計算機房防雷技術(shù)探討

廣東省五華縣氣象局 魏偉良

本文結(jié)合實踐經(jīng)驗，簡要分析雷電入侵計算機房的幾種途徑，結(jié)合現(xiàn)實情況分別運用現(xiàn)代防雷技術(shù)措施對計算機房的綜合防雷設(shè)計進行了探討。

計算機房 防雷 技術(shù) 探討

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和現(xiàn)代化信息技術(shù)的高度運用，超大集成電路廣泛運用于現(xiàn)代通信、自動化生產(chǎn)、交通、醫(yī)藥等各個領(lǐng)域中。大規(guī)模的智能型生產(chǎn)機械的運用、遠程監(jiān)控技術(shù)得到了廣泛的普及，并隨著生產(chǎn)的發(fā)展得到越來越廣泛的關(guān)注。而作為信息時代主導(dǎo)的技術(shù)支撐，電子器件的集成化和超大規(guī)模集成化以及新的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動作用是顯而易見的，但一方面，這類精密電子設(shè)備由于絕緣強度低、過電壓耐受能力非常差，一旦受到雷擊等類型的過電壓沖擊，則會出現(xiàn)系統(tǒng)運行中斷、設(shè)備永久性損壞等大小不一的損害。

這對于作為網(wǎng)絡(luò)傳輸樞紐和數(shù)據(jù)處理中心的計算機房來說，如何規(guī)避雷擊的影響，為計算機的正常運行提供一個可靠的外部環(huán)境，從而保障計算機指令和數(shù)據(jù)的完整，避免元件的損壞，保證信息系統(tǒng)的安全已經(jīng)成為信息保證系統(tǒng)工作中不可或缺的一部分。下面將結(jié)合工程實例加以說明計算機房的防雷設(shè)計技術(shù)。

一、大樓基本概況

某大樓高約30m，共設(shè)有8層，樓頂裝設(shè)5根3m高的電視公用天線。計算機房設(shè)在第6層，內(nèi)裝設(shè)多臺計算機及多套計算機輔助設(shè)備。大樓所處地區(qū)位于城郊，周邊較為空曠。該區(qū)域多年平均雷暴日為86天，為雷電頻發(fā)地區(qū)。該大樓主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以鋼筋混凝土梁、柱作為建筑物主體框架的支柱。大樓地基實基以上的土壤主要是淤泥質(zhì)粘土，地下水離地面僅1.6m左右，土壤電阻率約為10Ω?m。大樓內(nèi)部有裝有一部電梯、若干空調(diào)機、電視及其他類型的電動機、直流發(fā)電機等干擾源。

根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》以及GB 50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定要求及結(jié)合該建筑物的使用性質(zhì)，該樓屬三類防雷建筑物，應(yīng)當(dāng)采用三級雷擊電磁脈沖防護等級。機房的防雷工程要根據(jù)實際情況進行具體的工程設(shè)計。

實踐證明，根據(jù)我國目前現(xiàn)行的相關(guān)防雷與接地設(shè)計規(guī)范，做好計算機房網(wǎng)絡(luò)防雷接地措施，可以將雷害事故減少到最低限度。這里需要特別強調(diào)的是，由于雷害事故具有隨機的不確定性、偶發(fā)性，所以對計算機房的防雷設(shè)計，不能誤認為地處雷暴日發(fā)生概率低的地區(qū)就可以掉以輕心。

二、 計算機房防雷要點

計算機房、通信系統(tǒng)防雷主要由外部防雷系統(tǒng)和內(nèi)部防雷系統(tǒng)兩部分組成。外部防雷包括防直擊雷系統(tǒng)即避雷針或避雷帶、引下線或接地裝置，外部防雷系統(tǒng)應(yīng)在建筑物設(shè)計、建筑施工階段給予高度重視，以便利用建筑物自身的金屬構(gòu)件達到經(jīng)濟實用的防雷目的；內(nèi)部防雷系統(tǒng)主要是對建筑物內(nèi)易受過電壓破壞的設(shè)備，如計算機及其通信口、電話機、復(fù)印機、UPS、數(shù)據(jù)傳輸線及空調(diào)機等電子設(shè)備加裝過電壓保護裝置，在設(shè)備受到過電壓侵襲時，保護裝置能快速動作將能量泄放，從而保護設(shè)備不受損壞。

