淺談網絡數據機房的防雷措施和方法

朱薇薇 侯棟 加永登增 次仁拉姆

摘 要：網絡數據機房內擁有大量多的電子設備，防止網絡數據機房的各種設備被雷擊破壞，市網絡數據機房建設的一項十分重要的工作，也是確保網絡系統能夠正常運行的重要環節。本文介紹了網絡數據機房防雷建設時采取的綜合防雷措施及其實現方法。

關鍵詞：網絡數據機房；防雷措施

網絡數據機房內安裝了大量的電子設備，是各類網絡（信息）中心得核心所在。然而，由于機房內的電子設備耐過電壓能力較差；加之這些電子設備大部分都是通過各種傳輸線相互連接的，當雷電引起傳輸線上產生過電壓時，與線纜連接的設備的接口部分，甚至整個設備都容易受到損壞。因此應對網絡數據機房采取綜合防雷措施，如對機房加裝防直擊雷裝置和電子避雷器，處理好電源系統、信號系統防雷，做好設備的正確接地及接地地網的等電位連接等工作，保護機房及各類設備免遭雷擊。

1、“二次雷擊效應”產生的機理

長期以來，人們傳統地使用金屬避雷針，避雷帶對一般建筑物、構筑物和建筑物內的人畜進行防雷保護，使之免遭雷擊，其避雷原理就是“引雷入地”即首先市引雷，代替被保護對象承受雷擊，然后將雷電流引入地，實質就是“引雷針”。但是，在引雷入地的過程中，由于避雷針對雷電流進行大幅度的衰減，使得強大的雷電流在us級的瞬間就迅速通過避雷針及其引下線入地，這樣勢必在其周圍產生強大的感應電磁場（脈沖）。當感應電磁脈沖通過空間傳播或與設備傳輸線耦合引入機房后，強大的雷電流就會破壞機房內的電子設備。這就是“感應雷”和“雷電波入侵”。此處在引下線入地處，未經衰減的雷電流會抬升地電位，并在各種防雷地網間形成電位差，然后通過設備接地線對設備造成反擊?？梢哉f，機房內電子設備遭雷擊損壞的絕大部分原因是由上述幾種原因（稱為“二次雷擊效應”）造成。因此，對網絡數據機房來說，普通避雷針不僅不能避免“地次雷擊效應”反而還促使其發生。

2、機房防雷電的有效措施

為了克服傳統避雷針的缺陷，避免網絡數據機房遭受雷擊，損壞機房內的貴重設備，應采取以下措施。

2.1提前式預防電避雷針

應盡可能愛建筑物上安裝能消弱感應雷的“提前式預防電避雷針”。這種避雷針的優點是能夠在保持傳統避雷針“引雷入地”的同時，通過阻抗限流和鉗位分流裝置，將雷電流的幅度大大減小，使雷電波波形展寬至幾百ms緩慢入地。這樣，不僅能夠有效地防御直擊雷，而且能夠有效地抑制感應雷和地電位反擊產生。

2.2采取屏蔽方式防雷

采取屏蔽措施可以屏蔽掉相當部分沿空間傳播的感應電磁脈沖。對傳輸線屏蔽對各種金屬傳輸線的屏蔽層、外金屬管套做好接地；對暴露于室外的非屏蔽金屬線纜，尤其是架空敷設的線纜應穿金屬管敷設，并對金屬管進行接地。使建筑物形成屏蔽網將建筑的主鋼筋的數量較少或鋼筋分布難以形成網狀，則可考慮在數據機房的各個建筑面上安裝屏蔽網并與設備保護接地的地網相連接。平補網不僅可以防御感應雷，而且還可以防止外界其它電磁干擾。值得注意的是，室內金屬門窗應與屏蔽網連通。

