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摘要：为对通信机房的网络系统、电源系统以及控制系统等弱电电子设备进行防雷保护，保障机房系统正常安全运行，减小雷电感应对电子设备的影响，本文分析了雷电感应的危害原理及危害途径。对电子设备保护装置的选择、使用以及屏蔽、等电位连接和综合布线等方面的防雷保护技术进行分析和研究。
关键词：通信机房；雷电感应的危害；防护
雷电作为常见的自然现象所伴随的强大的感应电磁场以及在金属导体中产生的感应过电压，时刻威胁着通信机房内弱电电子设备的正常工作，保护通信机房内电子设备系统安全，是摆在我们面前的当务之急。
一、雷电的危害形式
雷电的危害形式分为三类：直击雷、雷电感应及雷电浪涌。
1、直击雷。雷电直接击在建筑物或设备等对地放电所产生的电击现象，称之为直接雷击。雷电流在闪击中直接进入金属管道或导线时，它们沿着金属管道或导线可以传送到很远的地方。除了沿管道或导线产生电或热效应破坏之外，它还会危及与其机械和电气连接的金属设施或用电设备，对金属设施或用电设备的机械结构和电气结构产生破坏作用。雷电流从导线传递到用电设备，将出现一个强大的雷电冲击波及其反射分量。
2、雷电感应。雷电感应是雷云之间或雷云对地放电时，或强雷云电场经过上空时，在附近的传输信号线路、机房内设备间连接线产生电磁感应并侵人设备。在发生雷击过程中，雷电通道形成强大的雷电流并在其空间产生的雷击电磁脉冲会通过传导、感应和耦合等方式在建筑物内部各电气系统和数据信息系统中产生不同强度的瞬态过电压。电网和数据线路中的瞬态过电压对建筑物内的设备放电，损坏信息系统机房内部的UPS电池组、交换机、服务器等重要设备。雷电感应的作用范围广，入侵途径多，比较难以捉摸。雷电感应虽然没有直接雷击猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。
3、雷电浪涌。雷电浪涌这种雷电危害形式因为微电子的使用使得人们重视起来。雷电现象对于电子设备的损害一般都是通过电流浪涌以及处于通电过程中的感应造成的。像一些感应雷击，电磁干扰以及无线电干扰都能够造成浪涌电压遭受不同程度的损害。通信机房内设备如果遭受到了这样的损害，会造成一些误码，降低数据传输的准确性以及传输的速率。
二、通信机房雷电感应危害分析
通信机房一般由主机房、基本工作间组成，主机房与工作间之间由玻璃门隔开。大部分机房设有静电地板，并布置在大楼的低层房间。机房设备设施比较多，常用的弱电电子设备包括主机、服务器、UPS供电系统、路由器或交换机、程控交换机、天馈接受机、打印机、刻录机、电话等电子设备和设施。其中计算机的主要配件基本上是由半导体集成电路构成，中央处理器、存储器和逻辑控制电路等芯片都是由绝缘半导体场效应管构成。半导体器件要求的工作条件极严格，特别是对于静电干扰和电磁干扰非常敏感。雷电感应是造成弱电设备受损的主要原因，这种危害的覆盖范围大，雷电感应主要有雷电的静电感应和电磁感应。雷电的静电感应与电磁感应作用属于雷电的间接破坏作用。雷电的间接破坏作用比直击雷危害范围大的多，属于空间三维的破坏。由于雷电静电感应和电磁感应引起的过电压会损害机房的线路和设备，在防雷设计中，要作为重点认真的进行设计防护措施。
1、静电感应。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆雷电的静电感应是因为当雷云形成时，地面上的金属结构会产生与雷云底部相反的异种电荷，在各种架空的线路上，同样会因雷云对地放电而产生静电感应电荷。
2、电磁感应。雷电电磁感应是因为雷电通道和防雷保护系统的导线上的雷电流，在接地系统的冲击接地电阻上产生的电压降，在建筑物内部的环路导线上感应出浪涌过电压和电流。另外由于雷击电磁脉冲的电磁干扰辐射，在周围区域的设备环路上感应出浪涌电压。这种脉冲磁场能在闭合的回路中产生很高的电动势，产生的过电压、过电流顺着导线传导至设备，损坏弱电电子设备。各种电源线、信号线、天馈线、金属水管等在建筑物内形成不同的环路或者回路脉冲磁场在回路中感应出电压大小与回路尺寸、雷电流波陡度以及回路与载流导体之间的距离有关。
