計算機信息系統雷電防御技術探索
時間:2022-09-04 02:48:00
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計算機信息系統主要是大規模集成電路構成,微電子器件絕緣強度不高,雷電來臨時無法承受瞬間較大的電壓而很容易受損,甚至導致系統崩潰,因此需要做好計算機信息系統的雷電防御。
計算機信息系統雷電入侵途徑
(一)由交流電源供電線路入侵。計算機信息系統電源從室外電力線路輸入到室內,對于很多架空線路而言容易受到直擊雷與感應雷的襲擊。當高壓線路被雷電擊中后,經變壓器耦合到380V低壓側,對計算機信息系統的供電設備帶來影響;而低壓線路也容易感應出雷電過電壓。在220V電源線中產生的雷電過電壓能夠超過10000V,進而對計算機系統系統帶來嚴重損害。(二)由計算機通信線路入侵。雷電入侵通信線路一般來說有如下幾種情況:首先是地面凸出物被雷電擊中,強雷電壓直接把附近土壤擊穿,雷電流入侵并擊穿電纜外皮,導致高壓進入線路中;其次是雷云進行地面放電的情況下,線路能夠感應到超過千伏的過電壓,對線路臨近的電氣設備造成損壞,同時經由設備連線直接入侵通信線路,這種入侵方式危害程度高且涉及面廣;最后如果一條多芯電纜與其他導線或多條電纜成平行鋪設狀態時,如果其中一條導線受到雷擊,必然會影響到相鄰導線,對電子設備造成損害。(三)地電位反擊電壓通過接地體入侵。雷擊產生的雷電流通過引下線與接地體散布于大地中,在接地體四周呈放射狀電位分布,如果某些電子設備與接地體距離較近,會形成高壓地電位反擊,瞬間產生的電壓往往超過數萬伏。目前很多建筑物所設置的避雷器引入雷電流經由引下行業曲線linkindustryappraisementDOI:10.3969/j.issn.1001-8972.2020.17.011可替代度影響力可實現度行業關聯度真實度線入地,會引起四周空間出現很大的電磁場變化,從而造成相鄰導線感應到雷電過電壓,從而對計算機信息系統帶來影響。
計算機信息系統雷電防御技術
(一)直擊雷防護技術。對于直擊雷的防御一般來說整個系統包含了接閃器、引下線以及地網。接閃器也可稱之為避雷針或者避雷網,雷電流經由引下線傳遞到地網,通過地網來對電荷進行疏散。避雷網一般來說選擇Φ12鍍鋅圓鋼,建筑物頂部四周選擇4mm×40mm鍍鋅扁鋼當成是引下線,相互之間距離保持在18m之內,引下線上部和避雷網直接相連,下部和地網相連。建筑物頂部其他金屬設施需要和避雷帶進行焊接,保持連通。如此一來即可發揮出很大的雷電流釋放疏散作用,在遭遇雷擊后能夠在很大程度上保護計算機信息系統設備,也達到了國家相關防雷標準。(二)電源系統防雷技術。計算機信息系統電源不是獨立的供電系統,依舊是電力線路輸入,從理論上來說其可能受到雷電的影響。若直接擊中電力線路,經由變壓器耦合到低壓端,借助于供電設備對計算機信息系統帶來損害。根據目前計算機信息系統防雷相關規定,電源系統需要實施三級防護措施,在建筑總配電系統高壓端設置高通容量的防雷設備,將其當成是第一級保護,同時低壓側設置閥門式防雷設備當成是二級保護,各個樓層配電箱中設置避雷箱來當成是三級保護。另外對于一些重要的計算機信息系統還需要設置更多的防雷技術措施,比如說在UPS電源輸出端設置防雷器,對關鍵設備的輸入端設置終端防雷設施。