信息系统对雷击电磁脉冲的防护Word文档下载推荐.docx
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TheProtectionof
theInformationSystemagainstLEMP
CHAILi1，HANGSheng_tao2，YANGXiao_bo3
（LightningProtectioncenterofHeilongjiangProvince,
Harbin150080,China）
通信等网络的应用也在不断增加，但微电子设备自身所具有的高度集成化、低工作电平和小工作电流的特点，又使之产生了相应的绝缘强度低、耐过电压、过电流能力差等致命弱点。
根据美国相关研究报告指出：
当雷电活动时，磁感应强度达到0.07GS时，计算机发生误动作，当磁感应强度超过2.4GS时，计算机发生永久性损坏。
因而伴随雷电所产生的雷击电磁脉冲对微电子设备将产生严重的危害。
据统计，雷电对微电子设备的破坏而造成的损失，已远远超过了雷击火灾的损失，成为当今电子时代的一大公害。
2、雷击电磁脉冲的概述及防雷区的划分
2.1雷击电磁脉冲的概述
雷击电磁脉冲（lightningelectromagneticimpulse,LEMP）是一种干扰源，指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。
绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流和部分雷电流，被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰。
通常雷击电磁脉冲是以感应作用和过电压波形式对电子设备造成灾害，因此国际IEC防雷标准中指出了：
雷电防护技术既包括直击雷雷害的外部防雷技术有包括感应雷雷害的内部防雷技术，所以感应雷的防护就是对雷击电磁脉冲的防护，而从综合防雷的角度来讲，感应雷的防护尤为重要。
2.2防雷区（lightningprotectionzone,LPZ）的划分及防护措施
一、LPZ0A区：
此区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流，区内的电磁场强度没有衰减。
此区内常采取的防护措施主要有3种：
第1种是引雷入地，即把雷电的能量泄放入地，采用避雷针、避雷线、避雷带、避雷网及防雷装置；
第2种是把沿金属管线传播的过电压波泄放入地；
第3种是采用各种屏蔽措施，如建筑楼房的笼式避雷网，用金属箔或网蒙在局部的计算机室或大型设备外，或者是电缆的金属外套或套在导线外的金属管等。
二、LPZ0B区：
此区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但该区内的电磁场强度没有衰减。
其防护措施同LPZ0A区。
三、LPZ1区：
此区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比LPZ0B区更小，其电磁场强度可能衰减，这取决于屏蔽措施。
此区防护措施主要有2种：
第1种加屏蔽，例如把特别敏感的仪器放入特别建造的屏蔽室内工作；
第2种是在仪器设备的输入或输出线路端和电源线路上加装各种规格的避雷器。
四、LPZn+1后续防雷区：
当需进一步减少流入的电流或电磁场强度时，应增设后续防雷区，并按照需要保护的对象所要求的环境区选择后续防雷区的条件。
此区的保护措施主要是在仍需防护的仪器线路中加装避雷器。
更需注意的是，在两个防雷区的界面上应将所有通过界面的金属物体做等电位连接，并宜采取屏蔽措施，其目的在于减少需要防护的空间内各金属物与各系统间的电位差。
3、信息系统的概述及防护
3.1信息系统的概述
建筑物内许多类型的电子装置，包括计算机、通信设备、控制装置等，在国际IEC标准中将它们统称为信息系统。
信息系统通常是由信息设备及网络系统组成，如其所包含的计算机信息系统就是由计算机及其相关的和配套的设备、设施（网络）构成的。
3.2信息系统的防护要求
现代防雷技术同以往大有所不同，随着科学技术的不断发展，大量信息电子设备的广泛应用，也就迫使防雷技术要由以往只单纯注重直击雷防护而渐渐向既要防直击雷，更重要的是防感应雷；
既要防雷电波侵入，又要防地电位反击；
既要对强电防护，更重要是对弱电设备（信息系统）防护的综合性的系统工程转变。
因此，考虑到信息系统自身电磁兼容性的特殊要求，其防护措施必须包括直击雷防护、感应雷防护、雷电波侵入防护和地电位反击防护等四方面。
3.2.1直击雷防护
