电子信息机房雷电电磁脉冲的防御
电子信息机房防雷论文
电子信息机房的防雷初探摘要：本文以一电子信息机房为例，从信息机房自身的特点出发，着重对信息机房的防雷等级及雷击磁场进行了计算与评估，最后对信息机房进行了相应的防雷设计，希望通过此例对现代电子信息机房的防雷设计有一定的启求作用。
关键词：信息机房雷击磁场强度防雷设计abstract: this paper takes a room of the electronic information as an example, the information on the features of the room itself, and focuses on the lightning protection level and information room lightning magnetic field calculation and evaluation, and finally to the corresponding information room lightning protection design, hope that through this example of modern electronic information room lightning protection design has certain rev. for action.keywords: information room lightning magnetic field intensity lightning protection design中图分类号：s611文献标识码：a文章编号：1 前言随着信息技术飞速发展，电子信息机房的存在已日趋广泛。
电子设备大多采用微电子技术，抗击雷击电磁脉冲能力比较弱，在雷电环境下极易发生设备被损毁，造成电子设备运行中断及人员伤亡等恶劣后果。
为最大可能地避免雷电给电子信息设备及人身安全带来的危害，本着“整体防御、综合治理、多重保护”的原则，必须对电子信息机房的雷电防护引起高度重视。
计算机机房雷电防护技术
计算机机房雷电防护技术摘要:随着现代通信技术和计算机网络技术的不断进步,大规模集成电路得到广泛的使用,由于雷电和过电压造成的损失逐年上升,本文从计算机机房防雷电的重要性出发,介绍计算机机房雷电防护的技术。
关键词:计算机机房屏蔽等电位雷电防护技术随着现代通信技术和计算机网络技术的不断进步,联网化程度越来越高,通信设备越来越多,规模越来越大。
大规模集成电路的工作电压越来越低,耐压程度也明显减低,使设备对电气环境的依赖很强。
根据保险公司统计,近年来由于雷电和过电压造成电子设备的损害的事故呈逐年上升的趋势,造成的损失也越来越严重。
由于雷电和过电压损坏设备而造成的系统停顿、业务停顿、重要数据丢失、甚至系统崩溃,往往给用户造成的间接经济损失远远超过直接的硬件损失。
因此,计算机机房对避雷和过压的防护已成为具有时代特点的一项迫切要求。
1 建筑物防雷建筑物本身的防雷装置是建筑物内信息设备及系统防雷的第一道屏障,建筑物本身的防雷性能直接影响到其内计算机机房的防雷,因此,建筑物防雷必须按国家标准《建筑物防雷设计规范》的要求进行设计(避雷针,避雷带,引下线,接地系统,屋面金属等电位连接)、施工和管理,达到建筑物的防雷目的。
2 屏蔽屏蔽是电子设备防护雷电电磁脉冲干扰的基本手段之一。
屏蔽就是利用各种金属屏蔽体,阻挡或衰减外界电磁辐射能量向被保护的空间传播。
具体措施有建筑物屏蔽、设备屏蔽和金属线缆屏蔽。
对于机房的信息系统,特别是带有卫星接收和各种通信线路的电子信息系统,雷电电磁脉冲大部分是通过电线电缆和各种通信线路侵入的。