3、雷击电磁脉冲。雷击电磁脉冲，是一种电磁干扰源。闪电直接击在建筑物防雷装置上或建筑物附近所引起的效应。主要是一种辐射干扰。对于脉冲磁感应，雷击电磁脉冲感应强度达0.03高斯，计算机会出现误操作；磁脉冲感应强度达0.75高斯，计算机器件会出现假性损坏；磁脉冲感应强度达2.4高斯，计算机器件会出现真正损坏。闪电击在避雷针上，则由其产生的在100米处无屏蔽空间的磁感应强度，首次雷击的磁感应强度可达2.0高斯，而后续雷击的磁感应强度可达0.5高斯。无屏蔽空间的磁感应强度将对机电设备具有足够的破坏力。
4、高电位引入与反击。由电路原理可知，暂态电流流过电阻与电感串联支路时，将会在该支路上产生压降，支路的总压降中含电阻上压降分量和电感上压降分量。所谓雷电反击，就是指防雷装置在接闪时，在接闪器、引下线和接地极上都会产生很高的瞬态电位，如果建筑物内的电气设备、金属管线与防雷装置的距离达不到安全距离要求时，高电位就会击穿向这些设备管线放电，这种现象就是雷电的高电位与反击。
三、通信机房雷电感应的防护措施
1、屏蔽系统。屏蔽是利用各种金属屏蔽体来阻挡或衰减进入建筑物内的电磁干扰或过电压能量。对于机房的弱电系统来说，具体可分为机房建筑物屏蔽、设备屏蔽和各种线缆（管道）的屏蔽。机房屏蔽可根据机房内电子信息设备的重要性，采取适当屏蔽措施。利用机房建筑的钢筋、金属框架、金属门窗、地板等相互焊接在一起，形成法拉第笼，并与地网进行可靠连接，形成初级屏蔽网。机房装修时做防静电处理，墙壁采用防静电铝塑板，并与机房共地系统相连。设备应根据使用性质及雷击时最终所处电磁环境，适当考虑单独屏蔽（隔离），进行次级屏蔽。机房电子信息设备应集中摆放在机柜中，机柜与接地系统保持良好连接。
2、等电位连接系统。在机房的地板下设均压等电位地线带。在各室内分别形成网型（M型）结构的均压等电位带，且作好此带的绝缘支撑，最终以星形（s型）形式与机房的直流逻辑地线接通。另外机房U P S供电系统电源插座及信号接地，机房内所有大尺寸的内部导电物，如程控交换机的金属外壳，主机外壳，UPS及电池箱金属外壳，金属地板、金属门框架、设施管路和电缆桥架等都应以最短的线路连到最近的等电位连接带中，避免因设备间电势差而使设备损坏。线路的屏蔽管路或屏蔽层应该与等电位系统连接在一起，保证屏蔽体的零电位。
3、综合布线系统。在机房内配备电子设备时，要设法避开强磁场区域，以防止电子设备在强磁场作用下发生工作失灵或被损坏。计算机、传感器等电子设备应尽量安置在房间的中央部位，而不宜靠墙放置，更不能安放在墙角处。电子设备的电源线与信号线所形成的回路面积要尽量小，且不能与墙壁中的防雷系统引下分支平行，避免产生大的回路感应电动势而击坏电子设备。在布置机房内线缆时，应该注意其线缆与机房内其它金属设备、管线、电力线等的距离，距离太近都有可能通过金属导体耦合产生过电压，对设备系统造成危害。
四、结语
雷电危害是有目共睹的，只有采取正确、全面的防雷措施才是保证通信机房弱电设备安全可靠运行的关键。通信机房设备的防雷问题是一个综合性的工作，尤其是弱电设备的雷电防护还重视不够，常常因其设备损坏，所以要加强通信机房弱电设备的雷电防护。
参考文献：
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[3]王尧.王开宇.从雷电灾害浅谈弱电设备的雷电防护[J].黑龙江气象，2015：02．
论文作者:贾岩岩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/31
标签：雷电论文; 机房论文; 感应论文; 设备论文; 过电压论文; 屏蔽论文; 浪涌论文; 《防护工程》2018年第7期论文;