计算机信息系统雷电防护基本方案

计算机信息系统雷电防护基本方案一、计算机中心机房雷电防护：1．1电源部分计算机机房配电系统一般采用三相五线和单相三线的供电制式运行，由于电力线采用户外线路直接引入为计算机信息系统提供有效的能源支持，电力线是重要的引雷途径，必须进行有效的防护。根据IEC和GB的有关标准的规定，需在计算机机房不间断电源输入端进行三级保护，第一级使用火花间隙放电器（对10/350uS直接雷电进行90%的吸收），第二级使用半导体过电压保护器（对第一级火花间隙放电器吸收雷电后，残余部分感应雷电进行吸收，使雷电的能量基本吸收完毕）第三级使用半导体过电压保护器（对第二级半导体吸收后，残余的雷电杂波及其它操作过电压、容性负载感性负载引起的浪涌过电压实施进一部的吸收，并对电力线出现的差模干扰、共模干扰实施有效的抑制和吸收），如有条件，应使第一级防雷器件与第二级防雷器件之间拉开直线距离10米以上、第二级与第三级之间拉开直线距离5米以上，利用电力线上的自由电感、自由电阻进行级级解偶，以达到级级保护器的响应时间相配合，实现真正的多级保护。如不能实现利用电力线实施距离解偶时，应该采用人为的电阻、电感实施LC延迟解偶，以达到多级保护的目的。三级保护完成后，能够为计算机信息系统设备的电源输入端提供安全、可靠的用电环境。在计算机机房内，在不间断电源输出端的电力分电箱中，安装一级感应雷电的半导体过电压保护器。在重要的终端（小型机、服务器、高速打印机、系统前置机、通信设备等等）实施终端电源感应雷击的末级防雷保护。1．2网络通信的雷电保护：网络通信系统雷电保护分为：广域网雷电防护、局域网雷电防护、无线通信系统雷电防护、光缆通信雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护等1）广域网雷电防护：广域网线一般为：租用邮电专用线路和共用邮电话线线路。机房通信设备使用的专线：X25、V11、V24、ISDN、DDN机房通信设备话线网：PSDN（48v）根据上述的特点，广域网远距离传输数据通信，目前最大速度小于等于2M，从四通八达的户外引进机房，是雷电的重点袭击对象，所以，在进入机房设备（调制解调器或其它设备）前端安装具备二级保护的防雷保安器（第一级为惰性气体火花间隙放电器，通过RLC解偶，进入第二级半导体过电压保护器）。需要防护线与线之间、线与大地之间的雷电入侵，保安器的损耗指标应该适应计算机设备的通信协议要求。2）局域网的雷电保护：建筑物内部或机房内部计算机设备之间的数据交换和数据处理的网络系统是局域网雷电防护的重要部分，做好局域网网线的屏蔽，同时还应该加强终端设备的局域网端口的雷电防护（小型机、服务器、前置机、集线器、网络交换机），网络运行速度10M、100M、1000M，网络接口为RJ45、RJ11、BNC、N等形式。3)无线通讯防护系统：无线通讯一般使用微电波、卫星等高频电子技术进行有效交换数据的一种基本联络方式。经常在建筑物上再架设天线，天线通过馈线把电信号输送给接收、发射机，由于天线较高，属于地面特别突出物，馈线的屏蔽层与机壳及大地相连接，是雷电释放大地的优良途径。一旦雷电沿此途径入地，必将使设备烧毁。为此，必须加强在天馈线进入设备前，安装防雷器。由于无线通讯系统使用频率较高，一般在800-2500M，要求防雷器的插入损耗较严，所以只能使用间隙放电器件进行有效的防护。二、实施雷电防护的基本要素：2．1机房地线问题：根据IEC和GB的有关计算机机房的标准，机房地线有二类：独立地线和共用地线。但从防雷角度来看，必须使用共地，目的是减少雷电的高压反击。但由于计算机信息技术的飞速发展，许多新机器对用电环境要求非常苛刻，如果强行机械的把机房逻辑地、静电地、保护地、交流地、零线接地、防雷地、建筑物主钢筋、屏蔽地等统统连接一起，就会发现有：1）服务器、小型机不工作。2）局域网速度较慢，不适应工作。3）主板莫名其妙的平凡烧毁。原因很简单，由于系统的用电环境不好，三相严重不平衡，零地混接，导致地线电流过大，造成零地电压大于1伏，是上述后果的根本原因。