因此,计算机机房位置最好选在建筑物的底层中央,同时还必须从以下三个方面做好屏蔽措施。
(1)所有引入建筑物的电源线、各种通信数据线等金属线缆,必须采用金属屏蔽线缆或者穿金属管埋地引入机房,并在金属屏蔽层和金属管的两头做可靠接地,并且要求在入户前埋地的长度不小于15m。
雷电流的“集肤效应”使得相当大的一部分电流沿屏蔽层或金属管接地端口泄入大地,因此这种措施不尽可以有效阻止通过线缆引入的雷电波,还具有一定的防直击雷作用。
电力信息系统的雷电电磁脉冲防护探讨
收稿日期:2009-03-19作者简介裴成刚(5),毕业于天津工业大学自动化系自动化专业,助理工程师,现任职于内蒙古煤矿设计研究院,主要从事机电设计研究工作。
电力信息系统的雷电电磁脉冲防护探讨裴成刚(内蒙古煤矿设计研究院,内蒙古 呼和浩特 010010)摘 要:根据现代雷灾新特点,探讨如何从外部无源保护、内部防护和接地处理等方面采取有效措施,确保电力信息系统安全。
关键词:电力信息系统;雷电电磁脉冲防护L EMP 中图分类号:TM711 文献标志码:C 文章编号:1008-0155(2009)05-0034-02 1、引言到目前为止还没有任何一种装置或方法能阻止雷电的产生,也没有能阻止雷击到建筑物上的器具和方法。
因此在电力信息系统设计之初就应该充分估计到防雷的必要性。
2、现代雷灾新特点我国大部分地区于2、3月份就进入了雷电期。
城市高楼的增加使雷电击穿空气的距离缩短,因为雷击概率与建筑高度成正比,所以雷击概率加大。
同时,由于全球气候变暖,城市热岛现象增多,使城市的大气环流出现了新特点,夏季雷暴期延长。
而更重要的是,随着科技的进步,微电设备被广泛应用,城市通信电源大幅增多,电磁场发生变化,特别是微电子产品普遍绝缘强度低,过电压耐受力差,容易遭受雷电侵袭,其中电脑网络、通讯指挥系统和公用天线都是重灾区。
据统计,在各种灾害造成的损害中,感应雷击造成的损害高居榜首,占全部灾害损失的33.8%。
当人类社会进入电子信息时代后,雷电灾害出现的特点与以往将有极大的不同,可以概括为:(1)受灾面扩大。
从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业,尤其是与高新技术关系最密切的领域,如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等。
(2)从二维空间入侵变为三维空间入侵。
从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场,从三维空间入侵到任何角落,无孔不入地造成灾害。
防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲(Light ni ng Elect ro -magnetic Pul se Protec 2t ion ,L EMP ),即雷电灾害的空间范围扩大了。
计算机电子信息系统雷击风险评估与电磁脉冲的防护
而且 还要 避 开 大楼 外侧 作 为引 下线 的柱子 。机 房 内 设 备摆 放 的位 置 ， 由于 雷 电流有 极 大 的峰值 和陡 度 ，
在 它周 围 的空 间 出现 瞬变 电磁 场 ，处 在 电磁 场 中的 导 体会 感应 出较 大 的电动 势 。所 以在 机房 内布 置设 备时 ， 也应 与 外墙 立柱 保 持一 定 的距 离 。
第 ３ ２卷
增刊 Ⅱ
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文 章 编 号 ：６ ３ ８ １ ２ １ ） ２ ０ ３ — ２ １ ７ — ４ １（ ０ １ ￥ － ２ ２ ０
