计算机机房的雷电防护

苏洪娟　黄灏

摘要：为了使机房内有良好的电磁环境，除了作好等电位连接外，还要作好机房的屏蔽工作。当机房屏蔽系数较大时，外界的电磁场经过机房的屏蔽效应后会有较大的衰减。因此，雷击电磁脉冲对计算机的干扰也就大大降低。

关键词：等电位连接屏蔽

中图分类号：P427.32；TP307 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0230-01

现代防雷技术是一个系统的工程，它包括外部防雷和内部防雷，即直击雷的防护和雷电电磁脉冲的防护。为了提高机房、设备及网络系统的运行可靠度，保障工作人员的人身安全，除了应架设好避雷针、避雷带、避雷网，采取完善的直击雷防护措施外，还必须在建筑物内的电源系统（所有供电设备、用电设备、备用发电设备）、天馈系统、信号传输系统、程控交换系统、计算机网络系统等设备进行可靠有效的防护，在拦截、分流、均衡、屏蔽、接地、布线等六大方面实施完整的多层次的防护系统。

那么，如何做好计算机机房的雷电防护呢？主要从两方面着手：直击雷的防护和雷电电磁脉冲的防护。保证机房内有良好的电磁环境。

1直击雷的防护

1.1 防护的途径

直击雷的防护途径主要依靠避雷针、避雷网、避雷带等作为接闪器，把雷电流接闪下来，然后通过良好的接地装置迅速而有效地将其泄放到大地。

1.2 防护原理

当高空出现雷云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷云相反的电荷，然而接闪设备都处于地面上建筑物最高处，与雷云的距离接近，而且与大地有良好的电气连接，所以它与大地有相同的电位、一致接闪设备附近空间电场强度相对比较大，比较容易吸引雷电先驱，使主放电集中到它上面，因而在它附近尤其是比它低的物体受雷击的几率就大大减少。而接闪器被雷击的几率却大大提高，所以就接闪器本身而言，它不但不能避免雷击，相反是招来更多的雷击，它以自身多受雷击而使周围免受雷击。

2雷击电磁脉冲的防护

2.1 等电位连接

2.1.1 等电位的概念

等电位连接在各部件间起着均衡电位的作用，防止防雷空间内各部件高电位差反击事故的发生。等电位连接的目的在于减小雷电防护空间内各金属部件和各系统之间的电位差，防止雷电反击。

2.1.2 接地体的等电位连接

在计算机机房中，一般是采用共用接地，在接地体的等电位连接时应着重做好以下两个方面。

（1）计算机机房的基础宜作为大楼地网的主体。在基础承台内，应将桩基、梁的钢筋都焊接连通。在机房外部地面以下0.7米处做一水平均压环（环形地网），并在外侧与每个被利用作为引下线的建筑物立柱主钢筋相连。

（2）环形地网应与附近地下的各种金属管道、金属构件在地下可靠连接。

2.1.3 直击雷防护中的等电位连接

机房本身宜利用钢筋作为防雷装置，与该机房楼内外的各种外露的大型金属物体做好等电位连接。具体做法如下。

（1）利用柱筋作为防雷装置的引下线，外围圈梁建筑物的主筋作为水平均压环，柱筋和圈梁相互连接，形成一个稀疏的“法拉第笼”。

（2）机房上面所有可能遭受雷击的较大金属物体（如围栏、门窗、广告牌等）应就近作等电位连接。

2.2 屏蔽

2.2.1 机房的屏蔽

为了使机房内有良好的电磁环境，除了作好等电位连接外，还要作好机房的屏蔽工作。当机房屏蔽系数较大时，外界的电磁场经过机房的屏蔽效应后会有较大的衰减。因此，雷击电磁脉冲对计算机的干扰也就大大降低。

软屏蔽措施就是指计算机机房采用高密度钢网和铜网构成，主要原理是应用钢网和铜网组合构成的双基板电容的滤波效应，以达到屏蔽雷电电磁脉冲的作用。软屏蔽接地方式有两种：其一是钢网接地，同时内部铜网不接地形成悬空地；其二是内部铜网单独接地。

2.2.2 线缆的屏蔽

机房附近发生雷击时，周围必然有突变的电磁场，由于电磁感应的作用，进入室内的线缆有可能感应高电压，对计算机通讯设备的安全运行造成威胁。好线缆的屏蔽工作可以从以下几个方面着手。

（1）金属编织屏蔽层（包括编结的或多孔的材料）可在不能采用实体材料作屏蔽的情况下用来屏蔽电缆。但当用于辐射场时，编结或编织材料的屏蔽效果随频率的增高而降低，而且屏蔽效果将随编织密度增加而提高。

（2）线缆穿导管可以使电缆免受电磁环境的影响。刚性导管的屏蔽效果与同样厚度同种材料的实心板相同。链接式铠装或柔性导管在较低频率下可以提供有效的屏蔽作用，但当频率较高时，每两个铠装链节之间的缝隙可能呈现裂缝天线的性质，它将大大地降低屏蔽效果。

2.2.3 设备的屏蔽

良好的设备屏蔽可以成为雷击电磁脉冲的第三道关卡。进一步加大电磁场的衰减。其屏蔽原则有以几方面。

（1）机房附近设备，应该从设备壳体与露在外部的所有导体上的各环节所辐射的电磁能量，可以采用金属进行全屏蔽。

（2）当屏蔽要求不高时，可采用单层金属网屏蔽；当屏蔽要求较高时，则应当采用双层金属或单层金属板屏蔽。

（3）必须对设备实施六面体的全屏蔽，各屏蔽单元之间要求接触良好，保证其电气性能符合规定。

（4）无论是用金属网屏蔽，还是用金属板屏蔽，都应当注意防止结构上产生谐振特性。这就要求：对于振荡部分要进行双层屏蔽；对于振荡、电源与输出耦合等部位，则要分别进行屏蔽。

对设备进行屏蔽的简单例子就是放置服务器的柜子，如图1。

图1中是在一部设备内的各电路板，以最短的导线与机壳连接，或者信号电路相关的几部分设备以最短的导线与同一个金属体连接接地，然后多台设备分别引金属线接到地网的同一点上。事实上，该设备的机壳就起到了良好的屏蔽作用。雷击产生的电磁场经机过壳的屏蔽作用后会有较大的衰减。

3結语

随着科学技术的发展，计算机的使用越来越普遍。而这些设备存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点。一旦防护不当，损失是相当严重的。本文主要从雷电的特点出发，提出了机房以直击雷防护、等电位的连接和各种设备的屏蔽来进一步加强雷电的防护。

参考文献

[1] 建筑物防雷设计规范，GB50057-94[S].

[2] 现代防雷技术基础.

[3] 赵玉峰.代环境中的电磁污染.