雷电对计算机机房的危害及防范对策.pdf
火灾特点及成因规律的研究
雷电对计算机机房的危害及防范对策
贵州省消防学校商红松
摘要文章从雷电对计算机机房的危害、计算机机房易受雷击特点、雷击原理、防雷类别划分、防
雷措施等几方面对计算机机房防雷进行了探讨。
关键词计算机机房防雷
随着计算机和网络通信技术的发展，计算机在国民经济各
个领域的应用日益普及和深入，多台计算机和其它电子设备集
中在一起，组成如气象预测预报、航空管理、铁路运输、邮电业
务、微波通信、证券营运、导弹发射等计算机房。而这些领域都
是与国民经济息息相关。对于电子设备最集中的计算机机房而
言．通常属于耐电压等级低，防干扰要求高的弱电设备，其耐
过电压、过电流和抗雷电电磁脉冲的能力差，最怕受到雷击。我
国每年因雷击破坏建筑物内计算机网络系统的事件时有发生，
所造成的损失非常巨大。因此，计算机机房的防雷就显得尤为
重要，整改防雷设施、建立针对各种雷击因素的综合防雷装置
成为当务之急。
1雷电对计算机机房的危害
1．1雷电形成和种类
雷电是雷暴天气的产物，而雷暴则是在垂直方向的剧烈发
展的积雨云所形成的一种天气现象。雷电多形成在积雨云中，
积雨云随着温度和气流的变化会不停地运动，运动中摩擦生
电，就形成了带电荷的云层，雷雨云中正负电荷中心之间或云
中电荷中心与地之间的放电过程称为雷电。根据雷电产生和危
害特点的不同，雷电可分为直击雷、球形雷、雷电感应和雷电侵
入波。
1．2雷电对计算机机房的危害
对于电子设备众多的计算机机房而言，一旦遭受雷击，往往
会导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故，造成意想不到的损
失。按照雷电的入侵途径分类，雷电对计算机机房的危害大致
分为直击雷击危害和感应雷击危害两种。
直击雷击是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物
上，由于电效应、热效应和机械效应等混合力作用直接摧毁建
筑物的构架以及引起人员伤亡等。直击雷威力巨大，当机房的
接闪装置遭到雷击时，雷电流以1／2-1／20的光速流过接闪器、
引下线及接地装置，在其周围形成一个变化的电场和磁场。由
法拉第电磁感应知识可知，这将在引下线周围电气的接触不良
处和开口处产生巨大的感应电动势，而且都在几十千伏以上，
机房内计算机设备均不能承受。由于直击雷击的电效应，有可
能使计算机机房微电子设备遭受浪涌过电压的危害。
感应雷击(又称二次雷击)是指雷云之间或雷云对地之间
地放电而在附近的架空线路、埋地线路、金属管线或类似的传
导体上产生感应电压。该电压通过传导体传送至设备，间接摧
毁微电子设备。感应雷入侵计算机系统主要有以下三条途径：
(1)沿输配电线路入侵网络机房。
(2)沿网络通讯线路入侵机房，该途径又可分为三种情况：
①当地面突出物遭直击雷打击时，强雷电压将邻近土壤击穿．雷电
流直接入侵到电缆外皮，进而击穿外皮，使高压人侵线路。②雷云
对地面放电时，在线路一卜感应出上千伏的过电压，击坏与线路
相连的电器设备，通过设备连线侵入通信线路后沿通信线路传
播，危害范围很大。③若通过一条多芯电缆连接不同来源的导
线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在
相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。
(3)地电位反击通过接地体入侵。雷击时强大的雷电流经
过引下线和接地体泄人大地，在接地体附近呈放射型的电位分
布，若靠近连接电子设备的其它接地体时，即产生高压地电位
反击．入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了
强大的雷电流通过引下线入地，在附近空间产生强大的电磁场
变化，会在相邻的导线(包括电源线和信号线)上感应I叶J雷电过
电压，因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机，反而可能引
人了雷电。计算机网络系统等设备的集成电线芯片耐压能力很
弱，通常在IOOV以下。因此，必须建立多层次的计算机防雷系
统，层层防护，确保计算机特别是计算机网络系统的安全。
2计算机机房易遭受雷击特点分析
随着微电子技术的飞速发展，微电子器件的集成化、小型
化、高速化的水平不断提高，而“i化“的必然结果是导致各种
电子信息设备的耐过压、耐过流和抗雷电电磁脉冲的能力大大
降低，而计算机网络设备是由大量的大规模集成电路组成，在
lmm2芯片上集成了数百万个元件，它们的最大击穿电压仅为
几十伏或者几伏，最大允许工作电流为几微安，虽然采取了许
多抗干扰措施，但对抗雷电电磁脉冲生成的过电流技术却比较
薄弱。如晶体管在10-1J能量的冲击下损坏，而集成电路芯片在
10．7J能量的冲击下就出现损坏。雷电在每次放电过程中，其干
扰辐射多数大于10_7J，严重威胁到计算机网络系统的正常工
110 中国消防协会电气防火专业委员会电气防火学术会议论文集
作和安全运行。因此，其遭受感应雷击的几率比遭受直击雷袭
击的几率高得多。据资料显示，感应雷击对微电子设备，特别是
监控设
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