屏蔽措施在信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖防護中的應用

黃美萍，陳序東，高軍，蘭建斌

（1.壽寧縣氣象局，福建壽寧 355500；2.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱 150030）

屏蔽措施在信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖防護中的應用

黃美萍1，陳序東1，高軍2，蘭建斌1

（1.壽寧縣氣象局，福建壽寧 355500；2.黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱 150030）

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，電子技術日益向高頻率、高速度、寬頻帶、高精度、小型化、集成化、大功率、小信號運用和復雜化方向發(fā)展，而電子信息系統(tǒng)設備元件又因其耐壓水平低、抗干擾能力弱、電磁兼容性差而成為雷電電磁脈沖的主要侵擾損害對象。一般電子設備在0.7 GS以上磁場干擾場強時，便產(chǎn)生誤動作，在2.4 GS以上磁場干擾場強時便造成永久損壞。因此對電子信息系統(tǒng)采取電磁屏蔽是信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖綜合防護必不可少的措施之一。

2 信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖干擾的產(chǎn)生機理

信息系統(tǒng)所處建筑物內(nèi)部的電磁干擾主要來自兩個方面，一是輻射干擾，二是傳導干擾。輻射干擾是指一次閃電平均包含有上萬個脈沖放電過程，電流脈沖平均幅值為幾萬安培，持續(xù)時間幾十到上百微秒，閃電通道長度大約幾百至幾千米，在閃電先導主放電過程中，它們向外輻射高頻和甚高頻電磁能量，該能量可通過空間輻射耦合到信息系統(tǒng)設備元件上，產(chǎn)生輻射干擾。傳導干擾是指來自導線或與信息系統(tǒng)設備相連接的金屬體靜電放電的電磁能量。

3 信息系統(tǒng)電磁屏蔽的主要措施

為了使電子信息系統(tǒng)設備在其所處的電磁環(huán)境中能夠正常工作，磁場干擾場強<800 A/m，所以要求做好信息系統(tǒng)機房的電磁屏蔽。其目的，一是防止或降低外界電磁輻射能量向機房傳播，提高信息系統(tǒng)抗干擾能力和減少設備損壞幾率；二是限制機房內(nèi)部的電磁能量向外傳播，防止信號泄漏。

電磁屏蔽主要分為空間電磁屏蔽和線路電磁屏蔽兩大部分。空間電磁屏蔽是指對某一個需要將電磁場強衰減到一定強度以下的區(qū)域，在其各個方位裝置具有可靠、連續(xù)電氣連接的金屬材料層來阻擋電磁波的侵入，將電磁場能量在屏蔽體上形成能量轉換，將磁能轉換為電能，并通過接地裝置泄放入地。其屏蔽效果的優(yōu)劣與屏蔽材料的材質(zhì)、網(wǎng)孔密度、電氣連續(xù)性和網(wǎng)格尺寸密切相關。

此外，建筑物自身自有一定的初級屏蔽功能，按照防雷保護區(qū)的劃分原則，通常防雷區(qū)的級數(shù)越高，電磁場強度越小。因此信息系統(tǒng)主機應選擇安放在防雷區(qū)級數(shù)高的區(qū)域。

按照引下線在建筑物各樓層的分流規(guī)律，建筑物頂四層以下引下線的分流系數(shù)均相等而且數(shù)值最小。因此信息系統(tǒng)主機安放位置應選擇在頂四層以下的樓層中。

按照防雷引下線通過電流時，在其附近形成感應磁場，此感應磁場的強度與引下線中流過雷電流的大小，所在點與引下線的距離的關系式可見磁場強度與引下線的距離成反比。因此信息系統(tǒng)主機應盡可能地遠離外墻及立柱。

線路屏蔽主要是為了防止電磁脈沖對金屬線路的電磁感應而在線路上產(chǎn)生過電壓。線路屏蔽的措施是將金屬線路通過穿金屬管（槽）的方式敷設，并在連續(xù)的金屬管（槽）兩端可靠接地形成屏蔽體。它除了具備空間屏蔽的功效外，還具有在線路引入過電壓時產(chǎn)生反向電動勢消除線路上的過電壓的功能。

應該特別注意的是，引入建筑物的金屬線纜其入戶前端若是架空敷設的，應將一段架空線路改為套金屬管埋地引入，并且要求埋地長度不小于2√ρ。

例：2005年4月某日，筆者所在地某單位信息系統(tǒng)遭受雷擊，損壞交換機一臺，價值約1萬元，事后對該信息系統(tǒng)機房的防雷裝置進行全面檢測，并將受損元件送生產(chǎn)廠家鑒定，結果判定雷災事故是信號線路傳導的電磁脈沖造成的。對該信息系統(tǒng)防雷裝置檢測發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)信號線路是通過架空敷設直接引入戶內(nèi)，其它防雷裝置均能滿足防雷規(guī)范要求。后經(jīng)線路埋地改造，四年來該信息系統(tǒng)未遭受過雷擊，設備工作正常。由此案例可見，電磁屏蔽對信息系統(tǒng)防雷具有十分重要的價值。

4 小結

雷電電磁脈沖是造成電子設備損壞的重要原因，信息系統(tǒng)防雷往往重雷電過電壓防護，輕雷電電磁脈沖防護，因此，對信息系統(tǒng)采取電磁屏蔽措施可大大提高信息系統(tǒng)防雷的可靠性。

1002－252X（2010）02－0044－01

2010－3－6

黃美萍,（1974-）,女，福建省壽寧縣人，南京信息工程大學，大專生，助理工程師.