浅谈电子计算机房及电子计算机通信网络的防雷保护

学界Ｉ防雷、通信、通讯与电子　浅谈电子计算机房及电子计算机　通信网络的防雷保护　口吴兆国　摘要：本文从雷电活动影响电子计算机房及电子计算机通信网络的多个途径入手，分析了计算机房及计算　机通信网络的综合防雷措施，对减少雷电对计算机通信网络的干扰，使相关设备免受损坏，保证计算机网络安　全可靠地运行，具有较重要的意义。　关键词：电子计算机房　电子计算机通信网络；防雷；保护　引言　随着高科技的发展与电子信息时代的到来，计算机信息系　统核心部件集成电路耐冲击能力弱，大气电场中雷云在移动过　程，云际闪电和云地闪电的发生过程，都将对地面的金属体、电　源系统、通信系统的传输电缆产生感应，传导非常高的瞬间过　电压。据测试，低电压配电线路感应过电压可达１００ｋＶ，通信线　路感应过电压可达４０～６０ｋＶ，一旦感应过电压，过电压就沿传　２计算机房及计算机通信网络的综合防雷措施　２．１躲避　在机房选址时，要兼顾考虑所选站址应尽可能避开雷电多　发区或某些易受雷击的特殊地点，设计时充分考虑机房的楼层　位置以及计算机在机房内摆放的位置，电子计算机机房在多层　或高层建筑内宜设于第二、三层，计算机应远离建筑物的结构　柱和外墙，尽量摆放在建筑物几何尺寸的中间位置（ＬＰＺ１区或　ＬＰＺ２区）。　输线入侵电子设备，无疑将使设备损坏。近年来雷击事故频繁　出现，直接经济损失不断增多，严重影Ⅱ向了正常的工作和生产　经营，为保证计算机网络安全可靠地运行，根据电子计算机房　的实际情况和机房各场所所处雷击环境的基础上，采取综合防　雷措施。　１现代防雷的基本原则和措施　防雷保护的对象是人、设备、建筑物，要三者兼备。防雷的　基本原理是提供一条使雷电流对地泄放的合理的低阻抗通道，　而不是让其随机性地选择放电通道。防雷的基本措施是：躲避、　传导、分流、等电位连接、屏蔽、布线、接地、保护等。雷电防护的　基本原则是全方位的综合防护，层层设防，多级保护，综合治　理。防雷要作为一个系统工程考虑，像防洪、防汛一样。防雷工　程以建筑物为基本结构平台，防雷工程施工应与建筑物结构施　工同步进行，采用“法拉第笼”和共用接地系统，形成低阻抗多　通道的泄流途径，是解决反击及雷击暂态过电压比较有效的措　施。而且这种做法比较经济，是目前常用的办法。　２．２传导　传导即闪电传导体，吸引闪电，把闪电的强大电流传导到　大地中去，从而防止闪电电流经过建筑物。吸引和接受闪电的　部分是接闪器，接闪器要比建筑物高。采用装设在建筑物上的　避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器。避雷网（带）应　沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并按规定在　整个屋面组成一定尺寸的网格（单层的机房屋面和基础均应做　成Ｗ＝１ｍＸ１ｍ的网格）。　２．３分流　实验表明９５％的雷电流经建筑物四周流走，只有５％的雷　电流从建筑物中间流走，建筑物内部的雷电流几乎都是沿着立　柱纵向流下，横向电流很少，应利用机房大楼建筑物主钢筋组　成的法第笼进行分流，利用建筑物柱子主钢筋做引下线。　２．４等电位连接　等电位连接的目的在于减少需要防雷的空间内各金属部　件和系统之间的电位差。穿过防雷区的所有导电物、电力线、信　的定义表２所示。　表２控制字各位的定义　使用控制字来弥补控制管脚的不足　３结束语　ＳＥＬ　ＲＭ０Ｄ　ＷＭ０Ｄ　Ｅ　Ｒ　ＳＥＬ：选择计数器ＩＬＭＯＤ：读模式００：计数器０　００：锁存０１：计数器ｌ　０１：读最高位１０：计数器２　１０：读中问位　１１：全部选择　１１：读最低位　ＷＭＯＤ：写模式　００：写入计数寄存器０１＂写最高位至缓存１０：写中间位　１１：写最低位　Ｅ：计数器使能　０：计数器停ｌｋＴ作　ｌ：计数器开始工作　上述设计已在ＡＬＴＲＡ公司ＥＰＭ７１　２８Ｓ　ＣＰＬＤ芯片上编程　实现，完全达到设计要求。