共地的基本目的是希望达到全面地电位等电位，抵御雷电的高压反击，如果强行等电位，必将造成不愉快的后果。IEC61312标准明确指示：当共地无法实现时，采用电压瞬间导通的SPD元件，实现雷电来临时，达到瞬态共地。就是在上述八种地之间，串联瞬间导通的SPD，当雷电来临，八种地线在同一电压界面上，达到地电位全面电电位，（在防雷器的帮助下）全面抵御和消灭雷电的高压反击对设备的破坏。2．2均压等电位的防雷器件安装原则：防雷器件与被保护的机房设备全面等电位，（防雷器火线与设备火线等电位、防雷器零线与设备零线等电位、防雷器地线与设备地线等电位）防雷器地线输入端接机房直流逻辑地线，防雷器地线输出端接均压等电位金属带，（均压等电位带是S、M型铺设在机房地板下面的悬空铜板）机房内所有以UPS（负载）计算机信息系统负载的地线都必须就近与均压等电位带连接，在通讯线路进入设备之前安装通信信号防雷器，其地线就近与设备外壳地和均压等电位带同时连接。在防雷器之后，不能在有任何形式的接地，否则防雷工作肯定失败。2．3防雷器件的选择：1）电源防雷系统：机房配电系统必须安装能够抵御直接雷击（10/350uS）防雷保安器，并且实行三级保护，防护雷电流：三相五线每线各吸收25千安培（包括：火线与零线、火线与地线、零线与地线、火线与火线之间的雷电）。单相三线每线各吸收50千安培（包括：火线与地线、零线与地线、火线与零线之间的雷电防护）在机房内部计算机重要负载实行终端感应雷电（8/20uS）保护，使用保护雷电电流20千安培的防雷器，在UPS输出分电柜内，安装感应雷电防护器。2）通讯信号系统：租用邮电线路进行数据传输的防雷保安器必须抵御和吸收（8/20uS感应雷击）5千安培雷电流。必须具备线与大地之间的防雷保护，同时，必须还要增加线与线之间的雷电保护。其中包括X25、ISDN、DDN等。PSDN防雷器件使用在48伏系统，且包含180伏振铃电压，所以在使用之前必须详细了解防雷器件的使用场合和被保护设备的特殊工作要求。（举例：PSDN调制解调器有带铃压和不带铃压二类，带铃压调制解调器工作电压48-54伏，铃压175-180伏，防雷器的保护电压应该大于180伏。不带铃压的调制解调器工作电压48-54伏，防雷器的保护电压不小于54伏。如果二类防雷器混装，前者将造成通讯信号短路，后者将造成防雷工作失败。）局域网的网口应该采取雷电防护措施，出入小型机、服务器、网络交换机、集线器等RJ45（1、2、3、6）端口应加设专用防雷器。出户的局域网线必须安装防雷器。BNC远程局域网必须安装防雷器。485数据线接口、422数据线并口、RS232数据串口、TTY（4-20mA电流环）传感器数据接口等等，均应安装匹配的防雷器，匹配的原则是防雷标准和计算机通信协议。天馈线路的防雷器有：BNC型视频、F型卫星天线、N型高频天线等系统，使用频率有100M以下的视频，有890M的一般卫星系统，有2500M以下的CDMA和SCDMA系统，都需要在允许插入损耗条件下，安装防雷器件，但是，不允许在正常工作时，信号衰减50%db。3）地线等电位系统：机房实施雷电防护，电源防雷器件使用的地线是机房直流逻辑地线，（防护的目的是计算机系统负载）机房直流逻辑地线与静电地、保护地、交流地、零线重复接地、防雷地、屏蔽地、建筑物主钢筋等地之间串接SPD，实现瞬态等电位共地。必须注意，所有的共地和瞬态等电位共地必须在防雷之前完成，防雷之后不许再有任何形式的（直接或间接）接地。三、屏蔽与屏蔽接地问题：3．1屏蔽：所有电力线、广域网线、局域网线、控制线、监控线、视频线等系统线路必须进行屏蔽处理，屏蔽线槽必须二点以上非等长接地，屏蔽物端点必须接地。1．2屏蔽共槽问题：电力线与网线不能同槽铺设；局域网与广域网线路不能同槽；广域网和局域网线路串墙壁时必须套入金属管，金属管接地处理。局域网和广域网布线必须距墙壁一定空间，减少感应雷击对线路的影响。3．3光缆问题：光缆一般不会传导雷电，光缆金属护套和金属芯线可以电引入雷电烧毁设备，为此，必须在进入设备之前，使芯线和护套接地或通过SPD进行有效接地，即可达到避雷的目的。