防直击雷装置由接闪器（针、带、网、线）、引下线（笼式钢筋结构）和接地装置三部分组成。
当信息系统所处建（构）筑物的防直击雷装置，尤其是无任何屏蔽保护的通信铁塔遭受雷击时，雷电流沿引下线通过接地装置向大地泄放的同时，变化的雷电电磁场使信息设备作切割磁力线运动，使各连接导体内产生感应电动势，当其超过信息系统所承受的能力时，必将对其产生危害。
其主要防护措施：
（1）信号系统宜采用与建筑物共用联合接地形式；
（2）根据雷电选择性和提高接闪能力，应在天面沿建筑物四周，尤其各拐角处，增设避雷短针（高度小于1m）；
（3）增加信息设备间的屏蔽措施；
信息系统所用接地排、各类线缆金属桥架和金属管道应与主钢筋作等电位连接；
各类金属机柜、电气和电子设备的金属外壳等就近与等电位连接。
3.2.2感应雷及雷电波侵入防护
雷电波以过电压的形式沿各类金属导体侵害信息设备和网络系统，主要包括“场”和“路”两种。
“场”是指雷击建筑物或附近地区雷电放电导致空间磁场变化，感应产生瞬态雷电感应过电压，“路”是指雷电感应过电压通过供配电线路、信号线路、天馈线路、接地回路等线路传输到信息设备和网络系统。
3.2.2.1雷电以过电压波的形式沿供配电线路侵入
（1）低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设，在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上；
电缆与架空线连接处应装设过电压保护器，过电压保护器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连接在一起接地；
（2）在电气接地装置与防雷接地装置共用时，当低压电源线路用全长电缆和架空线换电缆引入时，应在电源线路引入的总配电箱处装设过电压保护器（SPD）；
（3）当架空线直接引入时，在入户处应加装过电压保护器，并将其与绝缘子铁脚、金具等连在一起接到电气设备的接地装置上；
（4）电源应采用TN—S系统，且零线、地线再不能合用，零地间电伏要不大于2.0伏；
（5）根据雷击危险度划分信息系统，应将其分为A、B、C、D四个防雷等级。
根据不同防雷等级宜采用不同的SPD进行防护。
A级宜在低压配电系统中采用3—4级防护，B级为2—3级防护，C级为2级防护，D级为1级或以上防护；
（6）信息系统中的地下电缆应采用屏蔽电缆，且远离防直击雷装置的接地网；
（7）光缆也应采取有效的防护措施。
3.2.2.2雷电以过电压波形式沿信号线路侵入
信息设备是通过各种信号传输媒体构成网络，实施资源共享。
通常有与外界相联系的X.25、电话专线、DDN专线、PSTN专线；
网络内部使用的双绞线、粗缆、细缆等数据信号线，实施无线通信时还有天馈信号线等。
（1）不同信号线选用不同参数的SPD；
（2）各类收、发信天馈线路选用不同参数的SPD；
（3）各单位使用的程控交换机，应由电信局通过电缆或光缆进入机房与程控交换机相连，其中间必须实施电话信号过电压防护，避免由外线窜入的雷电过电压侵入程控交换机，造成主机板、用户板等损坏；
（4）网络内部数据信号传输线路上的雷电过电压防护宜采用集中控制式，通常应在总接线排上安装多路集中式SPD。
4、地电位反击防护
信息系统中通常有交流工作地、安全保护地、信号地（直流地）、防雷地、防静电地、屏蔽地等共六种接地，现应使用等电位联合接地方式，其目的在于消除地—地间的电位差对信息系统的干扰，等电位连接和屏蔽是消除地电位差最有效的方法。
（1）在主机房的静电地板下面敷设环形等电位连接网格，将六种接地按“M”或“S”型实施等电位连接；
（2）屏蔽技术是减少电磁干扰（场形式）的基本措施。
联合采用外部屏蔽（按建筑物不同的防雷区敷设屏蔽网格）以合适的路径敷设线路和线路屏蔽等，尽可能利用各种金属屏蔽体吸收和反映来衰减施加在设备上的电磁干扰和过电压的能量。
5、结束语
随着时代的发展，“信息高速公路”将成为社会发展不可或缺的基础因素，而信息系统的雷电防护又是一个综合而又系统的工程，因此它防护的成功与否将直接决定信息社会的成败，所以利用有效的防护措施来保障信息系统的安全，将越来越受到广大防雷技术工作者和社会各界人们的重视。
参考文献：
1、GB50057—94《建筑物防雷设计标准》2000年版
2、关象石《防雷技术标准规范汇编》2001年版
3、刁远伦于庚康《信息系统雷电综合防护工程的设计方法》
作者简介：
柴丽（1973-），女，黑龙江省哈尔滨人，黑龙江大学，大专生。
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