利用ＣＰＬＤ器件实现光栅Ａ／Ｂ相信　号的细分、辨向及缓冲计数器，一块芯片能实现５～６块传统通　用ＩＣ功能，提高了系统集成度，降低了电路成本。■　参考文献　【１］｛Ｖｅｒｉｌｏｇ数字系统设计教程》．夏宇闻著．　【２】《精通Ｖｅｒｉｌｏｇ　ＨＤＬ）．简弘伦著．　【３】《单片机与ＣＰＬＤ综合应用技术》周立功．夏宇闻著　Ｒ．复位信号　由于接口模块控制语句较多，一般会消耗大量的芯片面　积。所以在实际编程中，不可能将表１和表２所有的控制功能　都实现，而是根据需要选择性的保留一些必要的功能。我们可　以修改管脚定义、去掉控制字来节省芯片面积。限于篇幅这部　分Ｖｅｒｉｌｏｇ程序未给出。　３８　广东科技２００８０８．总第１９４期　（作者单位：贵阳新豪光电有限公司）　维普资讯 http://www.cqvip.com 防雷、通信、通讯与电子Ｉ学界　号线、金属线槽以及在防雷区内部的金属物和系统，均应在界　面处做等电位连接，各种屏蔽结构或设备外壳等局部金属物也　应连接到等电位连接带上，采用Ｓ型星形结构和Ｍ型网形结　构，以消除各金属部件和各系统之间的电位差。Ｓ型或（ＳＳ型）　连接，即单点接地，通常Ｓ型用于相对较小的局部系统，由于采　用唯一的～点进行等电位连接，信息系统的所有金属组件应与　（３）传输或存储的信号及数据受到干扰或丢失，使电子设　备出现故障，如计算机很容易出现“死机”现象，可导致系统暂　时停顿。　（４）使整个运转系统瘫痪，如金融、证券股市、通信、航空等　行业，一旦受感应雷袭击将～片混乱，后果不堪设想。　２．８．２感应雷入侵机房及电子计算机通信网络的主要途径　共用接地系统的各组件有大于１０ｋＶ、１．２／５０　ｔＪ　Ｓ的绝缘，避免　由干扰电流引发的公共阻抗耦合效应，外来的干扰电流不会进　入信息系统，信息系统内的干扰源也不会产生大地电流，解决　了各系统的接地线的等电位问题，所以各系统之间的干扰初步　得到解决，等电位连接的这一点，也是ＳＰＤ限制传导进来的过　（１）三相交流电３８０Ｖ及单相交流电２２０Ｖ电源传输线的　引入。　（２）计算机数据／信号传输线的引入。　（３）雷电流入地时产生的高电位通过接地线反击，即地电　位反击。　电压的理想连接点，Ｓ型或（ＳＳ型）连接适用于低频信号系统　（１ＭＨｚ以下）；Ｍ型或（ＭＭ型）等电位连接网络，即多点接地，　采用Ｍ型连接时，系统的各金属部件不应与其用接地系统各　组件绝缘，宜用于延伸较大的开环系统，网络的多重短路环路　对磁场也起到衰减作用，Ｍ型或（ＭＭ型）等电位连接网络适用　于高频信号系统（１ＭＨｚ以上）；Ｓ型和Ｍ型组合的等电位连　接，即混合接地，由于多点接地存在许多接地环路，这可能对使　用较低频率的电路有害，这种情况，可采用混合接地的方法。根　据机房的实际情况，为适合各种线路在不同位置进入大楼，大　楼可设置局部Ｍ型等电位接地网络，为高频干扰源提供低阻　抗泄放通道；而机房可设置Ｓ型等电位接地网络，阻止与闪电　有关联的低频干扰源进入信息系统，同时信息系统内部的干扰　源也不会对大地产生电流。这样把Ｓ型、Ｍ型接地网络有机结　合起来，发挥出整个等电位系统的最佳效果。　２．５屏蔽　屏蔽就是用金属网、箔、管等导体把需要保护的对象包围　起来，把闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道阻隔起来。由于　雷电流的趋肤效应，使相当大的一部分雷电流沿屏蔽层接地端　泄流入地，使设备的干扰减少。