2.3電源系統的防雷

在各種各樣的傳輸線中，電源線是分布最廣的傳輸線其受雷電感應的幾率最高，也最易引入感應雷。根據對雷達波的頻譜分析，雷電波的絕大部分能量集中在40Khz以下，其中最大的諧波分量就在2頻附近，雷電波最易與電源線發生耦合。事實也證明，60%-80%的感應雷和雷電波入侵來自電力傳輸線。電源系統的防雷應根據設備的重要程度和地理位置實行有重點、有層次，重保護、多重設防原則，壓降到設備可能承受的范圍。根據國家《計算機安全保護條例》有關規定，電源系統至少應采取三級雷電防護，即在建筑物總配電配電裝置上安流量大的電源避雷器，作為電源系統的第一級保護，以泄放掉來自外界電力傳輸線的雷電波入侵的大部分能量。第二級保護應在設備集中的樓層的分電源處或房間的進戶電源處安裝電源避雷器作為系統的二級保護。進一步限制雷電過電壓的幅值。第三極保護應安裝在重要設備的前端（UPS、服務器、核心交換機等）作為電源系統的第三節保護，以進一步對雷電波入侵的浪涌進行抑制，確保設備安全。

2.4設備接地

機房內各種重要設備和放置設備的柜（架）必須做好接地，尤其要注意對核心交換機、大型服務器等重要設備的接地。

2.5信號系統防雷

與信號傳輸線相連接的設備接口的工作電壓較低，而且耐壓水平也很低，這些設備對于由信號傳輸線引入的感應雷電波特別敏感，極易受到損壞。因此，非常有必要在設備的信號接口處安裝具有抗過電壓保護功能、工頻過電流保護功能及響應速度快，防優越的信號雷性能避雷器。

2.6降低接地電阻

接地系統是防雷工程的基礎，良好的接地和合理的接地方式能夠充分發揮防雷器件的作用，有利于過壓過流的消散，防止雷電反擊。根據國家規范要求程控交換機，小型計算機等設備計算機機房聯合接地的直流工作地應小于1Ω。做機房接地系統時，應將接地電阻的阻值控制在國家規定范圍內。以前，地網采用的接地材料一般是金屬接地加降阻劑，但由于金屬接地極容易腐蝕，降阻劑也容易硬化，地網的使用壽命較短，而且地網接地電阻的阻值也會隨接地極與土壤的接地電阻逐年上升而上升，并隨著土壤濕潤程度的變化而變化。這種地網接地電阻很不穩定。使用非金屬低電阻接地模塊代替金屬接地極較為理想。由于接地模塊是非金屬材料構成，不易腐蝕，同時，由于非金屬材料中含結晶水，使接地模塊具有良好的保濕性，并增加接地模塊與土壤的親和力，接地效果較為理想。

2.7防地電位反擊

均壓和等電位連接是防止地電位反擊的有效辦法。建筑物的一定范圍內進入建筑物的各種金屬管道和線纜的屏蔽層做成等電位連接，形成一個封閉的均壓環，以消除可能存在的破壞力極強的電位差。常用的接地方式有聯合接地、分開接地和混合接地三種。國家規范計算機機房的接地系統推薦采用聯合接地方式，即把建筑物防雷地、設備保護地、交流工作地、直流工作連接在一起，建立等電位系統，消除感應過電壓，以避免各地網間的電勢差對設備形成反擊。

3、靜電防護

網絡中心機房內的電磁波會感應金屬導體，使空氣中的懸浮塵粒導電而產生靜電，同時，帶電的懸浮塵粒會附著在網絡電設備的機殼上。當網絡設備上不同電荷的靜電積累達到一定的極限時，正負電荷就會放電產生幾千伏以上的電壓，極易造成網絡設備的損壞或設備運行不正常。為避免這種現象發生，應在機房內安裝高級抗靜電地板，靜電地板和均壓帶須與機房的專用地網連接，以保證靜電能順利放入大地。信息網絡機房采取這些措施后，基本能達到機房防雷，進而保護網絡設備的目的。

4、結束語

隨著計算機網絡在各個領域中的廣泛應用和各行業務系統中的作用越來越重要，網絡雷害問題日益嚴重，給國家和人民造成了重大經濟損失。只有嚴格按照防雷技術規范，從各個可能的雷擊引入途徑進行規范劃保護，才能確保整個機房網絡的安全運行。