計算機機房的雷電防護

蘇洪娟　黃灝

摘要：為了使機房內(nèi)有良好的電磁環(huán)境，除了作好等電位連接外，還要作好機房的屏蔽工作。當機房屏蔽系數(shù)較大時，外界的電磁場經(jīng)過機房的屏蔽效應后會有較大的衰減。因此，雷擊電磁脈沖對計算機的干擾也就大大降低。

關鍵詞：等電位連接屏蔽

中圖分類號：P427.32；TP307 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0230-01

現(xiàn)代防雷技術是一個系統(tǒng)的工程，它包括外部防雷和內(nèi)部防雷，即直擊雷的防護和雷電電磁脈沖的防護。為了提高機房、設備及網(wǎng)絡系統(tǒng)的運行可靠度，保障工作人員的人身安全，除了應架設好避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)，采取完善的直擊雷防護措施外，還必須在建筑物內(nèi)的電源系統(tǒng)（所有供電設備、用電設備、備用發(fā)電設備）、天饋系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)等設備進行可靠有效的防護，在攔截、分流、均衡、屏蔽、接地、布線等六大方面實施完整的多層次的防護系統(tǒng)。

那么，如何做好計算機機房的雷電防護呢？主要從兩方面著手：直擊雷的防護和雷電電磁脈沖的防護。保證機房內(nèi)有良好的電磁環(huán)境。

1直擊雷的防護

1.1 防護的途徑

直擊雷的防護途徑主要依靠避雷針、避雷網(wǎng)、避雷帶等作為接閃器，把雷電流接閃下來，然后通過良好的接地裝置迅速而有效地將其泄放到大地。

1.2 防護原理

當高空出現(xiàn)雷云的時候，大地上由于靜電感應作用，必然帶上與雷云相反的電荷，然而接閃設備都處于地面上建筑物最高處，與雷云的距離接近，而且與大地有良好的電氣連接，所以它與大地有相同的電位、一致接閃設備附近空間電場強度相對比較大，比較容易吸引雷電先驅(qū)，使主放電集中到它上面，因而在它附近尤其是比它低的物體受雷擊的幾率就大大減少。而接閃器被雷擊的幾率卻大大提高，所以就接閃器本身而言，它不但不能避免雷擊，相反是招來更多的雷擊，它以自身多受雷擊而使周圍免受雷擊。

2雷擊電磁脈沖的防護

2.1 等電位連接

2.1.1 等電位的概念

等電位連接在各部件間起著均衡電位的作用，防止防雷空間內(nèi)各部件高電位差反擊事故的發(fā)生。等電位連接的目的在于減小雷電防護空間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差，防止雷電反擊。

2.1.2 接地體的等電位連接

在計算機機房中，一般是采用共用接地，在接地體的等電位連接時應著重做好以下兩個方面。

（1）計算機機房的基礎宜作為大樓地網(wǎng)的主體。在基礎承臺內(nèi)，應將樁基、梁的鋼筋都焊接連通。在機房外部地面以下0.7米處做一水平均壓環(huán)（環(huán)形地網(wǎng)），并在外側(cè)與每個被利用作為引下線的建筑物立柱主鋼筋相連。

（2）環(huán)形地網(wǎng)應與附近地下的各種金屬管道、金屬構(gòu)件在地下可靠連接。

2.1.3 直擊雷防護中的等電位連接

機房本身宜利用鋼筋作為防雷裝置，與該機房樓內(nèi)外的各種外露的大型金屬物體做好等電位連接。具體做法如下。

（1）利用柱筋作為防雷裝置的引下線，外圍圈梁建筑物的主筋作為水平均壓環(huán)，柱筋和圈梁相互連接，形成一個稀疏的“法拉第籠”。

（2）機房上面所有可能遭受雷擊的較大金屬物體（如圍欄、門窗、廣告牌等）應就近作等電位連接。

2.2 屏蔽

2.2.1 機房的屏蔽

為了使機房內(nèi)有良好的電磁環(huán)境，除了作好等電位連接外，還要作好機房的屏蔽工作。當機房屏蔽系數(shù)較大時，外界的電磁場經(jīng)過機房的屏蔽效應后會有較大的衰減。因此，雷擊電磁脈沖對計算機的干擾也就大大降低。

