計算機信息系統(tǒng)中心機房感應(yīng)雷防范措施探析
吳俊寧、顧曉、梁鍇
摘要：雷電所伴隨的強大的感應(yīng)電磁場以及在金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓具有很大的危險，時刻危脅著計算機房內(nèi)電子設(shè)備的正常工作，但是并沒有引起人們的足夠重視。本文就計算機信息系統(tǒng)中心機房感應(yīng)雷防范措施進行了探討，供參考借鑒。
關(guān)鍵詞：計算機；信息系統(tǒng)中心機房；感應(yīng)雷

對雷電感應(yīng)雷的防護就是為了確保各系統(tǒng)，特別是直接影響業(yè)務(wù)的系統(tǒng)的正常運行，不受雷電所造成的過電流、過電壓的干擾和破壞，保護機房不致被雷電襲擊。作好穿越防雷區(qū)界面上不同線路的防雷保護，是我們系統(tǒng)防雷工作的重點。
1 屏蔽系統(tǒng)
(1) 機房建筑物屏蔽
機房屏蔽可根據(jù)機房內(nèi)電子信息設(shè)備的重要性，權(quán)衡經(jīng)濟投入，采取適當(dāng)屏蔽措施。一般來說，可利用機房建筑的鋼筋、金屬框架、金屬門窗、地板等相互焊接在一起，形成法拉第籠，并與地網(wǎng)進行可靠連接，形成初級屏蔽網(wǎng)。另外, 建議機房裝修時做防靜電處理，墻壁采用防靜電鋁塑板，并與機房共地系統(tǒng)相連。使機房的形成一個法拉第籠。
法拉第籠對外界電磁場的屏蔽作用是明顯的。對于現(xiàn)代建筑物來說，大多數(shù)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或全金屬框架結(jié)構(gòu)，而且整個建筑物在電氣上是連通的，這為防止雷擊提供了有力條件。但必須指出的是實際建筑物與法拉第籠是有區(qū)別的。法拉第籠在物理上可以是孤立的金屬殼體，其內(nèi)部與外界隔離，但實際建筑物它不可能與外界隔離。這至少有兩種情況：一是建筑物內(nèi)人員經(jīng)常要出入；二是建筑物必有各種電纜（電源、信號）、管線（水、氣等）與外界聯(lián)系。當(dāng)雷擊時若有人員正好出入建筑物，則此人會有遭雷擊的危險；另外各種電纜和管線也會將危險的過電壓引入建筑物內(nèi)。因此對于實際建筑物來說，除由法拉第籠結(jié)構(gòu)可減小遭雷擊危險外，還應(yīng)采取等電位連接、接地等其它措施來確保建筑物內(nèi)弱電設(shè)備的安全。
初級屏蔽網(wǎng)對感應(yīng)雷的防護是非常有效的。屏蔽效果首先取決于初級屏蔽網(wǎng)的衰減程度，其次取決于屏蔽層的厚度，網(wǎng)孔密度，屏蔽材料。因此，在對機房進行屏蔽建設(shè)時，應(yīng)該綜合考慮屏蔽體選材、尺度、網(wǎng)格密度等各因素。
(2) 設(shè)備屏蔽
設(shè)備應(yīng)根據(jù)使用性質(zhì)，及雷擊時最終所處電磁環(huán)境，適當(dāng)考慮單獨屏蔽（隔離），進行次級屏蔽。機房電子信息設(shè)備應(yīng)集中擺放在機柜中，機柜與接地系統(tǒng)保持良好連接。對于機房內(nèi)的主機及服務(wù)器或其他電子設(shè)備，應(yīng)在雷擊前蓋好箱蓋，確保其屏蔽效果。
(3) 線路的屏蔽
機房的各種金屬管道、電力電纜、通信線路等最好應(yīng)該埋地引入，埋地水平距離在15m 以上。并重點對入戶的金屬管道、通信線路、電力線纜等做好屏蔽。各種線纜均要采取屏蔽措施，金屬絲紡織網(wǎng)、金屬軟管、硬導(dǎo)管、棧橋均可用于屏蔽線纜。感應(yīng)雷擊很多是由于傳輸線路在交變磁場中產(chǎn)生感應(yīng)高壓，使計算機系統(tǒng)遭到破壞，對傳輸線路采取屏蔽措施，是降低感應(yīng)雷擊破壞的有效方法。目前機房內(nèi)的大部分線路采用穿管布線（金屬軟管或硬管），但從實際情況看，綜合布線的金屬護管的屏蔽接地需改進，在采取屏蔽措施時，應(yīng)做好屏蔽管線的接地，使每根護管兩端有效接地，并與均壓等電位帶連接，最大限度的減少感應(yīng)雷擊侵入的渠道。屏蔽層僅一端做等電位連接和另一端懸浮時，它只能防靜電感應(yīng)，而不能對電磁感應(yīng)電壓起防護作用。為減少屏蔽芯線的感應(yīng)電壓，在屏蔽層僅一端做等電位連接的情況下，應(yīng)采用絕緣隔開的雙層屏蔽，外層屏蔽應(yīng)至少在兩端作等電位連接。在這種情況下外屏蔽層與其它同樣做了等電位連接的導(dǎo)體構(gòu)成環(huán)路，感應(yīng)出電流，因此產(chǎn)生減低源磁場強度的磁通，從而基本上抵消掉無外屏蔽層時所感應(yīng)的電壓。
2 等電位連接系統(tǒng)
