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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、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.dm-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、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 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 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
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