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計算機信息系統(tǒng)安全防雷研究

文檔作者：葉曉燕，仲嘉霖，王儉文檔來源：蘇州科技學院電子工程系		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月04日
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· 4 · 電 力 辱 銹 c童 信 2004年第3期
計算機信息系統(tǒng)安全防雷研究
葉曉燕，仲嘉霖，王儉
(蘇州科技學院電子工程系，江蘇蘇州215011)
摘要：研究了計算機信息系統(tǒng)的安全防雷區(qū)域的劃分原則，提出了計算機信息系統(tǒng)防雷設備的最佳配置
方案、聯(lián)接方式及容量計算方法，對單級防雷和多級防雷原理進行了理論分析和實I~_r-程應用效果的分
析對比，并對防雷設計中地網(wǎng)接地電阻值的大小提出了新的研究見解。
關鍵詞：防雷；接地電阻；浪涌殘余電壓
中圖分類號：TP308；TN876．7 文獻標識碼：B 文章編號：1005—7641(2004103—0O04—03
隨著計算機事業(yè)的發(fā)展和計算機網(wǎng)絡的廣泛應
用，人們對計算機信息系統(tǒng)及硬件設備的防雷意識也
在不斷的提高，特別在電力、金融、郵電、交通、航空這
些重要行業(yè)的計算機機房工作的人員，已經(jīng)意識到防
雷措施的重要性。但是，據(jù)調查所知，目前絕大部分計
算機信息安全系統(tǒng)防雷設備的使用者認為：1)計算機
機房的主機或通信設備裝上單級電源或信號防雷器，
即可解決防雷問題；2)機房接地網(wǎng)的接地電阻越小越
好，甚至認為地網(wǎng)接地電阻值要求《1 Q。
本文就以上兩個問題做了一些研究分析，并提出
新的見解，供同行參考。
1 計算機機房應設置多級防雷
現(xiàn)以法國生產的電源避雷器DS40和DS10系列
為例說明。
DS40和DS10系列的浪涌電流和殘壓，見表1所列。
表1 DS40—230、DS10—230浪涌電流和殘壓
(8／2o )
浪涌
顯然，表1和表2表征了這兩個系列避雷器中放
收稿日期：2003—10—18
作者簡介：葉曉燕(1963一)，女，江蘇無錫人，講師，從事計
算機網(wǎng)絡系統(tǒng)與檢測設備的研究；
仲嘉霖(1947一)，男，江蘇蘇州人，教授，研究方
向為光電信息技術及計算機信息通信；
王儉(1958一)，男，安徽蚌埠人，副教授，研究方
向為電子電信息及計算機信息通信。
電元件的伏安特性。在其額定通流容量處(DS40系列
為10 kA，DS10系列為5 kA)，殘壓與浪涌電流的比值
(DS40系列為0．12 Q，DS10—230系列為0．2 Q)即為
額定通流量“短路阻抗值”。
計算機機房的防雷區(qū)域按照IEC1312—1的要
求，將需要保護的空間劃分為不同的防區(qū)(LPZ)，以確
定各部分空間不同的LIMP(雷閃電磁脈沖)的嚴重程
度和相應的防護對策。
1．1 防雷區(qū)域的劃分原則
(1)防直擊雷區(qū)LPZOA
本區(qū)內的各物體都可能遭到直接雷擊，因此各物體都
有可能導走大部分雷電流。本區(qū)內的電磁場沒有衰減。
(2)防間接雷區(qū)LPZO~
本區(qū)內的各物體不可能遭到直接雷擊，流經(jīng)各導
體的雷電流，比LPZOA區(qū)域減少，但本區(qū)內電磁場沒
有衰減。
(3)防LEMP(電磁脈沖)沖擊區(qū)LI
本區(qū)內的各物體不可能遭到直接雷擊，流經(jīng)各導
體的電流，比LPZO~區(qū)進一步減小，本區(qū)內的電磁場
已經(jīng)衰減，衰減程度取決于屏蔽措施。如果需要進一
步減小所導引的電流和電磁場，就應再分出后續(xù)防雷
區(qū)如防雷區(qū)LP 等，應按照保護對象的重要性及其
承受浪涌的能力作為選擇后續(xù)防雷區(qū)的條件。通常，
防雷區(qū)劃分級數(shù)越多，電磁環(huán)境的參數(shù)就越低。
防雷區(qū)劃分原則如圖1所示。
在防雷區(qū)劃分概念下，計算機信息系統(tǒng)的電力配
電系統(tǒng)設置多級防雷器(Sf'D)的情況如圖2所示。
所選用的各SPD(防雷器)及其與被保護設備組成
的整體，應確保雷電流大部分從LPZOA／LPZ1交界處
的接地裝置及防雷器流走。
_旦雷電流的初始能量大部分被散逸，隨后的各
(如SF )僅需按應付LPZOA和LPZ1交界處的剩
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2004年第3期 電 力 孽 銹 c童 信 -5 ·