措 施 、 电位 连 接 、机 房 防 雷 接 接 地 要 求 、Ｐ 的选 择 与 安 装 六 个 方 面对 计 算 机 系 统 雷 电 电磁 脉 冲 的 防 护 进 行 分 析 探 ＳＤ
讨。 关键词 ： 息系统 ， 击 ， 险评佑 ， 信 雷 风 电磁 脉 冲 ， 护 防
１ 计 算 机 系统 雷 击 风 险评 估 分析
肇 庆 市利 达 公 司 办公 楼 长 １ ． ８５ ｍ，宽 １ ．ｍ， １ ２ 高
８７ 预 计 雷击 次 数计 算 公式 为 ： ．ｍ， Ｎ ｋ （． ４ ｄ ・ ｅＡ （ 年 ） ＝ ・００ Ｔ ） ＋ ｅ ） 次／ ２ （） １
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机算 机机 房 线缆 主 直干 线 的金 属线 槽宜 敷 设在 电气坚 井 内 。线缆 布 置 时 的走 向应尽 量减 小 自身形 成 的感 应 环路 面 积 。 缆 与 电力 电缆 、 线 电气设 备 及 其
雷电电磁脉冲及其防护
雷电电磁脉冲及其防护1 、雷电电磁脉冲的物理特性(1)物理特性从积雨云的密布到发生闪电，会出现三种物理现象。
①云中静止电荷产生的静电场，产生静电感应现象，地面及各种导体会产生感应电荷，呈观静电场的作用。
这种作用随着距离的增大而迅速减小，与距离的三次方成反比。
②积雨云中电荷的移动（包括闪电）会产生磁场，若磁场强度发生变化就会出现电磁感应现象，这就是感应场产生的作用。
这种作用随着距离的增大而减小较快，与距离的平方成反比。
③闪电发生时，会出现电磁波辐射。
这种辐射场也随距离增大而减小，但比较缓慢，它与距离的一次方成反比。
除了注意上述三种物理现象，更应密切注意雷电流的变化特性，因为雷电的破坏作用与雷电流的峰值和波形密切相关。
现代防雷装臵正是根据雷电流的物理特性设计的，其主要的物理特性是：①峰值电流决定闪电的机械力和电力的作用大小以及雷灾的危害程度；②到达峰值的时间，数值愈小，冲击力愈大，在选用防雷元器件时应考虑响应速度；③最大电流变化率决定了闪电的电磁感应强弱，是电子设备防雷技术中应特别重视的参量，因为电子设备防雷技术中主要是对感应雷的防护；④半峰值时间或到达波尾中间的时间，是指回击电流减小到峰值一半时的时间，这个时间越长，热效应越大，容易造成元器件的损坏，也容易引起火灾。
超过lOO}上s就属于热闪电了。
(2)雷电电磁脉冲的频谱分析雷电电磁脉冲的频谱是研究避雷的重要依据，从频谱结构可以获得雷电电磁脉冲电压、电流的能量在各频段的分布。
根据这些资料可以估算通信设备或系统在其频率范围内可能遭受到的雷电冲击的幅度和能量大小，并以此作为确定避雷措施的参数。
①雷电流峰值比率的频率分析雷电流峰值比率的频率分布是指在雷电流的频谱范围内，每一个频率的电流峰值与雷电流峰值之比的频率分布。
雷电流主要贫布在低频部分，随频率升高迅速递减。
电波的波头越陡，高次谐波越丰富，波尾越长，低频部分越丰富。
②电流峰值比率积累的频率分布雷电流的破坏作用主要表现在对设备的过电压击穿和冲击能量过大的热击穿。
雷击电磁脉冲屏蔽措施
雷击电磁脉冲屏蔽措施1. 引言近年来，雷击电磁脉冲（LEMP）成为电子设备安全性的一个重要问题。
雷电击中发电线路或电信号传输系统可能会产生携带大量能量的电磁脉冲，对附近的电子设备造成严重的干扰甚至损坏。
为了保护设备免受雷击电磁脉冲的影响，应采取一些屏蔽措施。
本文将介绍一些常见的雷击电磁脉冲屏蔽措施和其原理。
2. 金属屏蔽柜金属屏蔽柜是最常见的屏蔽设备之一。
它通过使用金属材料（如铁、铝等）作为屏蔽外壳，将电磁辐射引导到地面上，从而减小电磁脉冲对内部设备的影响。
金属屏蔽柜可以有效地屏蔽电磁波，并提供可靠的保护。