軟屏蔽措施就是指計算機機房采用高密度鋼網(wǎng)和銅網(wǎng)構(gòu)成，主要原理是應用鋼網(wǎng)和銅網(wǎng)組合構(gòu)成的雙基板電容的濾波效應，以達到屏蔽雷電電磁脈沖的作用。軟屏蔽接地方式有兩種：其一是鋼網(wǎng)接地，同時內(nèi)部銅網(wǎng)不接地形成懸空地；其二是內(nèi)部銅網(wǎng)單獨接地。

2.2.2 線纜的屏蔽

機房附近發(fā)生雷擊時，周圍必然有突變的電磁場，由于電磁感應的作用，進入室內(nèi)的線纜有可能感應高電壓，對計算機通訊設備的安全運行造成威脅。好線纜的屏蔽工作可以從以下幾個方面著手。

（1）金屬編織屏蔽層（包括編結(jié)的或多孔的材料）可在不能采用實體材料作屏蔽的情況下用來屏蔽電纜。但當用于輻射場時，編結(jié)或編織材料的屏蔽效果隨頻率的增高而降低，而且屏蔽效果將隨編織密度增加而提高。

（2）線纜穿導管可以使電纜免受電磁環(huán)境的影響。剛性導管的屏蔽效果與同樣厚度同種材料的實心板相同。鏈接式鎧裝或柔性導管在較低頻率下可以提供有效的屏蔽作用，但當頻率較高時，每兩個鎧裝鏈節(jié)之間的縫隙可能呈現(xiàn)裂縫天線的性質(zhì)，它將大大地降低屏蔽效果。

2.2.3 設備的屏蔽

良好的設備屏蔽可以成為雷擊電磁脈沖的第三道關卡。進一步加大電磁場的衰減。其屏蔽原則有以幾方面。

（1）機房附近設備，應該從設備殼體與露在外部的所有導體上的各環(huán)節(jié)所輻射的電磁能量，可以采用金屬進行全屏蔽。

（2）當屏蔽要求不高時，可采用單層金屬網(wǎng)屏蔽；當屏蔽要求較高時，則應當采用雙層金屬或單層金屬板屏蔽。

（3）必須對設備實施六面體的全屏蔽，各屏蔽單元之間要求接觸良好，保證其電氣性能符合規(guī)定。

（4）無論是用金屬網(wǎng)屏蔽，還是用金屬板屏蔽，都應當注意防止結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生諧振特性。這就要求：對于振蕩部分要進行雙層屏蔽；對于振蕩、電源與輸出耦合等部位，則要分別進行屏蔽。

對設備進行屏蔽的簡單例子就是放置服務器的柜子，如圖1。

圖1中是在一部設備內(nèi)的各電路板，以最短的導線與機殼連接，或者信號電路相關的幾部分設備以最短的導線與同一個金屬體連接接地，然后多臺設備分別引金屬線接到地網(wǎng)的同一點上。事實上，該設備的機殼就起到了良好的屏蔽作用。雷擊產(chǎn)生的電磁場經(jīng)機過殼的屏蔽作用后會有較大的衰減。

3結(jié)語

隨著科學技術的發(fā)展，計算機的使用越來越普遍。而這些設備存在著絕緣強度低、過電壓和過電流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點。一旦防護不當，損失是相當嚴重的。本文主要從雷電的特點出發(fā)，提出了機房以直擊雷防護、等電位的連接和各種設備的屏蔽來進一步加強雷電的防護。

參考文獻

[1] 建筑物防雷設計規(guī)范，GB50057-94[S].

[2] 現(xiàn)代防雷技術基礎.

[3] 趙玉峰.代環(huán)境中的電磁污染.