防雷屏蔽在計算機房中的檢測方法

【摘 要】防雷工作保護的對象一般分為三種：建筑、設備和人。當今世界，隨著網絡信息建設平均水平的不斷提高、精密設備的廣泛使用，與之相關的保護技術也日益提升，下文將簡述計算機網絡防雷的必要性，對網絡的損害，及其相關檢測方法。

【關鍵詞】防雷屏蔽；計算機房；檢測方法

0.引言

我國信息化進程飛速發展，信息系統不斷普及，網絡信息系統越來越被看重，但由于計算機網絡中使用的精密電子設備抗電壓電流的水平非常低，一旦被雷電侵入，設備必將受到重創。當今世界，常常會出現因雷擊而造成網絡通訊設施的損壞，使信息傳輸遭到中斷、信息內容受到損害的事故。

1.雷電產生的原理

強對流出現時，氣流在對流的過程中磨擦帶電形從而成帶電云，當兩種不同電荷的云層不斷接近時，地面就會感應出與之相反的電荷，這時帶電云層之間或與地面之間，就會形成非常強的電場，當有帶電的粒子進入時就會被這種電場加速，開始超高速的運動，這時的電子就會接著碰撞空氣分子，使其電離，在不斷重復后就會瞬間產生大量的帶電粒子，從而形成放電通道[1]。這一過程發生時，大量的粒子進行相互碰撞，電場能先是變化成機械能，接著又被迅速的轉化為內能，產生出極高的溫度，氣體在高溫下急劇膨脹，同時產生爆炸聲，而閃電就是高溫的氣體向外發光的表現，雷電的那道耀眼的光就是粒子放電的路線。

2.計算機網絡防雷屏蔽系統的重要性

隨著計算機網絡應用技術的普及，現代建筑物不再是一個小范圍的信息圈，為了滿足人們頻繁交換信息的需要，建筑內部與外界都得靠物理介質來鏈接。因此，建立智能計算機網絡系統成為如今建筑的基本條件。計算機網絡系統大都由脆弱精密的電子設備所構成，特別在雷電的多發區，常會出現因雷電天氣的出現，對計算機網絡系統的干擾和破壞從而導致電子設施損壞。相對而言，計算機網絡系統無法安全運行所帶來的損失總是遠遠超出其本身的價值，例如導致系統的中斷或癱瘓、重要信息的丟失，那么造成的損失更是難以估量[2]。

3.雷電對計算機網絡的損害

根據多來科學家們對雷電研究得出的結論，雷電過電壓入侵電器設備的形式有兩種：直接雷和感應雷。設備所處建筑或者相關的線路被雷電擊中經過設備入地的叫做是直擊雷，當建筑被這種雷電擊中時，會瞬間出現極高的電流，倘若此時電壓不能夠均勻的分布，就會導致局部的高電位的出現，從而對周邊的設施造成高電位的反擊，至此導致建筑被擊毀，設備受到損害，更有甚者會對人類安全造成一定的傷害；而另一種是通過雷電的電流而產生的電磁場，會經由金屬導體的感應產生出過電壓、過電流，在這一過程中形成的雷擊叫做感應雷。感應雷是電磁的感應而產生，其經過電力線路、信號饋線的侵入計算機，常常會對相關設施產生大面積的損害。

建筑物大多數都設有相關的防雷系統，它們可以對建筑內的計算機網絡進行一定的保護，因此直擊雷擊中計算機網絡系統的可能性較小，同時也由于相關防護設備較為昂貴，通常可不必安裝專門針對直擊雷的防護設施；感應雷不僅僅由電磁感應而出現，靜電感應也可產生感應雷，從而加大了建筑內的電子設備遭受其電擊的可能性。因此，在計算機網絡系統防雷工作中，其重中之重就是要防止感應雷的侵入。

4.電磁場強度的指標

4.1電磁場強度的計算

按照國家標準GB/T2887和GB50174，網絡系統所在的機房內部的磁場干擾場強應該保持在小于等于800A/m的水平。

關于由電流元IΔs產生的磁場強度的計算公式為H=IΔs/4πr2，關于距直線導體r處的磁場強度的計算公式為：H=I/2πr。其中1A/m就是自由空間的磁感應強度：1.26μT，T（特斯拉）為磁通密度的單位。

