信息系统的雷电防护与电磁兼容

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1、信息系统的雷电防护与电磁兼容 前 言 对现代防雷技术的一个全面的了解 雷害的现状是：雷击事故中感应雷击事故占主体地 位，尤其是过电压沿电源线侵入造成的 事故占重要地位。直击雷事故相对比较 小。 结论：信息系统的防雷重点应放在防感应 雷击和雷电的感应效应上。 现代防雷的思想全方位防护，综合治理；层层设防 ；系统工程思维：目的：综合运用各种技术将雷电能 量以有效路径向大地泄放或有目 的地通过某些防雷器件将雷电能 量限制到被保护对象所容许的安 全值范围内 。现代防雷的主要措施： 1、分流：是指通过多条泄流通道将雷电流 向大地泄放。 具体形式包括：1）、多根防雷引下线对雷电流分流；2）、并联的浪涌保护

2、器对雷电过电压形成 的雷电过流分流； 2）、并联的浪涌保护器对雷电过电压 形成的雷电过流分流； 3）、各类线缆的屏蔽层或穿线金属管 道接地时，对雷电感应过电流分流 。 2、接闪：是拦截建筑物上空的闪电。实质： 是通过避雷针、带、线、网吸收闪电 （引雷），把闪电的强大电流传导到大地 中去并耗散掉。 特点： 雷电接闪具有明显的选择性，即各个 部位遭受雷击的概率是不均等的。 3、均压：即保持电位均衡，含建筑物内各金属 导体的等电位连接和信息技术设备及网 络系统的等电位连接。 作用：1）、可防止雷击地电位升高引起的反 击；2）、等电位连接可使信息技术设备 获得稳定的参照电位。 4、接地：它是将雷电能量

3、向大地泄放的必由 之路。接地在防雷工程中占据最重要的 地位。 对接地装置的要求： 1）、要能迅速有效地把雷电流能量释放 入地；2）、接地装置在吸收大量雷电流后地电 位浮动尽量低 。适当放大中性线和PEN线的截面 防止中性线承受过大的张力 注意中性线接头的连接质量 中性线上尽量减少线路端子连接和接头 严禁在三相四线回路的中性线上中接熔断器 5、屏蔽：是利用各种金属屏蔽体来阻挡 和衰减施加在信息技术设备和网络 系统上的电磁干扰或过电压能量 。具体可分为： 1）、建筑物的初级屏蔽；2）、设备级屏蔽；3）、各种线缆（含穿线金属管）屏蔽。 6、合理布线： 合理控制各线缆间安全距离 和线路的走向，消除不必

4、要的电 磁耦合。 直击雷防护是信息系统雷电综合防护的 基础，其作用是： 有效地保护建筑物本身不受直击雷的破坏 ；为建筑物内部的设备起到一个良好的初级 电磁屏蔽作用；直击雷的防护是信息系统LEMP防护的基 础 。雷击引起的过电压侵入到建筑物内部 的主要途径有 ：电源线 ；信号线 ；天馈线 ；接地回路。雷击形成的电磁波从空间进入到建 筑物的内部，在设备、线路上形成感应 过电压和过电流 。静电防护和提高设备及布线系统的 电磁兼容能力也是非常重要的。 CH 1 计算机房技术条件和安全要求1.1引言 造成计算机不安全的因素主要有： 计算机（网络系统）本身的不可靠；环境干扰及自然灾害等原因； 无意识的工作

5、失误、操作不当； 人为破坏及病毒侵入。 计算机房技术条件和安全要求相关的标准或 规范有： 电子计算机机房设计规范GB5017493 电子工业部；计算机场地安全要求GB936188 中科院计算技术研究所； 计算机场地技术条件GB288789 机械电子工业部。 1.2计算机房的环境要求 一、计算机房的安全分类 计算机 场地安全要求计算机房的安全分为A类、B类、C类 三个基本类别： A类：对计算机房的安全有严格的要求， 有完善的计算机房安全措施；B类：对计算机房的安全有较严格的要求 ，有较完善的计算机房安全措施；C类：对计算机房的安全有基本的要求， 有基本的计算机房安全措施。安全项目包括：场地选择、