屏蔽包括建筑物屏蔽、设备屏　蔽、线缆屏蔽、管道屏蔽，建筑物屏蔽即利用建筑物的钢筋、金　属构架、金属门窗等互相连接并与防雷装置可靠的电气连接，　形成法拉第笼，设备的屏蔽按ＩＥＣ划分的防雷区（ＬＰＺ）实行多　级屏蔽，低压输电线采用穿钢管并埋地，将铠装电缆的屏蔽层　作可靠接地，机房六面体做成Ｗ＝１ｍ　Ｘ　１ｍ的屏蔽网格并与防　雷装有可靠的电气连接，这些措施对于降低机房内的电磁感应　强度非常有利。　２．６布线　采用屏蔽线缆，电源线和信号线应避免沿建筑物的结构柱　和外墙敷设，设立专用的电缆槽，将信号线和电源线分槽敷设，　防止在电源线形成的雷电电磁脉冲对信号线的影响。　２．７接地　接地即把雷电流泄放入地，良好的接地系统是防雷系统最　需要的，因为雷电流被接闪器接闪后，流经引下线，最终流到接　地装置向大地散流，所以良好的接地系统能使雷电流迅速泄放　到大地，保证设备正常运行，增加人身和设备的安全，减少着火　危险。利用地下的钢筋混凝土基础作为接地体并采用共用接地　系统，接地电阻不应大于１　Ｑ。　２．８保护　保护也称感应雷和过电压的防护。是指在雷击过电压可能　入侵的所有通道（电源线、信号线、传输线）安装与设备相匹配　的电涌保护器（ＳＰＤ），保护设备不被高电压冲击击穿。　２．８．１感应雷和操作过电压造成的危害　（１）设备受损，工作人员伤亡。　（２）降低了设备及元器件的使用寿命。　（４）接闪器引雷时，将产生感应磁场，其场强随直击雷电流　的增强而增强，可使建筑物内导线或金属物带上电磁场，且导　线越长，储存能量越多，越可能导致过电压，过电压将沿导线传　输到计算机。　２．８　３机房及电子计算机通信网络防感应雷和过电压措施　安装电涌保护器（ＳＰＤ）。采用分流限压措施，目的在于限制　瞬态过电压和分走电涌电流，防止雷电波及雷电电磁脉　中沿电　源线和信号线侵入，对计算机造成损害，应从电源和信号两方　面考虑安装电涌保护器。安装在计算机的ＳＰＤ必须达到两个　效果：一是确保计算机的失效（误动作）概率和计算机元件的损　害（永久性损害）概率：二是ＳＰＤ的接入不影响仪器设备的工　作性能。　（１）电源部分　由于外界引入的市电电缆环境较复杂，最容易遭受雷击而　且雷电能量较强，应采用三级分流限压措施，把雷电电磁脉冲　的幅值减到最少。第一级设在计算机房主配电的低压部分，第　二级设在机房的楼层，第三级设在机房的开关处，（ＵＰＳ输送给　主机或终端设备时，若线路较远，为防止导线过长而引起的过　电压，则应在电源插口处加装～级ＳＰＤ。）　（２）信号部分　计算机数据／信号的引入线端口须安装信号ＳＰＤ，在主机　（服务器）与终端之间若有交换机或Ｍｏｄｅｍ相连，则在交换机　或Ｍｏｄｅｍ之前应安装信号ＳＰＤ，在通信网络，主机（服务器）　或终端与外网络相连的数据／信号出口处应安装信号ＳＰＤ，在　远程网络中计算机～般与电话网络其用，或者在电话通信网络　中设专线。远程网络都需经过Ｍｏｄｅｍ进行信号传输，则应在　Ｍｏｄｅｍ前安装信号ＳＰＤ。　３小结　电子计算机房及电子计算机通信网络的防雷保护是～种　系统工程，必须采取综合防雷措施，严格遵循综合防雷的设计　思路，从各个技术环节入手，全面考虑问题，把防雷保护划分几　个区，层层设防，分别考虑，确保电子计算机房及电子计算机通　信网络的防雷安全。■　参考文献　…《建筑物防雷设计规范＞ＧＢ５００５７～９４（２０００年版）　【２】《现代防雷技术基础》　【３】《电子计算机机房设计规范）ＧＢ５０１　７４—９３　［４】《雷电电磁脉）中的防护》ｌＥＣ１３１２－１．　［５】《民用建筑电气设计规范）ＪＧＴＴ１　６—９２　［６】《雷电与避雷工程》　（作者单位：广东省台山市气象局）　广东科技２００８　０８总第１９４期