计算机方面有关研究生毕业论文范文 与计算机机房的雷电防护类论文例文

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计算机机房的雷电防护

[摘 要]为了使机房内有良好的电磁环境,除了做好等电位连接外,还要做好机房的屏蔽工作.当机房屏幕系数较大时,外界的电磁场经过机房的屏蔽效应后会有较大的衰减.因此,雷击电磁脉冲对计算机的干扰也就大大降低.

[关键词]机房;雷电;等电位连接;屏蔽

[ DOI] 10. 13939/j. cnki. zgsc. 2016. 45. 210

1 引 言

雷电是发生在大气层中的声、光、电等物理现象,属于自然灾害之一.雷电灾害的特点是:破坏力大,受灾面积广,从二维空间发展到三维空间.近年来,由于高层建筑的不断兴起和信息处理技术的日益普及,各种电子设备广泛地配备在各类建筑物中,导致雷击的目标增多、雷灾的经济损失及危害程度也大大地增加.

计算机机房是易遭雷击的地方,一旦遭到雷击会造成机房里的电子设备工作失灵或永久损坏,严重时还可导致机房工作人员的伤亡.因此做好计算机机房的雷电防护是具有重要意义和长远利益的.

如何做好计算机机房的雷电防护呢?主要从两方面着手:直击雷的防护和雷电电磁脉冲的防护,保证机房内有良好的电磁环境.

2 直击雷的防护

直击雷的防护途径主要依靠接闪针、接闪网、接闪带等作为接闪器,把雷电流接闪下来,然后通过良好的接地装置迅速而有效地将其泄放到大地.

常用的接闪装置,如接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网等,它们都是用金属做成,安装在建筑物的最高点,如屋脊或屋角等最易受雷击的地方.接闪网是用金属线做成的网,架在建筑物顶部空间,然后用截面积足够大的金属物让它与大地连接.

由于接闪器都与大地有良好的电气连接,使大地积存的电荷能量迅速与雷云的电荷中和.这样由雷击而造成的过电压的时间大大地缩短,雷击危害就大大减少.

3 雷击电磁脉冲的防护

雷击电磁脉冲是雷电流从“先导”到“主放电”的过程中向外辐射的高频和甚高频的能量.其放电峰值大,电场强、电流陡度大,频谱从1000Hz到100MHz.受雷击电磁场的感应,架空电线、天面天线、电缆等都会产生强大的感应过电压和脉冲电流,感应过电压和脉冲电流若被引入机房,则会对设备造成大的威胁.

雷击电磁脉冲的防护主要是采用等电位的连接和屏蔽措施.

3.1等电位连接

等电位连接在各部件间起着均衡电位的作用,防止防雷空间内各部件高电位差反击事故的发生.等电位连接的目的在于减小雷电防护空间内各金属部件和各系统之间的电位差,防止雷电反击.

当机房建筑物做好防雷等电位连接后,整座机房成为一个统一的等电位体,形成一个“法拉第笼”.当雷击发生时,机房内电子设备各部件的电位差远小于不连接的状态.机房内部各金属体之间大体上是等电位的,所以在现代防雷技术措施中,等电位连接是最为关键的措施之一.

3.1.1接地体的等电位连接

在机房中,一般是采用共用接地,在接地体的等电位连接时应着重做好以下方面.

(1)机房的基础宜作为大楼地网的主体.在基础承台内,应将桩基、梁的钢筋都焊接连通.在机房外部地面以下0.7米处做一水平均压环(环形地网),并在外侧与每个被利用作为引下线的建筑物立柱主钢筋相连.

(2)环形地网应与附近地下的各种金属管道、金属构件在地下可靠连接.

3.1.2 直击雷防护中的等电位连接

机房本身宜利用钢筋作为防雷装置,与该机房楼内外的各种外露的大型金属物体做好等电位连接.做法为:

(1)利用柱筋作为防雷装置的引下线,圈梁建筑物的主筋作为水平均压环,柱筋和圈梁相互连接,形成一个稀疏的“法拉第笼”.

(2)机房上面所有可能遭受雷击的较大金属物体(如围栏、门窗、广告牌等)应就近做等电位连接.