金属屏蔽柜的设计包括外壳和接地系统两部分。
外壳必须完全密封，以阻止电磁波从缝隙中逸出。
接地系统需要良好连接到地面，以便将电磁脉冲排到地下。
金属屏蔽柜的屏蔽效果取决于金属壳体的材料和厚度。
通常情况下，金属屏蔽柜可提供90%以上的屏蔽效果。
3. 电磁屏蔽材料除了金属屏蔽柜外，还有一些其他的电磁屏蔽材料可用于屏蔽雷击电磁脉冲。
这些材料通常是导电的，可以将电磁波引导到地下。
常见的电磁屏蔽材料包括铜箔、银纤维、涂有导电材料的纺织品等。
这些材料可以被用于电磁屏蔽包装、电缆和电子设备的外壳等。
它们通过提供导电路径来屏蔽电磁波，从而保护设备免受雷击电磁脉冲的影响。
选择适当的电磁屏蔽材料时需要考虑其导电性、耐久性、成本等因素。
需要根据具体的应用需求进行选择。
4. 接地系统良好的接地系统是屏蔽雷击电磁脉冲的关键。
通过将设备的接地系统连接到地面，可以将电磁脉冲排到地下，从而减小对设备的影响。
接地系统应该采用低阻抗的接地方式，以确保电磁脉冲能够顺利流入地下。
接地系统的设计应符合相关的国家和地区的安全标准。
在设计接地系统时，还应考虑设备的地线长度和布线方式。
地线长度过长或布线方式不当可能会降低接地系统的效果。
5. 静电屏蔽静电屏蔽也是一种常见的屏蔽措施。
静电是指在两个物体之间由于电荷的不平衡而产生的电势差。
当静电积累到足够高时，可能会引发电弧放电，产生电磁脉冲。
雷电电磁脉冲的防护
国际电工委员会标准IEC61312-11995-02第一版雷电电磁脉冲的防护第一部分：通则Protection against lightning electromagneticImpulse —Part 1: General principles国际电工委员会雷电电磁脉冲的防护第一部分：通则前言1） IEC （国际电工委员会）是一个由各国电工委员会（IEC 国家委员会）组成的全球性的标准化组织。
IEC 的目标是促进在电气和电子领域内涉及标准化的所有问题的国际间的合作。
为此，除其它的工作外，IEC 还出版国际标准。
这些标准的编制是委托给合技术委员会的，对所涉课题感兴趣的任何一个IEC 国家委员会，均可参一标准的编制工作。
与IEC 保持联系的国际的政府及非政府组织也参与此编制工作。
IEC 根据与国际标准化组织（ISO ）双方之间的协议所确定的条件与该组织紧密协作。
2）IEC 就有关的技术问题所通过的正式决定或协议（由代表了对相关问题有特别兴趣的所有国家委员会的各个技术委员会所编制），尽可能接近地表达了对所涉主题国际上的一致看法。
3）IEC 所通过的决定或协议，以标准、技术报告或指南的形式出版，并以推荐的形式供国际使用，在此意义上它们是为和国家委员会所接受的。
4）为了促进国际上的统一，各个IEC 国家委员会应致力于将IEC 国际标准尽可能最大程度地透明地应用于其国家标准及区域标准中去。
IEC 标准与相应的国家标准或区域标准中去。
IEC 标准与相应的国家标准或区域标准间的任何分歧应在后者中明确地指出。
IEC61312-1国际标准已由IEC 81 技术委员会（“防雷”）制订。
此标准的正文根据以下的文件写成：DIS （国际标准草案） 投票报告81（CO ）21 81/66/RVD本标准的认可投票的详尽信息可在上表所示的投票报告上找到。
IEC61312-1构成了总标题为“雷电电磁脉冲的防护”的系列出版物的一部分。
校园电子信息系统的雷电防护
校园电子信息系统的雷电防护【摘要】雷电是年复一年的严重自然灾害之一。
现代电子技术和计算机网络系统飞速发展，联网化程度越来越高；且电子元器件的微型化、集成化程度越来越高，各类电子设备的耐过电压能力下降，遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势，对设备与网络的安全运行造成严重威胁。
