计算机系统遭受雷击原因与解决方法

摘要 介绍了防雷方面的常用术语，通过分析计算机体系统遭受雷击的理由，提出相应解决策略，以期有效避开雷电反击，使设备免受雷害和干扰。
关键词 计算机系统；雷击；理由；解决策略
B 文章编号 1007-5739（2011）21-0052-01
2003年8月2日，安达市工商银行微机管理系统遭雷暴袭击，致使微机网卡、主板等被毁。事发后安达市气象局派防雷专家对其现场进行了勘察，对其接地系统等电位连接状况、接地电阻等进行了勘测。均未发现异常，一切合格。只是计算机系统接地采用的是混合接地型，即建筑物的避雷地独立而其他共地。现对计算机遭雷击的理由进行分析，并提出解决策略。

1 防雷方面的常用术语

接地系统是计算机网络防雷的关键环节，只有良好的接闪体、引下线，而没有良好的科学接地系统，只会引雷入室，带来更大的危险性。
（1）等电位连接。是将分开的导电装置各部分用等电位连接，导体或电涌保护器（SPD）作等电位连接。它包括在内部防雷装置中，其目的是减小建筑物金属构件与设备之间或设备与设备之间由雷电流产生的电位差[1-3]。主要是将不能直接连接的带电体通过电涌保护器作等电位连接。
（2）接地。即把电力通信、电脑避雷等设备通过接地线与接地电阻（接地体）连接起来的技术。在计算机系统中指的是直流工作地、交流工作地、安全保护地和防雷保护地与大地之间的连接。接地的目的是确保安全和通信的准确性。电子设备的接地是由埋在地中的接地电极（接地体）通过接地线（引下线）与电子设备连接，使电子设备接地的。
（3）共用接地系统。是一建筑物接至接地装置的所有互接的金属装置（包括外部防雷装置），并且是一个低电感的网形接地系统。
（4）直流工作地。包括逻辑及其他模拟量信号系统的接地。直流工作地是计算机系统中所有逻辑电路的公共参考零电位，又称为逻辑地。逻辑电路一般工作电平低、信号幅度小，容易受到地电位差及外界磁场的干扰，因此需要建设一个良好的直流工作地，以消除地电位差和磁场的影响。
（5）交流接地。分为计算机系统内的交流设备主计算机系统配套的交流设备2种情况中的中性点接地。在交流电源中，流过零线（中性线）的电流包括：正常状态下通过设备的负载回路电流（单相负载）、正常状态下不平衡电流、异常状态下的接地电流。当流过零线的电流变化很大时，将会由于接地电流与地线阻抗形成电位浮动，从而使机房内各设备之间的电位不同，造成数据传输错误。
（6）安全保护地。为防止因设备外壳漏电对工作人员及设备造成危害的各种设备的外壳接地。
（7）静电地。为了消除计算机网络系统运转过程中产生的静电电荷而设计的一种接地系统。

2 雷击成因分析

在1994年以前的防雷规范中如GBJ57-1983中规定：计算机系统的接地应采用专用地线，专用地线的引线应与大楼的钢筋网及各种金属管道绝缘。从GBJ 57-1983看，上面被雷击的计算机的这种接地法是符合规范的。但1994年颁布的GB50057-1994规范中提出了4种中地（交流工作地、安全保护地、直流工作地和防雷地）宜共用组接地装置的策略，以及单点接地并采用等电位措施。
微电子设备发展初期，弱电设备少，厂地空间大，故初期及目前特大型计算机系统都采用各自独立接地型方案；随着电子设备的广泛应用及城市建设的飞速发展，特别是现代高层建筑，普遍采用大楼钢筋及大楼基础作为防雷接地系统，使得各金属独立地安全距离难以保证，如果仍然全部独立就反而增加了设备的反击危险。电子设备的独立接地在实践中确已消除了连续的低平噪声，但也有突然发生的大灾难事件，分析前面事件得出，由于采用独立接地，所以在雷雨天气条件下会有很高的电压加在计算机等信息设备上，而产生高电压的理由包含了直接雷击；雷电波沿线路侵入和雷电感应。当雷电直击建筑物时，建筑物接地装置和与之连接的金属构件电位迅速抬高，相对而言，由于电子设备采用了独立接地，其电位未明显抬高，这样存在一电位差和设备与建筑物金属框架之间所存在的电容，使设备元件上所感应电压高于其击穿电压而击穿，在雷云电荷的感应下，有时并不发生雷击也会由于建筑物的感应电压通过上述形式影响到设备元件上，这就是安达市工商银行计算机系统采用混合接地而遭雷击的直接理由。

3 解决策略

在现代建筑物中，大量布设着各种导体线路，如电源线、电视电缆、数据通信线和供水及供热金属管道等[4]。由于这些线路网络结构错综复杂，它们会在建筑物内部的不同空间位置上构成许多同路，由于这些回路的存在，会使得建筑物内电子设备遭受雷电危害的机会大大地增加。当建筑物遭受直接雷击或建筑物附近发生雷击时，在建筑物防雷系统中流过的暂态电流或雷电放电通道中的雷电流将在建筑物内部空间产生脉冲暂态磁场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，将在回路中感应出暂态过电压，危及这些回路相端接的电子设备。其最适宜的解决办法是采用等电位连接和共用接地系统。即管息系统的各金属组件与建筑物共用接地系统的等电位连接，把交流工作地、直流工作地、安全保护地、防静电地和防雷地等共用一组接地装置，共用接地系统是自然接地体与人工接地体的组合。等电位联接的具体作法：一是总等电位联接。在电缆入户处安置总电位接地端子板。再用40 mm×40 mm的扁钢分别连到上水管、排水管、煤气管道、空调立管、消防管、通风管等一切出入户的管道的出入户处[5-6]。另外，户内一切大型金属如电梯制约设备外壳、电梯导轨也必须与等电位端子板联接。对连接不好的管道连接处（如水表处）应加跨接线。二是局部等电位联接。在总等电位联接的基础上，所有进出机房的电缆线、管道入户处及机房内的金属均应与机房内的局部等电位端子板（接地母排）联接。局部等电位端子板与总等电位端子板应有良好联接。采用等电位连接和共用接地系统后，即保持了建筑物内各处等电位、各设备之间等电位。四周设置屏蔽，形成“法拉第笼”。使讯号接地不形战闭合回路，共模型态的杂讯不易产生，提高了计算机抗干扰能力，同时可消除静电和电场的干扰，不易受磁场干扰，消除电位差，避开了雷电反击，从而使设备免受雷害和干扰。

4 参考文献

[1] 关象石.防雷技术标准规范汇编[M].北京：中国计划出版社，1999.
[2] 中华人民共和国机械工业部.建筑物防雷设计规范GB50057-1994[S].北京：中国计划出版社，2000.
[3] 苏邦礼，崔秉球，吴望平，等.雷电与避雷工程[M].广州：中山大学出版社，2009.
[4] 汪计算机系统遭受雷击的原因及解决方法论文资料由论文网www.udooo.com提供,转载请保留地址.顺勤.农村地区雷电灾害活动规律和防护技术研究[J].安徽农业科学，2009（15）：7083-7084，7103.
[5] 米万满.校园网防雷接地技术[J].现代农业科技，2011（5）：313，317.
[6] 徐祥华，王晓立，夏金鼎.粮食储备库自控系统防雷措施分析[J].现代农业科技，2011（7）：318，321.