6、防火、内部装修、 供配电系统、空调系统、火灾报警 及消防设施、防水、防静电、防雷 击、防鼠害、电磁的防护。根据实际情况，机房安全可以 按照某一类执行，也可以按照某些 类综合执行。二、其它综合要求1、机房场地选择（B类） 1）、设置于建筑物的安全区；（信息系统机房位置的选择） 2）、避开易发生火灾危险程度高的区域；3）、避开有害气体来源及存放腐蚀、易燃 易爆物品的地方；4）、避开低温、潮湿，落雷区和地震频繁 的地方；5）、避开强扰动源和强噪音源；6）、避开强电磁场的干扰；7）、避免设置在建筑物的高层或地下室 ，以及用水设备的下层或隔壁；8）、避开重盐害地区；9）、避开有鼠害和虫害的地区。2、计算

7、机房面积的确定1）、S=（57）Sb式中：S计算机房的面积，m2Sb与计算机系统有关的并在机房 平面布置图中占有位置的设备的面 积，m2Sb机房内所有设备占地面积的总 和，m22）、S=KA 式中：S计算机房的面积，m2 A A 机房内所有设备台（架） 的总数K系数，取值（4.55.5）M2/ 台（架）机房的最小使用面积20 m23、机房对温度和湿度的要求（ A类机房） 项 目设备开机时设备关机时夏季冬季温度（C）222202535湿度（%）45654070温度变化率（C.h-1）5 不凝露5 不凝露4、机房对尘埃浓度的要求机房对尘埃浓度有严格的要求，一般 粒度0.5um，浓度10000个.d

8、m-35、网络机房对腐蚀性气体的要求对大气含量较高的SO2、H2S等腐蚀性 气体有所限制，SO2气体浓度0.15，H2S 气体浓度0.016、机房对振动和冲击的限制停机条件下，主机房地板表面，垂直 和水平间的振动加速值a0.5m.s-27、机房对噪声的限制 中国70dB以下，美国为5261dB，日 本4565dB，前苏联6575dB8、机房照明要求机房照明应无眩光，离地面0.8m 处，照度不应低于200Ix，应设事故 照明，距地面0.8m处，照度不应低 于5Ix。9、防静电要求机房地面敷设防静电活动地板， 其系统电阻介于1.01051.0108 之间。 机房防静电可从两个方面着手，机房角度：主

9、要是降低静电产生 的几率；设备角度：提供设备本身抗静电 的能力。10、对电磁干扰场强的限制机房内无线电干扰场强的强度， 在频率范围0.151000MHz时不应 大于120dB，磁场干扰场强强度不 大于800A/m。11、机房的接地要求 交流工作地，接地电阻值不宜大于4 ； 安全保护地，接地电阻值不应大于4 ； 防雷保护地，接地电阻值不应大于 10；（不同等级的防雷工程，要求 有所不同，如三类防雷建筑是30）直流工作地，接地电阻值按计算机系 统具体要求确定。对机房接地的几点说明： 1）、以上四种地宜共用同一组接地装 置，接地电阻按其中最小值确定；2）、若防雷地单独设置，其余三种应 共用同一组接地

10、装置，接地电阻取 其中最小值，并采取防止反击的措 施；3）、对直流工作地有特殊要求需单独 设置接地装置的电子计算机系统其 接地电阻值及与其他接地装置接地 体之间的距离，应按计算机系统的 安装说明和有关规范的要求确定；4）、计算机系统的接地应采取单点接 地并宜采取等电位措施；5）、当多个计算机系统共用同一组接 地装置时，宜将各个电子计算机系 统分别采用接地线与接地体连接。 （主要是为了避免串联式直流接地 带来的设备间的电位差干扰）1.3机房对供配电系统的技术要求电源质量的好坏，直接影响到 计算机的安全稳定运行，我国机房 对供配电系统的技术要求如下： 线制与额定电压 线制：三相五线制、三相四线制、

11、单相三线制电压：单相额定线电压为220V 三相额定相间电压380V二、频率 工频：50Hz中频：400Hz或1000Hz 三、额定容量 1）、在额定电压下，计算机系统 总容量或总电流是供电量的50% 70%；2）、各分机所要求的工作电流， 即设备稳定工作时的额定值，对有 较大启动电流时，提供的电流应大 于额定电流的35倍。四、电压、频率及波形的波动范围电压波动 5%；主要是由于电网本身和负载的变化引起 的频率变化 0.2Hz；波形失真率5% 是由于高次谐波叠加在基波上形成的， 而高次谐波很多情况下是由负载产生并 反馈到电网中去的。五、瞬时停电 瞬时停电所允许的时间国内没有 标准，日本工业用计算

