计算机网络中心的雷电防护技术
摘要:本文分析了计算机网络中心的特点、雷电侵入的途径及产生的影响,着重阐述了计算机网络中心系统的综合防雷措施。
关键词:计算机网络中心;雷电影响;防雷措施
引言
计算机网络中心是电子信息设备的集中场所,电子信息设备的耐压和抗电磁干扰性能比较低,雷电所伴随的强大的感应电磁场以及在金属导体中产生的感应过电压,影响着计算机房内电子设备的正常工作,0.07高斯的的磁场强度可造成计算机元件失效,2.4高斯即可使元件击穿[2]。
为了减小雷电感应对电子信息设备的影响,对网络中心机房的通信系统、网络系统、电源系统及控制系统等弱电电子设备采取有效的雷电防护措施,保障机房系统正常安全运行,通过了解雷电的影响及侵入途径,然后对具体的防雷保护技术作深入的研究。
1、雷电的影响
雷电对计算机网络中心的影响主要为雷电感应电磁干扰、雷电波侵入和环路感应。雷电电磁场是伴随瞬时强大雷电对地放电的雷电流产生的,具有和雷电流相似的波形特性;当雷电接近架空管线时,高压冲击波会沿架空管线侵入室内,造成高电流引入;计算机网络中心所处的建筑物内通常敷设着各种电源线、信号线和金属管道等,这些线路和管道在建筑物内的不同空间构成环路。当建筑物遭受雷击时,雷电流沿建筑物防雷装置中各分支导体入地,流过分支导体的雷电流会在建筑物内部空间产生暂态脉冲电磁场,脉冲电磁场交链不同空间的导体回路,会在这些回路中感应出过电压和过电流,导致设备接口损坏。
2、计算机网络中心的特点
2.1 计算机网络中心的电子设备包括主机、服务器、UPS供电系统、路由器或交换机、程控交换机、天馈接受机、打印机、刻录机、电话等电子设备设施。计算机的主要配件基本上是由半导体集成电路构成,中央处理器、存储器和逻辑控制电路等芯片都是由绝缘半导体场效应管(MOS)构成,并且抗磁干扰能力和抗过电压能力都比较低。
2.2 为了延长设备工作时间和降低系统的能耗,计算机工作电压设计得越来越低,一般在1.1V—1.5V之间,任何超出该范围的电流冲击,都可能导致其永久性破坏。
2.3室内敷设进出机房的网络、供电线和各种设备的供电线,线路较多,布线复杂。
3、雷电侵入途径
雷电侵入计算机网络中心途径主要有:(1) 出入建筑物中各种电源线路及信号线路、设备间的连接线;(2)具有公共接地的建筑物中的一切金属管道;(3) 直接雷击落雷点建筑物的地电位上升。
4、防雷措施
IEC、IEEE、GB等标准体系对雷电浪涌保护工作设立了相应规范,主要采用的方法包括分流、屏蔽、搭接、接地、和设置保护元件等措施。
4.1 电源系统防雷
由于有80%雷击高电位是从电源线侵入的,进入网络中心的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、LPZ1与LPZ2区交界处,以及终端设备前端,安装防浪涌SPD。电源系统防雷分为多级保护。主要是通过合理的多级泄流能量配合,保证SPD 有较长的使用寿命和设备电源端口的残压低于设备端口耐雷电冲击电压,确保设备安全。SPD 一般并联安装在各级配电柜(箱)开关之后的设备侧。在电源总进线处安装电源第一级冲击电流Iimp(10/350μs)≥12.5kA、电压保护水平Up≤2.5 kV的浪涌SPD,在电源分配电箱处安装电源第二级冲击电流Iimp(10/350μs)≥10.0kA、电压保护水平Up≤1.5 kV浪涌SPD,在重要用电设备插座处安装电源第三级浪涌SPD。SPD 连接导线应平直,导线长度不宜大于0.5m,接地线连接等电位接地母排,接入电气竖井的接地干线。
4.2 数据线路信号防雷
正确选用传输电缆,低频电路尽量使用双扭绞线,高频电路使用双轴屏蔽电缆,有可能用光缆替代电缆。
4.2.1 广域网
广域网远距离传输数据通信需要防护线与线之间、线与大地之间的雷电入侵,当广域网使用光纤接入时,光纤线路无需考虑此线路的雷电防护,但光缆金属护套和金属芯线可能引入雷电,必须在接入设备之前,光缆的所有金属接头、金属挡潮层、金属加强芯等,应在入户处直接接地。
4.2.2 局域网
局域网雷电防护的`重点是做好局域网网线的屏蔽,同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。中心机房内的服务器网口安装网络防雷器;中心交换机与二级交换机之间属于光纤线路连接的,加强芯做良好接地;路由器连接到防火墙的线路,防火墙入口处安装一组网络避雷器。在传输途径较远交换机的输出端和各部门用户终端,计算机处安装信号SPD防护。
网络信号防雷电浪涌SPD是针对特定的要求来设计的,技术指标繁多,使用浪涌SPD必须同时具备良好的防护性能和优异的传输指标。从传输的角度来看,浪涌SPD连接在通信网络上相当于增加了网络的分散参数,增加了线路损耗,对传输性能会造成一定的影响。目前在通信网络中使用的主要防护设备有:用于2MHz以下音频通信线路的MDF保安单元,用于15MHz以下接入网线路的xDSL浪涌保护器,用于百兆局域网的宽带网络浪涌保护器,用于控制系统、