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1、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷電防護(hù)工程應(yīng)注重雷擊電磁脈沖輻射防護(hù)何鋼健 詹昌東 胡萍(浙江省溫州市氣象局防雷中心，浙江溫州325000)摘要：實(shí)際工作中經(jīng)常接觸到計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)備信號口部分損壞現(xiàn)象，仔細(xì)對照閱讀GB50057-94（2000年版）建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范和GA267-2000計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖安全防護(hù)規(guī)范，本文提出對兩個規(guī)范中“計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖輻射性侵入防護(hù)”尚需完善的建議。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)；雷電電磁脈沖；雷電防護(hù)；SPD 一、問題的提出典型例子如圖一，這是金融系統(tǒng)一個C類機(jī)房的設(shè)備配置圖：光纖收發(fā)器、路由器、交換機(jī)或HUB、服務(wù)器（非專業(yè)服務(wù)器）、終端、打印機(jī)、

2、五類UTP或超五類UTP構(gòu)成室內(nèi)以太局域網(wǎng)絡(luò)，通過光纜交接盒以光纜與外界交換信息。實(shí)際生活里這類計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)比比皆是，而且在日常業(yè)務(wù)中起舉足輕重的作用。這種C類計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)要求理想的機(jī)房屏蔽或布線屏蔽是不太現(xiàn)實(shí)的，例行的比較規(guī)范的雷電防護(hù)做法是在電源線上設(shè)置3級電源SPD，并將光纜加強(qiáng)芯接地以限制傳導(dǎo)性侵入的雷電波。在室內(nèi)信號防護(hù)部分根據(jù)GA267-2000規(guī)范第8.5.2.2條款要求，“在中雷區(qū)以上的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，若室內(nèi)局域網(wǎng)或樓內(nèi)綜合布線系統(tǒng)信號傳輸線水平敷設(shè)長度大于50m、小于100m時，宜在一端設(shè)備接口處安裝通道防雷保安器”。實(shí)際上C類計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)室內(nèi)局域網(wǎng)絡(luò)部分單根信號傳輸線

3、很少有超過50m的敷設(shè)長度，按照要求，這樣的C類計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)部分是不需要增加SPD了。但是我們在多年的實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過這樣處理的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)備的信號口部分常常損壞，這種現(xiàn)象在高聳的鐵塔、高樓的附近更為常見。問題是：除去光纜和電源線路幾乎和外界毫無瓜葛的局域網(wǎng)絡(luò)部分是怎么受到感應(yīng)雷電高壓侵害的呢？室內(nèi)局域網(wǎng)部分設(shè)置SPD是否可以做為防護(hù)雷擊電磁脈沖輻射性侵入的一種手段？二、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷電防護(hù)規(guī)范相關(guān)要求近年來，國內(nèi)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖的防護(hù)技術(shù)得以長足的發(fā)展，相關(guān)的國標(biāo)、行標(biāo)也相繼出臺。建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50057-94于2000年進(jìn)行修訂，以國際電工委員

4、會相關(guān)文件為主要參考依據(jù)，補(bǔ)充增加了第六章“防雷擊電磁脈沖”的新內(nèi)容，使GB50057-94規(guī)范從建筑物外部防雷到內(nèi)部防雷的體系真正與國際接軌，也使第六章的內(nèi)容成為國內(nèi)雷電電磁脈沖防護(hù)規(guī)則的基石；此外，中華人民共和國公安部于2000年12月發(fā)布了首部專門針對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)設(shè)備本身防雷保護(hù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖安全防護(hù)規(guī)范GA267-2000，它在計(jì)算站場地安全要求GB/T9361-1988規(guī)范對A、B、C類計(jì)算機(jī)機(jī)房分類的基礎(chǔ)上，將計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)也分為A、B、C三類，結(jié)合以年平均雷暴日劃分的少雷區(qū)、中雷區(qū)、多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)進(jìn)行分門別類的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)，條文直觀，可操作性強(qiáng)。三、對于計(jì)算機(jī)信息

5、系統(tǒng)設(shè)置SPD的探討眾所周知，雷電做為自然界重要的騷擾源之一，它對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的侵入途徑主要有兩種：（一）傳導(dǎo)性侵入（二）輻射性侵入1、對傳導(dǎo)性雷電波的防護(hù)無論是GB50057-94規(guī)范還是GA267-2000規(guī)范對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)在室外進(jìn)線部分（有電流流過的金屬性傳輸導(dǎo)體）設(shè)置電涌保護(hù)器（Surge protective device，SPD）作為雷電電磁脈沖防護(hù)設(shè)計(jì)上的一個主要措施毫無疑義，如GB50057-94第6.3.4條款和圖6.3.3均對室外進(jìn)線部分設(shè)置SPD的位置、方法做了表述，六章四節(jié)更是對電源線路上的SPD提出明確的要求，但是對保護(hù)信息線路和設(shè)備的SPD的規(guī)定沒有做說明是一大