借助于多層次的防雷體系來實現更加有效的雷電防御,避免其對計算機信息系統的正常運行帶來影響。(三)信號系統防雷技術。信號系統防雷屬于計算機信息系統防雷體系中的重要一部分,首先需要對計算機信息系統具體拓撲結構以及相關設備參數有充分全面的掌握。光纖傳輸介質通常不會感應雷電流,往往經由室外傳輸的光纖中存在一條金屬加強芯,當其進入房屋時,可以把金屬加強芯進行接地處理。ADSL轉化為一般網絡后,通常是依靠交換機以及雙絞線來和相關服務器進行連接,需對交換機端口進行有效保護。電話線路分布相對復雜,往往分散在建筑物的不同位置,各個線路都存在感應過電壓的概率,按照雷電電磁脈沖理論,計算機和相關設備受到損害的關鍵性因素是雷電感應浪涌電壓所導致的,它能夠借助于信號引線將感應浪涌電壓傳遞到設備之內,影響其芯片與接口的正常運行,因此可以在信號線之間設置防雷設備,避雷器串接于線路設備接口位置,設置信號浪涌保護器,確保滿足信息設備的防雷需求。(四)均壓和等電位接地。均勻以及等電位連接是避免地電位反擊的重要手段,將進入房屋的相關金屬管道以及線纜屏蔽層轉變為等電位連接的方式,從而封閉狀態的均壓環,從而將具有加大破壞性的電位差予以消除。計算機機房的接地保護裝置應當選擇共用接地的模式,將房屋的防雷池、設備保護地、交流和直流工作地保持連接,需要注意的是要優先考慮房屋自然接地的方式,通過這樣的方式來形成等電位系統,有效防止不同地網之間產生的電位差對計算機電子設備帶來影響。計算機信息系統運行過程中會產生電磁波,電磁波感應金屬導體之后讓空氣內的懸浮塵粒導線形成靜電,另外帶電的懸浮塵粒容易附著于電子設備的外殼上。如果電子設備外殼上的靜電達到某種程度之后,正負電荷會形成高達幾千伏的電壓,會在很大程度上損害電子設備。所以可以在計算機機房中設置全鋼防靜電地板,同時在機房墻壁上安裝銅排或銅網構成的均壓帶,把計算機機房中的所有金屬機柜、橋架、光纜金屬加強芯以及抗靜電地板龍骨等保持就近連接,從而讓計算機信息系統運行過程中產生的靜電能夠盡量泄入大地。(五)屏蔽與布線。屏蔽包含了對電子設備的屏蔽以及線纜屏蔽。電子設備屏蔽需要按照設備的抗壓性實施多層次屏蔽,屏蔽過程中需要對金屬導體、電纜屏蔽層和金屬線槽等進行電位連接。針對非金屬外殼的相關設備且機房屏蔽不符合設備電磁環境的標準的情況下,需要設置金屬屏蔽網亦或是金屬屏蔽室。而線路屏蔽通常來說指的是在需要雷電防護的范圍內,選擇屏蔽電纜時的屏蔽層應當在兩端以及防護區域交接位置進行等電位連接。如果選擇非屏蔽電纜的情況下,需要敷設于金屬管道中,隨后埋地引入,同時在雷電防護區交接位置進行等電位連接。如果各個建筑之間選擇屏蔽電纜進行互聯,同時電纜屏蔽可以承載一般雷電流,電纜能夠不敷設于金屬管道之中。計算機信息系統的線纜和其他管線之間的距離必須要滿足相關技術標準,確保線纜的科學敷設。
總而言之,雷電會在很大程度上影響計算機信息系統的正常運行,也會對其中的電子設備帶來非常大的損害。近年來計算機信息系統得以廣泛應用,因此雷電防御工作也受到了更多的重視。唯有構建更加系統化的雷電防御體系,采取科學有效的防雷技術措施,才可以保障計算機信息系統的安全與穩定運行。
作者:馬劍 馬繹皓 單位:甘肅新安防雷檢測有限公司
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