3.1.3感应雷防护中的等电位连接

雷电电磁脉冲对机房内的电子设备侵袭方式主要有两种:一是雷电电磁脉冲沿着电源线、信号线侵入设备;二是由于线路的布局、安装位置不规范,电子设备受雷电在空间产生的电磁场影响而损坏.导线布设为减轻雷电感应,要尽量布置在(电缆井)大楼中心位置.垂直布线时应尽量远离机房立柱,特别是机房外墙的立柱,并可用金属套管,金属套管两端应做好等电位连接.

3.2屏蔽

3. 2.1机房的屏蔽

为使机房内有良好的电磁环境,除了做好等电位连接外,还要做好机房的屏蔽工作.当机房屏蔽系数较大时,外界的电磁场经过机房的屏蔽效应后会有较大的衰减.因此,雷击电磁脉冲对计算机的干扰也就大大降低.

传统的屏蔽一般采用钢板密封焊接,同时采用屏蔽门、滤波器、波导管等设备,由于其造价昂贵和施工条件等限制在工程上推广不大.因此,采用软屏蔽措施建造的机房满足计算机房的防雷要求不失为一种经济有效的方法.

所谓软屏蔽措施就是指计算机机房采用高密度钢网和铜网构成,主要原理是应用钢网和铜网组合构成的双基板电容的滤波效应,以达到屏蔽雷电电磁脉冲的作用.计算机房内按照此种设计方法屏蔽机房效果一般可以实现手机、对讲机等常见的无线通信工具在屏蔽机房内无法接受发射信号.

3.2.2线缆的屏蔽

机房附近发生雷击时,周围必然有突变的电磁场,由于电磁感应的作用,进入室内的线缆有可能感应高电压,对计算机通信设备的安全运行造成威胁.做好线缆的屏蔽工作可以从以下方面着手.

(1)金属编织屏蔽层可在不能采用实体材料作屏蔽的情况下用来屏蔽电缆.编结屏蔽层覆盖的百分率是设计中的关键性参数.

(2)线缆穿导管可以使电缆免受电磁环境的影响.刚性导管的屏蔽效果与同样厚度同种材料的实心板相同.链接式铠装或柔性导管在较低频率下可以提供有效的屏蔽作用,但当频率较高时,如果必须采用链节式铠装导管,则它内部的所有布线都应该单独地加以屏蔽.

(3)此外,为了防护电磁线圈或者有高启动电流的其他装置在冷加工时会降低屏蔽特性,不能拉成管子,因此用煺过火的金属在电缆外面绕成连续覆盖层以获得足够的屏蔽效果.建议在其外面加上橡胶的防护性涂层.

3.2.3设备的屏蔽

良好的设备屏蔽可以成为雷击电磁脉冲的第三道关卡.进一步加大电磁场的衰减.对于金融系统的计算机通信设备,如服务器、路由器等,更应注意设备的屏蔽效果.其屏蔽原则是:

(1)机房附近设备,应从设备壳体与露在外部的所有导体上的各环节所辐射的电磁能量,可采用金属进行全屏蔽.

(2)当屏蔽要求不高时,可采用单层金属网屏蔽;当屏蔽要求较高时,则应采用双层金属或单层金属板屏蔽.

(3)必须对设备实施六面体的全屏蔽,各屏蔽单元之间要求接触良好,保证其电气性能符合规定.

(4)无论是用金属网屏蔽,还是用金属板屏蔽,都应注意防止结构上产生谐振特性.这就要求:对于振荡部分要进行双层屏蔽;对于振荡、电源与输出耦合等部位,则要分别进行屏蔽.

4结论

随着科学技术的发展,计算机的使用越来越普遍.而这些设备存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点.一旦防护不当,损失是相当严重的.本文主要从雷电的特点出发,提出了机房以直击雷防护、等电位的连接和各种设备的屏蔽来进一步加强雷电的防护.

参考文献:

[1]虞吴,臧庚媛,赵大铜.现代防雷技术基础[M].北京:气象出版社,1997.

[2]赵玉峰.现代环境中的电磁污染[M].北京:电子工业出版社,2003.

[作者简介]刘慧欢,就职于广东省惠东县气象局.研究方向:窗口行政审批.

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