众所周知，计算机及网络设备由大量的集成电路组成，在1mm2芯片上集成了十几万个元件，最大击穿电压为几十伏，最大允许工作电流为几微安，虽采取了许多抗干扰措施，但只对低能量干扰比较有效，对雷电电磁脉冲生成的过电压和过电流，其抗冲击能力十分脆弱。
文/李建光
　　本文结合滨州市教育城域网中心机房的防雷工程实践及国内外最新防雷规范，介绍如何对市、县级的中心机房进行雷击电磁脉冲防护设计和施工。
等电位联结
　　等电位联结技术是现代防雷技术的核心内容。现行国标及IEC（国际电工委员会）标准都是围绕此项内容展开的，通常所说的SPD（Surge Protection Device，电涌保护器，俗称避雷器）也只是作为一种等电位联结器件。雷击发生时，由于所有的设备和人员都处于同一电位，此电位即使高达几十万、上百万伏也不会造成任何损失。针对滨州市教育城域网中心机房面积大，设备数量多的实际情况，根据有关技术规范要求，初步决定采用M型等电位联结1。
　　经测试和调查后发现，机房所在的办公楼外部防雷措施均符合规范要求，接地电阻仅为0.2Ω。同时，变电室距办公楼有30多米远，N线只在变电室接地，进入大楼后没有重复接地，从而保证了办公楼结构钢筋中不会出现因与N线2相接触而引起的工频3杂散电流。（原有机房采用的设备是单独接地）。经综合分析后确认，采用M型等电位联结，一方面可以使各设备工作地线最短，消除高频干扰，满足设备正常工作的需求；另一方面又不会出现低频（工频）杂散电流的干扰，尤其是在雷击情况下能使各设备处在真正的等电位状态，继而避免损坏。具体施工时，先在机房内近地面处凿开多个结构柱子，找出主钢筋，然后焊接出约300mm长的40mm×4mm镀锌扁钢头，柱子之间的平均距离约5m；再以40mm×4mm镀锌扁钢绕室内一圈并与所有扁钢头焊接作为闭合等电位母排；在此基础上，用40mm×4mm镀锌扁钢组成600mm×600mm的等电位接地网络，作为网络设备的接地基准平面。这样，室内所有的设备地线（含原来的设备专用地线）均与等电位接地基准平面进行了电气联结，线路的金属屏蔽管、金属桥架、配电盘的外壳、进入室内的水管、采暖管、机房的金属屏蔽层、金属隔断、金属门窗以及静电地板的金属支架也均与等电位接地基准平面进行了电气联结，而且所有的地板支架均用6mm2铜线纵横成网格相连，保证了整个机房成为一个等电位体。当然，如果经济条件允许，最好用紫铜排替代镀锌扁钢。
屏蔽
　　美国研究报告(AD-722675)指出：对具有类似元件的计算机的运行经验和实验结果表明，当雷电活动发生且磁感应强度达到0.07GS 时，按安培环路定理估算，如果在距无屏蔽计算机800m处落一个100kA的雷，就可能发生误动；在距其83m处落一个100kA的雷就会造成损坏。由此可见，屏蔽是减少雷电电磁干扰的基本措施。一般要做好机房本身所在建筑物的屏蔽及线路屏蔽。屏蔽体应参与等电位联结。与屏蔽措施相配合，所有的信息设备均应与建筑物保持1m远的距离。
安装电涌保护器（SPD）
1．供电线路的SPD防护
教育城域网中心机房应采用专线供电，进入机房后要设置专用配电盘。高压线路采用铠装高压电缆埋地引入，从变电室引出的低压线路也应采用铠装低压电缆埋地引入的方式，屏蔽层两端进行接地处理，埋地长度均超过30m。上述措施无疑会对雷电脉冲产生较强的衰减作用。另外，本地的年平均雷暴天数为29.1天，雷电强度平均值为中等偏低。经过计算和分析后，采取如下措施：在变电室低压侧安装每相通流量为60kA的8/20μs波形SPD，在机房专用配电盘上安装每相通流量为20kA的8/20μs波形的SPD，在UPS输入端安装每相通流量为10kA的8/20μs波形的SPD。由于二、三级SPD均属于限压型且处于同一房间，因此在设备安装时应保证它们之间大于5m的规定距离。这样，在电源线路上就进行了三级保护。
2．计算机网络线路的SPD防护
* 普通电话线防雷应在调制解调器前串接电话线SPD，接口形式为RJ11；启动电压160V，响应时间小于10ns；调制解调器串接RS232接口9针或25针SPD以保护通话机，其启动电压为40V。
* 帧中继、X.25、DDN和ISDN，其工作方式为零电压传输；防雷安装方式同上；SPD启动电压为8V，响应时间小于1ns；RS232接口保护同上。
* 计算机网络系统应重点考虑交换机、路由器和服务器等设备的性能，除上述设备有良好的接地外，在网络接口处均需安装信号SPD。
* 同一机房内，双绞线连接长度在10m以上的应安装信号SPD。
* 细缆和粗缆在进入机房前必须做一次屏蔽接地，与设备连接端串接信号SPD；
* 光缆金属外壳和金属加强筋必须与光端机外壳相连后共同接地；
* 无线传输系统的天馈线应采取屏蔽措施，屏蔽体应两端接地。
最后，需要着重指出的是：无论电源线路还是信号线路的电涌保护器，其接至等电位联结板的接地导线要短而直，长度一般不大于0.5m。同时，为避免不必要的感应电路，SPD与被保护设备之间应采用无回路或小回路方式安装。
特别关注
关于公用接地系统
笔者在调查其他单位的防雷现状时发现，大部分机房仍采用设备地、电源地、防雷地分开的“三地” 措施。滨州市信息中心机房实施等电位联结，有力地证明了等电位联结措施的可行性。另外，建议电源的接地最好还是设在远离建筑物的变电室内。
关于网络设备接口的保护
德国的防雷专著中指出，连接网络设备之间的双绞线长度大于10m时，需考虑对电磁能量的影响，需安装数据线SPD加以防护。可是在国内，一般的做法是，如果建筑物屏蔽处理得较好，连接网络设备之间的双绞线长度大于30m时才考虑安装数据线SPD。事实证明，这种做法是不可取的，应该引起有关方面的重视。

（作者单位：山东省滨州市教育城域网信息中心 256618）
1． 指通过网格状导线将要保护的设备和建筑物密集连接起来，所有保护对象处于同一电位水平。“M型”为国际通用叫法。
2． 交流电分火线和零线，N线指零线。
3． 工作频率，一般为50Hz 。