12、机环境标准 规定如下： A级：3ms以下； B级：100ms以下或1/2周内； C级：200ms以下。图片CH 2 接地技术 2.1引言 雷电防护最基本的一个措施 就是将雷电能量通过合理有效的 路径向大地泄放 。信息系统中各种功能的接地有多种:交流工作地；直流工作地；安全保护地；屏蔽接地；防静电接地；防雷保护地。这些接地既互相联系又互相排斥，给信 息系统接地的设计和施工带来一定的难度。 接地设计一般原则： 信号电路、电源电路不使用共 地回路；高电平电路、低电平电路不使 用共地回路；灵敏电路的接地，应各自隔离 或屏蔽，防止地回流或静电感应而 产生干扰。 接地设计的趋向：单独接地被共用接 地所取代

13、 理由是： 1）、使用单独接地，如不能满足接地体 之间的安全距离，容易发生反击。 2）、各种接地引入线间的电磁耦合，也 可能产生电阻电压降和电感电压降，从 而增加地地间的电位差，无法实现信 息系统内部等电位连接网络的连接，由 此产生的地电位差也很难消除。 一、接地种类 二、接地系统的目的和要求 要求：1）、及时有效释放雷电能量；2）、接地装置在吸收大量雷电 流后地电位浮动尽量低 目的：3）、保证接地系统具有很低的公共 阻抗，使系统中各路电流通过该公共阻 抗产生的直接传导噪声电压最小；4）、在有高频电流的场合，保证 “信号地”对“大地”有较低的共模电压 ，使“信号地”产生的辐射噪声最低；5）、保

14、证地线、信号线构成的回 路面积最小，使外界干扰磁场穿过该 回路产生的差模干扰电压最小，同时 避免地电位差通过地回路引起较大的 地电流，造成传导干扰；6）、保证人身、设备的安全。 2.2 供电接地制式 一、 三相交流电源的1、三相三线2、三相四线制：三相四线接中制三相四线接零制3、三相五线制 三相五线制单相供电时的接线图 二、低压供电系统的制式 . TN制：电力系统有一点 直接接地，设备的外露导 电部分通过保护线与接地 点连接。按照中线与保护 线的组合情况分为： 1）、TNS ：中线（N） 与保护线（PE）分开 2）、TNC：整个系统中线（N）与 保护线（PE）是合一的。 3）、TNCS：前一部

15、分中线和保 护线合一，后一部分分开。 B、TT制：电力系统只有一点直接接地， 用电设备的外露可导电部分通过保护线接 至大地，与电力系统接地无直接关联。 C、IT制：电力系统与大地绝缘或经大 阻抗接地，用电设备的外露可导电部 分通过保护线接至大地，与电力系统 接地无直接关联。 三、信息系统的供电接地制式信息系统的供电接地制式一般采用TNS制 2.3几种接地的介绍本节分别来介绍信息系统的几 种接地，主要包括：直流工作地、 交流工作地、安全保护地，屏蔽接 地、防静电接地、防雷保护地。 一、信息系统设备直流工作地 直流工作地就是信息系统中所 有逻辑电路的共同参考点，也称 逻辑地，同时也是系统中数字电

16、路的等电位地。 直流工作地一定要保持电位 稳定，不能有较大的电位波动。 信号地是指信号或功率传输 电流流通的参考电位基准线或基 准面，信号地是信号和功率传输 的公共通道。 直流地设计的目的： 提供恒定的参考电位；消除各电路电流流经一个公共 地线阻抗时产生的直接传导噪声 电压；降低对外界电磁噪声的感应 。 信息系统的支流工作地可以接至 大地上，也可以不接至大地上，有以 下几种情况： 1、直流地悬浮：信息系统的 直流工作地不接大地，与地严格绝 缘，对地的绝缘电阻一般在1M 以上。 直流地悬浮的原因是： 1）、信息系统的直流地和交流地 接在一起，可能会引入交流地网的 干扰。 2）、直流地和交流地分开，可以 使交直流二者之间不会形成电流回 路，可以防止漏电进入信息系统而 毁坏元器件。 3）、工作于直流及低频范围的小型 设备（如测量仪器），有时常常要求 对市电频率（例如50Hz）高电平的 共模噪声具有很高的共模