避雷、过压防护已成为具有时代特点的一项迫切要求。
本文从雷电入侵的途径、防雷的基本原理入手，对校园电子信息系统避免遭受雷击的防范途径进行了论述。
【关键词】雷电；校园网络系统；雷电防护一、雷电的危害雷电是一种极具破坏力的大自然放电现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十万安培。
雷电灾害是联合国“国际减灾十年”公布的最严重的10大自然灾害之一。
自从人类进入到电子信息时代，雷电的破坏由主要以直击雷击毁人和物为主，发展到以通过金属线传输雷电波破坏电气设备为主。
二、雷击侵入设备的途径1.直击雷：它是指雷电直接击中电气设备、线路或建（构）筑物，其过电压引起强雷电流通过这些物体放电入地，从而产生破坏性极大的热效应和机械力效应，相伴有电磁脉冲和闪络放电的现象。
2.感应雷：它是指雷电未直接击中电力系统中的任何部分，而是由雷电对设备、线路或其他物体的静电感应和电磁感应所产生的过电压现象。
三、雷击防护的基本原理所谓雷击防护，是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地。
它包括直接雷击的防护和感应雷击的防护。
通常将其分为外部和内部两部分避雷。
外部避雷是指由避雷针（或避雷带、避雷网）、引下线和接地系统构成的防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏。
四、校园电子信息系统的雷电防护1.外部防雷：它主要针对直击雷的防护，是防雷技术的主要组成部分。
其技术措施可分为接闪、引下线、接地体和法拉第笼。
据有关检测数据显示，防直击雷装置不规范或没有安装防直击设施的建筑物（如宿舍楼）的电气设备经常有遭雷击损坏的现象，特别是电视机和电话机。
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TECHNOLOGY WIND
在信息时代的今天，电脑网络和通讯设备越来越普遍，电子器件的集成化程度越来越高，雷电以及大型电气设备的瞬间过电压对其造成的影响也越来越大。
本文主要从等电位联结、屏蔽、安装电涌保护器等方面来对电子信息机房的雷电电磁脉冲防御方法进行分析。
1雷电电磁脉冲侵入信号设备的途径1.1空间电磁感应
雷电直击装置有信号设备的建筑物及装置有信号设备的场所附件的构筑物、地面突出物或大地时，雷电电磁脉冲将在信号系统内产生过电压和过电流，该现象称空间电磁感应。
1.2线路感应
与信号系统设备相连的信号传输线路、向信号设备供电的电源系统、钢轨等设施上遭受直接雷击时产生的电磁脉冲，或与信号系统设备相连的信号传输线路附近遭受直接雷击时，感应在信号传输线上的电磁脉冲，经线路传导侵入信号系统内的过电压和过电流。
1.3地电位反击
雷击信号设备场地建筑物的避雷针（或避雷带、避雷网）时，雷电流沿避雷针（或避雷带、避雷网）引下线进入接地装置引起地电位升高，这时，在信号系统接地导体和其他导体间产生的反击过电压。
2电子信息机房的雷击电磁脉冲的防护
要确保电子信息机房内设备的安全，除了要保证建筑物的直击雷措施完善之外，还要从等电位联结，屏蔽，在大楼、电源柜、机房进线处装设浪涌保护器（
SPD ）等方面进行考虑。
2.1等电位联结
等电位设计时将建筑物内的结构钢筋与各种金属装置及金属管线，都连接成统一的良好导电体。
在雷电流泄放时，各点的电位同时升高，以保证相互之间处于等电位。
对于钢筋混凝土结构的建筑，设计时将建筑物的基础钢筋、梁柱钢筋、金属框架、建筑物防雷引下线可靠地焊接、绑扎或搭接在一起。