4.2磁場強度的劃分

按照國家標準GB/T17626.9，可以按照表1中規定的等級開始脈沖磁場試驗：

5.計算機防雷系統及檢測方法

計算網絡系統機房的屏蔽是專門針對感應雷和雷擊電磁脈沖產生防護的必要步驟。屏蔽的程度可直接對系統的防雷水平造成影響，防雷儀器檢測可測試出其屏蔽水平。信息系統相關設備磁場強度根據國家標準GB/T2887-2000中相關內容需要室內網絡系統的磁場干擾要保持在小于等于800A/m的水平[4]。若大樓內部的網絡系統機房和引線太過接近，造成內部磁場強度高于800A/m的時候，應在周圍安裝六面體的金屬材質屏蔽網格，計算機房的內部形成相對防雷分區的LPZ2區，安裝的金屬屏蔽網格應該保證機房內部磁場不超過800A/m的水平，并且盡可能讓這個值變低。常見針對計算機網絡系統機房防雷屏蔽水平測試相關方法有計算法、雷電流發生器法、浸入法、大環法，下面將逐個為大家介紹。

5.1屏蔽效率的計算法

屏蔽效率的衡量是指定模擬信號源放在屏蔽室之外時，它的接收裝置在室外和室內保證同一距離條件下，接收到不同場強之比，可用SH=201g（H0/H1）來表示。（式中H0表示沒有屏蔽的磁場強度；H1表示有屏蔽的磁場強度；SH表示屏蔽效率，單位為dB）。

5.2雷電流發生器法

低電平的實驗通常被用于雷電流發生器法實驗中，在這些低電平的實驗里模擬產生出的雷電流波形應該同原始的波形表達一致。在相關IEC標準中有規定，雷擊會產生首次的雷擊電流if（10/350μs）和后續的雷擊電流is（0.25/100μs）。而磁感應效應是由磁場強度的上升時間所定，首次雷擊磁場強度Hf可以用其最大值Hf/max（25kHz）阻尼振蕩場和升至最大值的上升時間Tp/f（10μs、波頭時間）來表示。同樣后續雷擊磁場強度Hs可用Hs/max（1MHz）和Tp/s（0.25μs）來表示[5]。

5.3浸入法

在國家標準GB/T17626.9的相關文件里對開展脈沖磁場抗干擾程度的實驗有規定：受試設備可以放于導體內部，每當有電流通過，就會在其包圍的空間里出現確定的磁場。實驗磁場的電流波形為6.4/16μs的電流脈沖。實驗應該從橫軸、豎軸、縱軸三個方向展開。但大多相關測試的設備體積和大空間的屏蔽體相比過于小，所以這個方法一般僅適用于小的設備實驗時參照使用，其具體方法可見國家標準GB/T17626.9。

5.4大環法

國家標準GB12190相關文件中規定關于高性能屏蔽室效能檢測以及其相關計算方法，適合對長度在1.5～15.0m之間的長方形室，大多是使用常規設施在并非理想條件下進行當場檢測。相關應注意的事項如下：

（1）在測試開始之前，需要將屏蔽室內所有金屬包括帶有金屬的設施全部撤離現場。

（2）測試時，室內的電纜、電源等都應按照日常的位置擺放。

大環法大致介紹如下：

（1）屏蔽室的墻壁可接近時，將磁場源放置室外，并傳送到可以靠近的壁面，沿著壁邊放置發射環，環的平面應與其平行，間距需保持在小于等于25cm的水平，橡膠吸力杯可使其固定。

（2）通用輸出的變壓器、常閉按紐式開關、超低頻振蕩器和熱電偶電流表構成磁場源。

（3）室內應放有檢測環，衰減器等相關儀器，且檢測環應選用半徑在150mm大小[6]。

6.結語

對于計算機房網絡系統屏蔽的目的是要防御和降低雷電感應對電子設備的損害，從而降低相關自然災害對現代社會造成的損失。計算機房網絡屏蔽效果直接決定了當雷電出現時電子設備是否可以正常運行。所以，計算機網絡系統機房的屏蔽測試是針對潛在危險的防御工程。

【參考文獻】

[1]丘志彪.探討計算機房防雷屏蔽的檢測方法[J].氣象研究與應用，2012，01：87-89.

[2]楊堅.計算機機房雷電感應危害計算分析及防護措施研究[D].中國地質大學（北京），2007.

[3]謝海華.現代建筑內的電子信息系統的雷電防護[D].南京信息工程大學，2006.

[4]張霞.計算機實驗室系統可靠性研究[D].首都師范大學，2007.

[5]張志華.計算機機房設計[J].智能建筑，2007，12：40-43.

[6]過莉.計算機聯鎖設備防雷技術綜述[J].電機電器技術，2003，03：17-19.