圖1 防雷區(qū)劃分原則示意
? 一
?? 物 一 茴一LPZ 0e)
專 接地裝置
．f
7
r ～～ 一一
外部防雷裝置
LPZ-防雷區(qū)
等電位連接帶
電纜、線路
圖2 按不同防雷區(qū)所配置的等電位連接
余威脅值加上u 區(qū)內電磁場產生感應效應選型和計
算就可確定所需的防雷器容量。
2 防雷設備容量的配置
具備以上兩個基本概念(短路阻抗及防雷區(qū)劃
分)，再來討論多級防雷的配置問題。各級與級之間接
線(電纜或BV導線)的分布式的自然電感，從工程觀
點考慮，用集中參數(shù)L代替已足夠精確，一般20 1TI左
右的電纜，可用15 v-H集中電感代替。若按雷電波波
頭(10 )計算其沖擊頻率(最高值)約為25 ld-Iz，則
15 v-H電感的感抗Xt．≈2．4 n。
現(xiàn)以DS70R一230、DS40—230、D610—230等3
個器件組成三級電源防雷器保護為例，說明多級防雷
時雷電流分配及防雷器通流容量配置問題。
被保護的40 kVA UPS的短路阻抗Z =0．5 n并
假設電源進線雷電流I =100 l (此值已高估，機房
內一般很少達到)，防雷器、電源電纜、UPS設備均用
等值阻抗表示，可以畫出如圖3所示的等效電路。
經(jīng)過計算，可以獲得如下數(shù)據(jù)：
J1=97．7 kA，J2=2．33 kA，J3=2．22 kA
J4=0．1 kA，J5=0．07 kA，J6=0．03 kA
當然以上計算結果是在工程近似的假設條件下計
圖3 防雷器與設備連接等效電路
算得到的，作為工程參考，已足夠精確。學術研討時，
還需考慮分布參數(shù)問題、雷電波沖擊頻率問題、避雷器
點火時間先后帶來誤差等等。
由以上計算得知，即使超強度雷電流侵入電源線，
經(jīng)過三級配置的避雷器泄放能量，到達被保護設備的
雷電流僅剩余30 A。這種搭配可認為是最佳搭配，
97％ 以上雷電流由最大通流容量的首級避雷器
(DS70R一230的J一=100 l )承擔，逐級遞減。根據(jù)
被防護設備的要求，經(jīng)過精心設計配置后，能達到如表
2所列參數(shù)。
表2 雷電流泄放值
殘壓高(≥2 kV) 殘壓較高(≥14 kV) 殘壓低(≤1 kV)
泄放60％以上雷電流泄放20％以上雷電流泄放10％以上雷電流
經(jīng)過設計和實際應用，防雷器選型的總原則是：受
保護設備容量越大，選配的防雷器通流容量也越大，這
樣配置的理論依據(jù)是：用電設備容量越大，其短路阻抗
越??；避雷器的通流容量越大，其短路阻抗也越小。
例如，一臺80 kVA的UPS，其ZK=0．1 n，當配
置一級防雷保護裝置DS150E，它的z =0．01 n，假
設電源線侵入雷電流Jr =100 kA，則UPS承受的雷
電流工 oBd的計算如圖4所示。
圖4 防雷器通流容量與短路阻抗的關系
I ～ 一： _麗 ^×100 一 ‘ 09 kA
如果選配DS44—230避雷器，其ZI =0．12 Q，
則此時，UPS承受的雷電流將是：
J =一 _ 麗 ×100 一 斗·．35 kA
可見這種配置極不合理，受保護設備UPS將近承
孽55％雷申．流1
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· 6 · 電 力 孽 銹 c童 謹 2004年第3期
最后需要說明的是：在多級防雷配置中，各級防雷
器的啟動(點火)電壓如何選擇?會不會出現(xiàn)主級還未
啟動，次級或末級先啟動，從而失去三級保護的作用。
經(jīng)過研究和實驗表明，主級、次級乃至末級防雷器
的啟動電壓無關緊要，可以選擇一樣，如都是410 V；
也可以不一樣，如主級410 V，次級405 V，或反之。原
因是感應雷電浪涌電壓>6 kV，有的高達幾十萬伏，
幾百伏的啟動電壓都可以忽略，更不在乎兩級之間的
差值。但重要的是要選擇好防雷設備的響應時間(≤
25 ns)的搭配，如主級20 ns，次級25 ns，屬于最佳搭
配；反之，如主級25 ns，次級20 ns，則屬不理想搭配，
有可能次級先點火啟動，主級后啟動。但對于8／20／zs
的雷電波，主、次級啟動時間差5 ns，泄放雷電流能量
僅占為 0·25‰，幾乎可以忽略因啟動先
后，而影響雷電流能量的分配比例。
3 計算機機房地網(wǎng)的接地電阻
處在防雷區(qū)的計算機機房內的所有設備均應做等
電位連接，目的在于減小需要防雷的空間內各金屬件
和各系統(tǒng)之間的電位差。并將等電位連接點和地網(wǎng)做
良好的連接，而地網(wǎng)的接地電阻總是存在的，當然接地
