屏蔽措施在信息系统雷电电磁脉冲防护中的应用

2010-08-15黄美萍陈序东高军兰建斌

黑龙江气象 2010年2期

关键词：电磁脉冲过电压雷电

黄美萍，陈序东，高军，兰建斌

（1.寿宁县气象局，福建寿宁 355500；2.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨 150030）

屏蔽措施在信息系统雷电电磁脉冲防护中的应用

黄美萍1，陈序东1，高军2，兰建斌1

（1.寿宁县气象局，福建寿宁 355500；2.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨 150030）

1 引言

随着社会经济的发展和科技的进步，电子技术日益向高频率、高速度、宽频带、高精度、小型化、集成化、大功率、小信号运用和复杂化方向发展，而电子信息系统设备元件又因其耐压水平低、抗干扰能力弱、电磁兼容性差而成为雷电电磁脉冲的主要侵扰损害对象。一般电子设备在0.7 GS以上磁场干扰场强时，便产生误动作，在2.4 GS以上磁场干扰场强时便造成永久损坏。因此对电子信息系统采取电磁屏蔽是信息系统雷电电磁脉冲综合防护必不可少的措施之一。

2 信息系统雷电电磁脉冲干扰的产生机理

信息系统所处建筑物内部的电磁干扰主要来自两个方面，一是辐射干扰，二是传导干扰。辐射干扰是指一次闪电平均包含有上万个脉冲放电过程，电流脉冲平均幅值为几万安培，持续时间几十到上百微秒，闪电通道长度大约几百至几千米，在闪电先导主放电过程中，它们向外辐射高频和甚高频电磁能量，该能量可通过空间辐射耦合到信息系统设备元件上，产生辐射干扰。传导干扰是指来自导线或与信息系统设备相连接的金属体静电放电的电磁能量。

3 信息系统电磁屏蔽的主要措施

为了使电子信息系统设备在其所处的电磁环境中能够正常工作，磁场干扰场强<800 A/m，所以要求做好信息系统机房的电磁屏蔽。其目的，一是防止或降低外界电磁辐射能量向机房传播，提高信息系统抗干扰能力和减少设备损坏几率；二是限制机房内部的电磁能量向外传播，防止信号泄漏。

电磁屏蔽主要分为空间电磁屏蔽和线路电磁屏蔽两大部分。空间电磁屏蔽是指对某一个需要将电磁场强衰减到一定强度以下的区域，在其各个方位装置具有可靠、连续电气连接的金属材料层来阻挡电磁波的侵入，将电磁场能量在屏蔽体上形成能量转换，将磁能转换为电能，并通过接地装置泄放入地。其屏蔽效果的优劣与屏蔽材料的材质、网孔密度、电气连续性和网格尺寸密切相关。

此外，建筑物自身自有一定的初级屏蔽功能，按照防雷保护区的划分原则，通常防雷区的级数越高，电磁场强度越小。因此信息系统主机应选择安放在防雷区级数高的区域。

按照引下线在建筑物各楼层的分流规律，建筑物顶四层以下引下线的分流系数均相等而且数值最小。因此信息系统主机安放位置应选择在顶四层以下的楼层中。

按照防雷引下线通过电流时，在其附近形成感应磁场，此感应磁场的强度与引下线中流过雷电流的大小，所在点与引下线的距离的关系式可见磁场强度与引下线的距离成反比。因此信息系统主机应尽可能地远离外墙及立柱。

线路屏蔽主要是为了防止电磁脉冲对金属线路的电磁感应而在线路上产生过电压。线路屏蔽的措施是将金属线路通过穿金属管（槽）的方式敷设，并在连续的金属管（槽）两端可靠接地形成屏蔽体。它除了具备空间屏蔽的功效外，还具有在线路引入过电压时产生反向电动势消除线路上的过电压的功能。

应该特别注意的是，引入建筑物的金属线缆其入户前端若是架空敷设的，应将一段架空线路改为套金属管埋地引入，并且要求埋地长度不小于2√ρ。

例：2005年4月某日，笔者所在地某单位信息系统遭受雷击，损坏交换机一台，价值约1万元，事后对该信息系统机房的防雷装置进行全面检测，并将受损元件送生产厂家鉴定，结果判定雷灾事故是信号线路传导的电磁脉冲造成的。对该信息系统防雷装置检测发现，该系统信号线路是通过架空敷设直接引入户内，其它防雷装置均能满足防雷规范要求。后经线路埋地改造，四年来该信息系统未遭受过雷击，设备工作正常。由此案例可见，电磁屏蔽对信息系统防雷具有十分重要的价值。