等電位連接是建筑物內(nèi)部防雷措施的一部分，其目的是減少雷電流所引起的電位差，抑制建筑物內(nèi)的雷電電磁場，減少雷電過電壓危害，使設(shè)備能正常工作。機房等電位連接就是用連接導(dǎo)線或電涌保護器，將機房內(nèi)的防雷裝置和機房建筑的金屬框架、金屬裝置、外來導(dǎo)線、電器電信裝置連接起來，形成等電位連接網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)均壓等電位，防止機房內(nèi)火災(zāi)、生命危險和財產(chǎn)設(shè)備破壞損失事故。等電位連接網(wǎng)絡(luò)包括 S 型星形結(jié)構(gòu)和 M 型網(wǎng)形結(jié)構(gòu)。
3 綜合布線系統(tǒng)
在機房內(nèi)配備電子設(shè)備時，要設(shè)法避開強磁場區(qū)域，以防止電子設(shè)備在強磁場作用下發(fā)生工作失靈或被損壞。首先，像微機、傳感器等電子設(shè)備應(yīng)盡量安置在房間的中央部位，而不宜靠墻放置，更不能安放在墻角處。對于新建機房，應(yīng)盡量選擇低層樓房。其次，對于設(shè)置在建筑物頂層的機房，其機房內(nèi)的電子設(shè)備尤其靠近容易受到雷擊的樓頂角處機房內(nèi)電子設(shè)備，要切實做好屏蔽等防護措施。另外，電子設(shè)備的電源線與信號線所形成的回路面積要盡量小，且不能與墻壁中的防雷系統(tǒng)引下分支平行，避免產(chǎn)生大的回路感應(yīng)電勢而擊壞電子設(shè)備。在布置機房內(nèi)線纜時，應(yīng)該注意其線纜與機房內(nèi)其他金屬設(shè)備、管線、電力線等的距離，距離太近都有可能通過金屬導(dǎo)體耦合產(chǎn)生過電壓，對設(shè)備系統(tǒng)造成危害。
4 防雷接地系統(tǒng)
防雷器件首先起到的作用是對雷電流的吸收和泄放作用，同時也是一種“等電位連接器”。所有的防雷產(chǎn)品器件的防護原理均是在雷擊發(fā)生的瞬間內(nèi)，迅速啟動響應(yīng)，保證設(shè)備、大地、建筑物及其附屬設(shè)備之搭接構(gòu)成一等電位體，從而避免過電壓的損壞，實現(xiàn)均壓等電位的關(guān)鍵就是整個機房的地線系統(tǒng)。所以說接地系統(tǒng)在系統(tǒng)防雷中非常重要的。
(1) 接地裝置
理想的建筑物避雷系統(tǒng)的接地裝置，包括從接閃器及引下線的理想狀態(tài)最好是無任何電阻，一旦雷擊發(fā)生，避雷針接閃時，不論雷電流有多大，接地裝置上任何一點對大地的電勢差為零，因此，接地的阻值應(yīng)盡可能的小。依據(jù)國家標準 GB50174－93《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，交流工作接地和安全保護接地，接地電阻均不應(yīng)大于 4Ω，直流工作接地中，接地電阻應(yīng)按計算機系統(tǒng)具體要求確定；（電信站接地電阻要求≤1Ω）。據(jù) IEC1024 標準機房交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地等四種接地宜共用一組接地裝置。
但是由于某些計算機設(shè)備的工作狀態(tài)差異不同，接地系統(tǒng)共地很難實現(xiàn)時，我們建議應(yīng)該采用等電位理論，達到瞬間等電位方式，常態(tài)獨立接地方式（即機房接地系統(tǒng)與其他交流地、安全保護地、防雷地進行軟連接）。
安裝要求 UPS 電源輸入為三相四線制，輸出為三相五線制，輸出端為隔離變壓器型，保證中線對地線電壓小于 1V，滿足計算機系統(tǒng)的需要。
(2) 均壓等電位連接
另外，機房的各種地線間及地線與大樓結(jié)構(gòu)的主鋼筋之間，必須進行有效的連接，即全部采用共用接地系統(tǒng)，當(dāng)雷電引起地電位高壓反擊時，整個大樓及機房呈現(xiàn)系統(tǒng)等電位，防雷系統(tǒng)呈現(xiàn)工作狀態(tài)，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。關(guān)于機房設(shè)備的金屬外殼接地在相關(guān)的國標與部標中均提出：機房設(shè)備的金屬（導(dǎo)電）外殼必須接地的規(guī)定（通常稱為保護接地，也就是用導(dǎo)線將外殼與 PE 線相連）。這要求的目的是將設(shè)備外殼與地線（PE）進行等電位連接。這樣不但保證了操作人員的安全（觸摸外殼時不會發(fā)生觸電的危險）；同時還將被保護設(shè)備的外殼（對于輸入、輸出線）的電位處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，并將電磁干擾的大部分雜散電流導(dǎo)入大地。

參考文獻：
[1] 方家光．法拉第籠與防雷．中國防雷信息網(wǎng)
[2] 陳軍．舟山新一代雷達站電磁屏蔽效果評估．第三屆中國防雷論壇論文摘編，2004
 

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