为实现建筑楼层之间的等电位，应在楼层设置均压环，同时再把各种金属设备和金属管线与之焊接或卡接起来，形成闭合良好而接地的法拉第笼。
将建筑物各部分的交流工作地、安全保护地、直流工作地、防雷接地与建筑物法拉第笼良好接地，可避免接地线之间存在电位差，以消除感应过电压的产生。
2.2屏蔽2.2.1技术要求
利用建筑物和房间内部钢筋及附设于其上的金属框架等互相等电位联结在一起，并与防雷装置相连，同时对穿越的导电金属就近进行等电位联结以实现对建筑物的屏蔽。
防雷技术规范给出格栅形大空间屏蔽内磁场强度的计算，其中有一前提是格栅形网格宽度≤5m ，且计算点距屏蔽层还有一安全距离的要求。
当格栅形屏蔽网格宽度大于5m ，就不能起屏蔽作用，磁场强度就不会衰减。
由此可见，对于要求有屏蔽的系统在利用建筑物本身钢筋、金属框架等不能满足要求时，还要另外加设金属网或其他能满足屏蔽的措施，以合适的路径敷设线路，增加线路屏蔽。
2.2.2具体做法
在墙体的装修层内，用2cm 的铜条做成网格，网格宽度≤5m 。
施工时注意将铜条每隔一个网格要锯一个小口子，深度大概为原铜条尺寸的一半.为了进一步衰减磁场，在天花和地板除了利用原金属框架外，还可以用直径为2mm 的铜线把对角连接，离天花板的距离大概为20cm ，而且不用焊接。
如果有条件，需要在离地20~30cm 处安装防
静电的地板和选用防静电的电脑台。
2.3等电位连接
建筑物内不带电金属物的等电位连接：包括各种金属管道、建筑钢筋、电缆屏蔽层、供电系统中的中性线或保护接地线、各种金属机械设备的外壳和它们间的金属管路等。
建筑物顶不带电金属物的等电位连接：如电梯、通风、空调、旗杆、广告牌、铁栏杆等。
建筑物外带电金属物的等电位连接：如上述设施的电源线、信号线、控制线等。
2.4外电源线避雷器的布置2.4.1避雷器的级别选择
LPZ0（A 或B ）区与LPZ l 区交界面，应安装第一级，架空进线时应选用10/350μs 波形的电压开关型SPD ；或电缆进线时应选用8/20μs 波形的限压型SPD ，安装位置应在进线开关中。
LPZ l 和LPZ 2交界面安装第二级SPD ，在安装的位置下端带有大量的电子信息设备和计算机，安装位置如楼层配电箱，计算机房，保安监控中心等。
LPZ 2与后续防雷区交界面安装第三级SPD ，保护计算机和电子设备免受雷电感应过电压和操作过电压的危害。
通讯网络和计算机网络按要求也宜安装SPD 保护。
2.4.2避雷器的布置原理
图１避雷器的布置原理
该布置是IEC1312的标准布置（见图1）。
在LPZ0和LPZ1，U2=U1-I2R2，可以看出：U2<U1、I2<I1，这样就可以通过多级钳位使残压逐步降低，以有效地抑制外来雷电波入侵和雷电电磁脉冲的危害。
3结语
总之，在信息系统中采用屏蔽、等电位联结、合理布线、加装电涌保护器是信息系统防雷击电磁脉冲的有效方法。
这些措施联合使用，互相配合，各行其责、缺一不可。
防雷技术已经进入规范阶段，近几年，我国先后出台若干强制性国家标准，国际上已出台新的标准。
电子信息机房的雷电电磁脉冲的防护是一个综合工程，通过严格执行国家标准，注重技术细节等措施可以大大降低雷击的风险。
［摘要］介绍了雷击电磁脉冲的损害途径，结合防雷工程实践，分析了电子信息机房雷击电磁脉冲防御的方法。
［关键词］信息机房；雷电电磁脉冲；防御电子信息机房雷电电磁脉冲的防御
谭惠芬
杨永仕
李明捷
（广州市气象局，广东广州510080）
［参考文献］
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应用科技
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