输线路在交变磁场中产生感应高压，使计算机系统遭到破坏，对传输线路采取屏蔽措施，是降低感应雷击破坏的有效方法。目前机房内的大部分线路采用穿管布线（金属软管或硬管），但从实际情况看，综合布线的金属护管的屏蔽接地需改进，在采取屏蔽措施时，应做好屏蔽管线的接地，使每根护管两端有效接地，并与均压等电位带连接，最大限度的减少感应雷击侵入的渠道。屏蔽层仅一端做等电位连接和另一端悬浮时，它只能防静电感应，而不能对电磁感应电压起防护作用。为减少屏蔽芯线的感应电压，在屏蔽层仅一端做等电位连接的情况下，应采用绝缘隔开的双层屏蔽，外层屏蔽应至少在两端作等电位连接。在这种情况下外屏蔽层与其它同样做了等电位连接的导体构成环路，感应出电流，因此产生减低源磁场强度的磁通，从而基本上抵消掉无外屏蔽层时所感应的电压。
2 等电位连接系统
等电位连接是建筑物内部防雷措施的一部分，其目的是减少雷电流所引起的电位差，抑制建筑物内的雷电电磁场，减少雷电过电压危害，使设备能正常工作。机房等电位连接就是用连接导线或电涌保护器，将机房内的防雷装置和机房建筑的金属框架、金属装置、外来导线、电器电信装置连接起来，形成等电位连接网络。实现均压等电位，防止机房内火灾、生命危险和财产设备破坏损失事故。等电位连接网络包括 S 型星形结构和 M 型网形结构。
3 综合布线系统
在机房内配备电子设备时，要设法避开强磁场区域，以防止电子设备在强磁场作用下发生工作失灵或被损坏。首先，像微机、传感器等电子设备应尽量安置在房间的中央部位，而不宜靠墙放置，更不能安放在墙角处。对于新建机房，应尽量选择低层楼房。其次，对于设置在建筑物顶层的机房，其机房内的电子设备尤其靠近容易受到雷击的楼顶角处机房内电子设备，要切实做好屏蔽等防护措施。另外，电子设备的电源线与信号线所形成的回路面积要尽量小，且不能与墙壁中的防雷系统引下分支平行，避免产生大的回路感应电势而击坏电子设备。在布置机房内线缆时，应该注意其线缆与机房内其他金属设备、管线、电力线等的距离，距离太近都有可能通过金属导体耦合产生过电压，对设备系统造成危害。
4 防雷接地系统
防雷器件首先起到的作用是对雷电流的吸收和泄放作用，同时也是一种“等电位连接器”。所有的防雷产品器件的防护原理均是在雷击发生的瞬间内，迅速启动响应，保证设备、大地、建筑物及其附属设备之搭接构成一等电位体，从而避免过电压的损坏，实现均压等电位的关键就是整个机房的地线系统。所以说接地系统在系统防雷中非常重要的。
(1) 接地装置
理想的建筑物避雷系统的接地装置，包括从接闪器及引下线的理想状态最好是无任何电阻，一旦雷击发生，避雷针接闪时，不论雷电流有多大，接地装置上任何一点对大地的电势差为零，因此，接地的阻值应尽可能的小。依据国家标准 GB50174－93《电子计算机机房设计规范》规定，交流工作接地和安全保护接地，接地电阻均不应大于 4Ω，直流工作接地中，接地电阻应按计算机系统具体要求确定；（电信站接地电阻要求≤1Ω）。据 IEC1024 标准机房交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地宜共用一组接地装置。
但是由于某些计算机设备的工作状态差异不同，接地系统共地很难实现时，我们建议应该采用等电位理论，达到瞬间等电位方式，常态独立接地方式（即机房接地系统与其他交流地、安全保护地、防雷地进行软连接）。
安装要求 UPS 电源输入为三相四线制，输出为三相五线制，输出端为隔离变压器型，保证中线对地线电压小于 1V，满足计算机系统的需要。
(2) 均压等电位连接
另外，机房的各种地线间及地线与大楼结构的主钢筋之间，必须进行有效的连接，即全部采用共用接地系统，当雷电引起地电位高压反击时，整个大楼及机房呈现系统等电位，防雷系统呈现工作状态，保证网络系统的安全。关于机房设备的金属外壳接地在相关的国标与部标中均提出：机房设备的金属（导电）外壳必须接地的规定（通常称为保护接地，也就是用导线将外壳与 PE 线相连）。这要求的目的是将设备外壳与地线（PE）进行等电位连接。这样不但保证了操作人员的安全（触摸外壳时不会发生触电的危险）；同时还将被保护设备的外壳（对于输入、输出线）的电位处于相对稳定的状态，并将电磁干扰的大部分杂散电流导入大地。