屏蔽措施在信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖防護(hù)中的應(yīng)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(tái)，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(hù)中的應(yīng)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(tái)，黑龍江哈爾濱 150030）

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，電子技術(shù)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(hào)運(yùn)用和復(fù)雜化方向發(fā)展，而電子信息系統(tǒng)設(shè)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?jǐn)_損害對(duì)象。一般電子設(shè)備在0.7 GS以上磁場(chǎng)干擾場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，便產(chǎn)生誤動(dòng)作，在2.4 GS以上磁場(chǎng)干擾場(chǎng)強(qiáng)時(shí)便造成永久損壞。因此對(duì)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(hù)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(jī)理

信息系統(tǒng)所處建筑物內(nèi)部的電磁干擾主要來(lái)自兩個(gè)方面，一是輻射干擾，二是傳導(dǎo)干擾。輻射干擾是指一次閃電平均包含有上萬(wàn)個(gè)脈沖放電過(guò)程，電流脈沖平均幅值為幾萬(wàn)安培，持續(xù)時(shí)間幾十到上百微秒，閃電通道長(zhǎng)度大約幾百至幾千米，在閃電先導(dǎo)主放電過(guò)程中，它們向外輻射高頻和甚高頻電磁能量，該能量可通過(guò)空間輻射耦合到信息系統(tǒng)設(shè)備元件上，產(chǎn)生輻射干擾。傳導(dǎo)干擾是指來(lái)自導(dǎo)線或與信息系統(tǒng)設(shè)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(shè)備在其所處的電磁環(huán)境中能夠正常工作，磁場(chǎng)干擾場(chǎng)強(qiáng)<800 A/m，所以要求做好信息系統(tǒng)機(jī)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(jī)房傳播，提高信息系統(tǒng)抗干擾能力和減少設(shè)備損壞幾率；二是限制機(jī)房?jī)?nèi)部的電磁能量向外傳播，防止信號(hào)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(duì)某一個(gè)需要將電磁場(chǎng)強(qiáng)衰減到一定強(qiáng)度以下的區(qū)域，在其各個(gè)方位裝置具有可靠、連續(xù)電氣連接的金屬材料層來(lái)阻擋電磁波的侵入，將電磁場(chǎng)能量在屏蔽體上形成能量轉(zhuǎn)換，將磁能轉(zhuǎn)換為電能，并通過(guò)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(guān)。

此外，建筑物自身自有一定的初級(jí)屏蔽功能，按照防雷保護(hù)區(qū)的劃分原則，通常防雷區(qū)的級(jí)數(shù)越高，電磁場(chǎng)強(qiáng)度越小。因此信息系統(tǒng)主機(jī)應(yīng)選擇安放在防雷區(qū)級(jí)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(jī)安放位置應(yīng)選擇在頂四層以下的樓層中。

按照防雷引下線通過(guò)電流時(shí)，在其附近形成感應(yīng)磁場(chǎng)，此感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度與引下線中流過(guò)雷電流的大小，所在點(diǎn)與引下線的距離的關(guān)系式可見(jiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度與引下線的距離成反比。因此信息系統(tǒng)主機(jī)應(yīng)盡可能地遠(yuǎn)離外墻及立柱。

線路屏蔽主要是為了防止電磁脈沖對(duì)金屬線路的電磁感應(yīng)而在線路上產(chǎn)生過(guò)電壓。線路屏蔽的措施是將金屬線路通過(guò)穿金屬管（槽）的方式敷設(shè)，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(guò)電壓時(shí)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)消除線路上的過(guò)電壓的功能。

應(yīng)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(shè)的，應(yīng)將一段架空線路改為套金屬管埋地引入，并且要求埋地長(zhǎng)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(jī)一臺(tái)，價(jià)值約1萬(wàn)元，事后對(duì)該信息系統(tǒng)機(jī)房的防雷裝置進(jìn)行全面檢測(cè)，并將受損元件送生產(chǎn)廠家鑒定，結(jié)果判定雷災(zāi)事故是信號(hào)線路傳導(dǎo)的電磁脈沖造成的。對(duì)該信息系統(tǒng)防雷裝置檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)信號(hào)線路是通過(guò)架空敷設(shè)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(lái)該信息系統(tǒng)未遭受過(guò)雷擊，設(shè)備工作正常。由此案例可見(jiàn)，電磁屏蔽對(duì)信息系統(tǒng)防雷具有十分重要的價(jià)值。

4 小結(jié)

雷電電磁脈沖是造成電子設(shè)備損壞的重要原因，信息系統(tǒng)防雷往往重雷電過(guò)電壓防護(hù)，輕雷電電磁脈沖防護(hù)，因此，對(duì)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(xué)，大專生，助理工程師.