三、雷電過電壓對計算機機房損害途徑

計算機房內(nèi)部受到雷電過電壓損害的途徑主要有三種：一是接閃器如避雷針、帶接閃后，直擊雷直接入地，導(dǎo)致地網(wǎng)中的低電位瞬時上升，與通過設(shè)備接地線引入的高電壓形成反擊；二是雷電流在被引下線導(dǎo)引入地期間，在引下線附近形成磁場，周邊金屬物體感應(yīng)后造生電壓；三是大樓的電源線或通信線路在樓外遭受直擊或感應(yīng)雷而形成的雷電壓及過電流沿線路侵入而造成的計算機損害。

上述三種途徑，都會對計算機房的微電子設(shè)備造成不可估量的損失。因此，必須從上述三種雷電壓侵入方式入手，尋找到防雷的最佳途徑。

四、 計算機房的防雷系統(tǒng)設(shè)計

1. 防雷接地設(shè)計

計算機房的防雷系統(tǒng)已經(jīng)做到整體規(guī)劃和系統(tǒng)防護相結(jié)合，防雷接地二者不可分割，并且應(yīng)當(dāng)做到分級保護，嚴(yán)格貫徹相關(guān)防雷接地規(guī)范。同時，防雷接地的布局應(yīng)當(dāng)合理：接地線要求短、直，確保電氣接觸良好。防雷接地的整體觀念不僅要求在本系統(tǒng)內(nèi)的全方位保護，同時也要求在系統(tǒng)與體統(tǒng)之間的統(tǒng)籌考慮，即當(dāng)計算機房內(nèi)同時存在著移動通信基站、微波站等相類似站點時，它們之間往往有信號接口、共用交流電源和各自的接地特點，這就要求從整體上統(tǒng)籌考慮這類設(shè)備之間的防雷接地要求，防止雷害從不同設(shè)備之中引入。

2. 接閃器的設(shè)計

根據(jù)大樓建筑結(jié)構(gòu)，大樓的外部防雷系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)由避雷針、避雷帶、引下線以及接地裝置組合形成直擊雷防護裝置。這樣設(shè)計的考慮是，當(dāng)雷電閃擊發(fā)生時，接閃器接閃后經(jīng)過避雷針、避雷帶的攔截，引下線可以將雷電流安全導(dǎo)入地下，保護區(qū)域范圍內(nèi)的人員和設(shè)施不受閃擊的損害。而工程中避雷針的保護范圍可以依照公式確定，安裝有效高度的避雷針，確保人員、設(shè)備在有效的保護范圍內(nèi)，防止無辜損害發(fā)生。

3. 機房電源的防雷設(shè)計

根據(jù)機房設(shè)計特點，該計算機房的電源防雷系統(tǒng)采用的是三級防雷系統(tǒng)的設(shè)計方式，第一級SPD安裝在機柜電源引入處， 第二級SPD設(shè)計放在UPS配電箱進線開關(guān)處，第三級SPD加裝在機房內(nèi)重要設(shè)備前端。

總之，不斷加強計算機信息系統(tǒng)的安全工作，重視計算機信息系統(tǒng)的防雷設(shè)施建設(shè)，才能確保其安全運行，最大限度地防御和減少雷電災(zāi)害事故造成的損失。

[1]吳大中.計算機房的防雷工程設(shè)計[M].電氣應(yīng)用.200[9]（11）:54-57

[2]郭魁英，孫志廣，李忠亮，趙海軍. 計算機機房綜合防雷系統(tǒng)工程[M].河南氣象.2006（1）：66

魏偉良(1978年生)男，助理工程師，主要從事防雷檢測工作。