電阻越小越好，有些研究者認為地網(wǎng)接地電阻值要求
《1 Q。這里暫不討論其理論合理性，只就工程經(jīng)費及
其合理性談談我們研究的結果。近似地按1 Q工頻接
地電阻等于1 Q沖擊接地電阻考慮。
按國際電工委員會的規(guī)定，220／380 V用電設備
絕緣耐沖擊電壓最大為6 kV。220／380 V電源線遭受
感應雷過電流的幅值，按國際規(guī)范認為40 kA，它與
1嗽地電阻的乘積約為40 kV，這是6 kV的6．7倍，
足以擊穿用電設備的絕緣。
由此可見，一味降低地網(wǎng)接地電阻值，會浪費大量
工程費用，并對于用電設備的安全無濟于事。所以我們
認為地網(wǎng)接地電阻值以適中為好，但強調“等電位”，即
計算機機房建筑、交流供電地網(wǎng)(變壓器地網(wǎng))、直流地
網(wǎng)等，均按YD6068—98(移動通信基站防雷與接地設計
規(guī)范)構成等電位網(wǎng)。然后在電源進線端、信號進線端、
微波收發(fā)同軸電纜進機房端口等(LW~A與LPZ1交界
面處)分別安裝多級電源防雷器、信號防雷器及同軸電
纜保護器。此時地網(wǎng)接地電阻值的大小就變得無關緊
要。因為只要浪涌過電壓值大于防雷器的動作電壓，無
論是電源或信號防雷器均能在瞬間動作，而不管浪涌過
電壓值高低，并瞬間使電源進線端或信號進線端對地網(wǎng)
短接(忽略防雷器的殘壓值)而獲得等電位。
由此可見，在山區(qū)巖石地區(qū)，耗費大量工程費用建
造低電阻值的地網(wǎng)很不經(jīng)濟，但做成等電位網(wǎng)，然后配
置多級防雷設備，將對計算機系統(tǒng)或其他弱電控制系
統(tǒng)微電子設備的防雷保護更加有效、安全。
4 結束語
經(jīng)研究、計算和實際工程應用，認為計算機機房的
防雷保護是一項保證計算機信息系統(tǒng)安全必不可少的
防護措施。而雷電所釋放的能量相當大，情況也各不
相同，所以在建立防雷設施和接地系統(tǒng)時，應以最嚴重
雷電情況來計算相應的防雷設備容量，三級以上的防
雷配置是比較合適和經(jīng)濟的；在防雷接地網(wǎng)的電阻的
設計上，還應考慮正常接地電阻值、土壤電阻率、接地
等效面積等因素，在一些文獻中的理論接地電阻<1 Q
的要求，可是在實際應用中是很難實現(xiàn)這么低的電阻
值，而且經(jīng)濟上也是很浪費的。因此，按上面的研究和
分析，我們認為接地電阻是可以略大些。
防雷設備的配置和研究是一門綜合性的多學科課
題，隨著計算機信息系統(tǒng)安全意識的提高和加強，這方
面的研究需要同行專家和學者們的共同探討和努力。
參考文獻：
[1 蘇邦禮．雷電與避雷工程[M]．廣州：中山大學出版社，
1999．
[2] 關中．計算機機房的建設與管理[M]．西安：陜西科學技
術出版社，1998．
[3] 葉佩生．GA371—2001．計算機信息系統(tǒng)實體安全體系要
求[M]．北京：中國標準出版社，2002．
[4] 葉佩生．計算機機房環(huán)境技術[M]．北京：人民郵電出版
社，2001．
[5] 虞昊，張勛文．現(xiàn)代防雷技術基礎[M]．北京：清華大學出
版社，1995．
Research on lightning protection of computer information system
YE Xiao-yan，ZHONG脅一lin，WANG
(Suzhou Science and technology Institute，Suzhc~215011，China)
Abs一刪：This paper o the principles of lightning protection zone division，the optimum eonfiguration sehc~ne and capacity calculation of
佃【ing protection equipment，the theoretical analysis of Sin and multi—level protection an d the real effect∞m s0fl between them，
and presents a new opinion atx~t earth grounding resistance in designing a lightning protection system．
Key w0H ：lightning protection ；grounding resistance；survivals voltage

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