信息机房防雷问题浅析

　　【摘要】信息机房的雷电防护是一个综合的防雷工程，在全面考虑电子信息系统防雷设计方案的同时，认真处理细节技术问题，对于整体防雷工程的防护效果起到至关重要的作用。
　　【关键词】信息机房，防雷措施，电磁感应
　　
　　引言
　　随着科学技术的发展，信息系统越来越备受人们的关注并广泛使用。信息机房的防雷工程是一个系统工程，必须综合考虑，将外部防雷措施和内部防雷措施作为整体来统一考虑。而信息机房中的微电子设备的高度集成化，其低工作电平和小工作电流以及绝缘强度低的特点，普遍存在耐过电压、过电流的能力差等致命弱点。
　　1. 信息机房所在建筑物的防雷
　　（1）现在很多信息机房建筑物内部各种交流、直流设备众多，线路纵横交错，应该将建筑物内各种交流工作地、安全保护地、防雷地与建筑物法拉第笼良好接地，形成一个等电位体，避免接地线之间存在电位差，以消除感应过电压的反击现象，保证电子设备正常运行，因此，现在信息机房应建立综合接地系统，接地电阻宜小于1欧姆。
　　（2）防雷选择：直击雷防护使用避雷针，对于常规防雷和信息系统防雷保护都是常见的做法，但是由于两者的防雷重点和保护对象的不同，使用避雷针的方式应当有所区别。
　　接闪器为直接接受雷击的金属器具，包括避雷针、避雷带、避雷网格、避雷线以及可接闪的金属构件。接闪器的主要目的为：防止雷电直接击中被保护的建（构）筑物，从而起到保护建（构）筑的作用。
　　常规防雷的保护目的主要是保护建筑物免遭直接雷击,其最普遍的是在建筑物顶端装长针避雷，因此给人造成一种错觉,以为做防雷就是装避雷针，但实际上它是引雷的。避雷针在强电场作用下产生尖端放电，形成向上先导放电；两者会合形成雷电通路，随之泻入大地，达到避雷效果。所以避雷针的保护是牺牲自身，把雷电引向自己来保护周围被保护范围内的建筑物部不遭受直接雷击的。闪电直接击中避雷针时的雷击电磁脉冲，更容易在线路上直接感应出电势差，产生瞬间过电压和过电流。常规防雷用滚球半径区分防雷建筑物的类别，建筑物防雷类别越高，避雷针的滚球半径越小，避雷针高度通常设置的越高，这种靠提高避雷针高度满足常规防雷的需求是可行的。但是信息系统防雷不适用这种方式，因为避雷针的高度与雷击概率平方成正比的，避雷针高度增加后，雷击概率会成倍增加，在线路上感应产生瞬间过电压和过电流的概率也成倍增加了。因此信息系统机房的外部防雷应采用抑制性的直击雷保护，即不采用任何可能招引雷击的防雷设置，但若有雷击的时也能提供足够的保护。即尽量减少和避免直接雷击，为此应多采用避雷网（带）等屏蔽性直击雷保护，少用长的避雷针，降低雷击概率。特别是在建筑物最高处，建议只用短针或仅敷设避雷带，要走出在建筑物最高处习惯性安装长针防雷的误区。避雷针首先是引雷针，避雷是因为它能把电流引入大地达到防护效果。但对信息机房而言，所在建筑物受雷击次数越少越好。
　　2. 信息机房所在位置的防雷
　　（1）雷击电磁脉冲入侵信息机房主要途径有：由交流供电电源线路入侵；通信信号线入侵；辐射等。为了避免雷电由交流供电线路入侵，可在建筑物内的变配电所在的高压柜内的各相安装避雷器作为第一级保护；在低压柜内安装避雷器作为第二级保护；为谨慎起见，可在机房供电配电箱中安装电源避雷器作为第三级保护，并将配电箱的金属外壳与建筑物的接地系统作等电位连接。
　　（2）等电位连接，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。信息机房的等电位处理就是将空间内的防雷装置与建筑物的金属构架、金属装置、外来导体、电气装置等连接起来形成等电位连接网络，以实现电位均衡。其中信息机房等电位处理是相当重要的一个环节，由于信息机房存在着各种通讯等电气设备，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94要求，宜采用M型或M型与S型两种组合在一起的等电位处理方式。根据雷电流分布情况，可以选择在建筑物中间柱筋作为机房接地干线，大大降低雷击时接地干线产生过高的雷击电压。
　　（3）日常工作中经常遇到引入机房的线缆屏蔽层应该单端接地还是两端接地的问题。其实这两种方式都是各有利弊的，应该按照实际情况选择其中一种或者采用双层屏蔽的方式。
　　当信号线缆传输距离比较远的时候，由于两端的接地电阻不同可能会导致两个接地点电位不同，此时如果两端接地，屏蔽层就有电流形成，对信号形成干扰，因此这种情况下一般采取一点接地，另一端悬空即单端接地的办法，来避免此种干扰形成。
　　但从安全角度看，线缆屏蔽层采用单点接地时不可取的，假定线缆是从一次设备引入二次设备柜的，如果室外一次设备故障或雷电冲击，由于电磁感应可能会使线缆屏蔽层室外的一端电压升高，如果只有一端接地，将使线缆屏蔽层两端形成电压差，造成二次微电子元件的误动甚至击穿，因此必须两端同时接地，以平衡这种电压。
　　单端接地有利于防护静电干扰，两端接地有利于防护电磁感应干扰。为此，我们可以将线缆穿入金属管内或采用双屏蔽线缆，将金属管或是双屏蔽电缆的外屏蔽层的两端与电子设备外壳分别连接并就近接地，金属管内的电缆单屏蔽层或双屏蔽线缆的内屏蔽层可以采用一端接地，这样既保证安全，又有利于抑制低频干扰。正如《GB50217-2007电力工程电缆设计规范》—3.6.9中所提到的，控制电缆金属屏蔽的接地方式，应符合下列规定：计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层，不得构成两点或多点接地，应集中式一点接地。集成电路、微机保护的电流、电压和信号的电缆屏蔽层，应在开关安置场所与控制室同时接地。除上诉情况外的控制电缆屏蔽层，当电磁感应的干扰较大，宜采用两点接地；静电感应的干扰较大，可用一点接地。双重屏蔽或复合式总屏蔽，宜对内、外屏蔽分用一点，两点接地。两点接地的选择，还宜考虑在暂态电流作用下屏蔽层不致被烧熔。《建筑物防雷设计规范》GB50057-94——第6.3.1条规定：……当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端等电位连接，当系统要求只在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽，外层屏蔽按前述要求处理。
　　3.结束语
　　现代信息系统中，一个设计良好的防雷系统对设备安全运行是至关重要的，而不仅仅是针对信息机房而言，只有严格按照综合防雷的原则，从各个可能的雷击引入途径进行规划保护，才能保证整个信息系统的安全。
　　
　　参考文献
　　[1]国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）中国计划出版社
　　[2]国家标准《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007（2008年版）中国计划出版社
　　[3]国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004（2004年版）中国建筑工业出版社
　　[4]国家标准《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008（2009版）人民出版社
　　[5]张小青．《建筑物内子系统的防雷保护》．电子工业出版社．2002.
　　[6]张小青．《建筑物防雷与接地技术》．中国电力出版社．2003.