6、遺憾；而GA267-2000則更簡單明了的以表格方式將分別位于少雷區(qū)、中雷區(qū)、多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)的A、B、C類計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)室外進(jìn)入的電源線、同軸模擬信號線、非同軸信號線上設(shè)置的SPD（GA267-2000規(guī)范中稱為“防雷保安器”Lightning protector）的位置、沖擊通流容量、限制電壓等做出說明。以上的防護(hù)措施是基于雷電暫態(tài)過電壓在室外引入的金屬性傳輸導(dǎo)體上以波的形式傳輸?shù)睦碚?，并分析和?jì)算整個傳輸?shù)牟ㄟ^程做出的。毫無疑問這種雷電暫態(tài)高壓以波形式沿線傳輸?shù)那秩胪緩綄τ诜览妆Ｗo(hù)設(shè)計(jì)來說非常重要。2、對輻射性雷電波的防護(hù)但是，另一種雷電電磁作用的形式往往被忽略，正如GB50057-94規(guī)

7、范第6.3.2條款表述的：“閃電擊于格柵形大空間屏蔽以外附近的情況”和“閃電直接擊在位于LPZ0A區(qū)的格柵形大空間屏蔽上的情況”。在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中尤以第一種情況：閃電擊中高聳建構(gòu)物產(chǎn)生以平面輻射波形式傳輸?shù)母吣芰看艌?，在雷擊點(diǎn)附近與高聳建構(gòu)物無直接物理連接的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)以自身的金屬線纜和設(shè)備本身構(gòu)成的面積不等的金屬環(huán)路在磁場內(nèi)感應(yīng)出的高電壓所產(chǎn)生的破壞作用，在實(shí)際工程中更為常見，如普通的計(jì)算機(jī)機(jī)房內(nèi)的局域網(wǎng)絡(luò)。GB50057-94規(guī)范第6.3.2條款僅僅對兩種情況下的磁場強(qiáng)度、屏蔽效果以及信息系統(tǒng)安裝的安全距離進(jìn)行計(jì)算，防護(hù)方法強(qiáng)調(diào)的是屏蔽：如對信息系統(tǒng)內(nèi)部線纜布設(shè)進(jìn)行金屬管屏蔽、或以格柵形大空

8、間（可利用新建建筑物本身的金屬構(gòu)件）對機(jī)房進(jìn)行屏蔽，再對信息系統(tǒng)應(yīng)安裝的安全空間距離進(jìn)行計(jì)算，最后按計(jì)算結(jié)果在安全距離內(nèi)安裝信息系統(tǒng)；同樣GA267-2000規(guī)范在第7.4條款要求“新建或改建計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房時，建筑物及建筑物內(nèi)安置計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)設(shè)備的房間應(yīng)有屏蔽措施”。并要求沒有條件利用格柵形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)做屏蔽的改建計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房建筑物，“考慮在機(jī)房建筑物外加金屬屏蔽網(wǎng)”。第7.6條款要求計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)安裝在LPZ1區(qū)或以上后續(xù)區(qū)域，且遠(yuǎn)離有格柵的墻體。兩個規(guī)范所強(qiáng)調(diào)的屏蔽技術(shù)措施對于新建的并且對機(jī)房的安全有嚴(yán)格要求的A類計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)是比較可行的，多數(shù)情況下已建、改建

9、、擴(kuò)建的B、C類甚至A類計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)是有相當(dāng)?shù)睦щy（牽涉到資金、工程規(guī)模、美觀甚至房屋結(jié)構(gòu)等方面）。本文試圖對第一種情況下無屏蔽或屏蔽不良的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)可能受到的破壞狀況進(jìn)行分析。四、問題的分析和探討事實(shí)上GB50057-94規(guī)范第6.3.2條款對雷電輻射場的磁場強(qiáng)度的計(jì)算應(yīng)用于工程實(shí)際是非常有效的，特別是對于圖一這樣無屏蔽的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，其室內(nèi)信息系統(tǒng)的信號線、電源線、設(shè)備本身組成很多個面積不等的金屬環(huán)路，每個金屬環(huán)路在設(shè)備一端將感應(yīng)出不同的電壓，對設(shè)備本身的安全產(chǎn)生危害。按GB50057-94規(guī)范第6.4.10條款要求，在具體工程中是應(yīng)該計(jì)算每個金屬環(huán)路的開路電壓。但不可否認(rèn)的是，這

10、樣的做法非常的煩瑣而且困難，這里我們將簡化環(huán)路如圖二，圖二等效電路如圖三。圖三中設(shè)備環(huán)路長8米，寬5米，是采用實(shí)際雷災(zāi)中的一次災(zāi)情調(diào)查的實(shí)例為模型。按GA267-2000規(guī)范表5要求，設(shè)備終端電源插頭前設(shè)置第3級沖擊通流容量大于等于10KA、限制電壓小于等于500V的電源SPD（如圖三所示）。假設(shè)距環(huán)路100m處落雷，雷電流按100KA計(jì)，根據(jù)下式可計(jì)算無衰減情況下的最大磁場強(qiáng)度：H0=i0/(2*Sa) =100K/（2*3.14*100）=159A/m其環(huán)路開路最大感應(yīng)電壓Uoc/max=0*b*l*H0/T1 =4*3.14*10-7*5*8*159/(10*10-6) =798V由于設(shè)備電源端設(shè)置了3級SPD，近800V的感應(yīng)電壓幾乎是全部加在設(shè)備信號口與地之間的漏電阻上，從而對設(shè)備的信號口造成很大的沖擊。五、結(jié)語綜上所述，現(xiàn)行GB50057-94和GA267-2000規(guī)范對傳導(dǎo)性侵入的雷電波的防護(hù)措施已相當(dāng)成熟。但是對于輻射性侵入的雷電波的防護(hù)還有不足之處，GB50057-94理論計(jì)