最近各地氣候異常，隨著地震、水災(zāi)、干旱、地陷、雷擊等災(zāi)難事件的頻發(fā)，各種預(yù)警及防范措施也在相繼出臺(tái)。每年的4~10月份是雷電活動(dòng)頻繁期，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的設(shè)備眾多，更是不能掉以輕心。

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俗話說(shuō)：莫裝X，裝X遭雷劈

夏季的數(shù)據(jù)中心除了要承受酷暑的考驗(yàn)之外，還要抵擋頻繁的雷電沖擊，每逢這個(gè)時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備遭受雷擊的事件便一浪接一浪，輕則造成個(gè)別網(wǎng)絡(luò)設(shè)備受損，重則導(dǎo)致整個(gè)局域網(wǎng)一下子就癱瘓了。

很多數(shù)據(jù)中心的管理者認(rèn)為日常的雷擊電壓不能擊壞設(shè)備，但是我們需要知道的是即使雷擊所造成的感應(yīng)電壓不足于一次擊壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月的過(guò)壓沖擊，也會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)設(shè)備零件的老化，讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用壽命急劇下降，而舊設(shè)備就更加容易遭受破壞，嚴(yán)重地影響網(wǎng)絡(luò)的性能穩(wěn)定。介于對(duì)數(shù)據(jù)中心帶來(lái)的這些災(zāi)難結(jié)果，今天我們就數(shù)據(jù)中心的防雷技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析及探討。

遭雷劈的原因

一、地形復(fù)雜，丘陵地帶容易形成對(duì)流性天氣抬升；

二、氣候特點(diǎn)屬于潮濕，導(dǎo)致雷雨容易吸收空氣，直接對(duì)流放電；

三、高層建筑越來(lái)越多。同時(shí)，雷電增多和全球變暖兩者有密不可分的關(guān)系。

雷電入侵?jǐn)?shù)據(jù)中心的途徑：

一、直擊雷是雷電直接擊在建筑物上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力而導(dǎo)致建筑物損壞。建筑物受到直接雷擊后，強(qiáng)大的雷擊電流沿著接地引下線，經(jīng)接地體入地后地電位會(huì)瞬間升高，產(chǎn)生高電位，引起地電位反擊，損壞設(shè)備或造成人員傷亡。

二、雷電感應(yīng)是雷電放電時(shí)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，它能使金屬部件之間產(chǎn)生火花。雷電感應(yīng)可以來(lái)自對(duì)地雷擊，也可以來(lái)自云間放電，其中對(duì)地雷擊由于距雷擊點(diǎn)較近，產(chǎn)生的感應(yīng)浪涌電壓較大，作用半徑也大，一般500米范圍的電子信息設(shè)備均是其破壞對(duì)象；云中放電的感應(yīng)浪涌電壓雖然較小，但發(fā)生概率較高。靜電感應(yīng)是由于雷云先導(dǎo)的作用，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出與先導(dǎo)通道符號(hào)相反的電荷，雷云主放電時(shí)，先導(dǎo)通道中的電荷迅速中和，在導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷得到釋放，如不就近泄入地中就會(huì)產(chǎn)生很高的電位。電磁感應(yīng)是由于電流迅速變化在其周圍空間產(chǎn)生瞬變的強(qiáng)電磁場(chǎng)，使附近的導(dǎo)體產(chǎn)生很高的電動(dòng)勢(shì)。

三、雷電波的入侵是由于雷電對(duì)架空線路或金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入室內(nèi)，危及人身安全、損壞設(shè)備。根據(jù)雷電電磁脈沖防護(hù)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，電子信息設(shè)備損壞的主要原因是雷電感應(yīng)浪涌電壓造成的。它可以通過(guò)各種引線把感應(yīng)浪涌電壓波引入電子信息設(shè)備內(nèi)部，破壞其芯片和接口。

數(shù)據(jù)中心非常注重的就是供電的持續(xù)性，因此防雷工作就不能忽視，性能比較優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身就自帶有防雷保護(hù)功能，在電源進(jìn)來(lái)的線路上，就有用來(lái)吸收高壓突波的線路設(shè)計(jì)。雖然產(chǎn)品帶有防雷保護(hù)的功能，但是就雷電產(chǎn)生的感應(yīng)電壓有幾千伏特或者上萬(wàn)伏特甚至更高，無(wú)論哪個(gè)品牌的路由器，單單路由器本身自帶的防雷功能只可能解決一部分雷電所造成的危害，想進(jìn)一步減少雷電引起的危害就要配備相應(yīng)的防雷設(shè)備。

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防雷保護(hù)措施

一、應(yīng)裝設(shè)獨(dú)立避雷針或架空避雷線，是被保護(hù)的建筑物及風(fēng)帽，放散管等突出屋面的物體均處于接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)。

二、排放爆炸危險(xiǎn)氣體，蒸汽或粉塵的放散管，呼吸閥和排風(fēng)管等的管口外的以下空間應(yīng)處于接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)。

三、獨(dú)立避雷針的桿塔，架空避雷線的端部和架空避雷網(wǎng)的各支柱處，應(yīng)至少設(shè)一根引下線。對(duì)用金屬制成或有焊接，綁扎連接鋼筋的桿塔，支柱，以利用其作為下引線。

四、獨(dú)立避雷針，架空避雷線應(yīng)用獨(dú)立的接地裝置，每一引下線的沖擊接地電阻不宜大于10Ω。在土壤電阻率高的地區(qū)，可適當(dāng)增大沖擊接地電阻。

五、當(dāng)樹木高于建筑物且不在接閃器保護(hù)范圍之內(nèi)時(shí)，樹木與建筑物之間的凈距不應(yīng)小于5cm。

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防雷產(chǎn)品分析

一、接閃器

避雷針是最早的接閃器，也是目前世界上公認(rèn)的最成熟的防直擊雷裝置。避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線是避雷針的變形，其接閃原理是一致的。對(duì)避雷針的接閃原理的認(rèn)識(shí)是有一個(gè)發(fā)展過(guò)程的，現(xiàn)在的滾球法理論比較全面地解釋了接閃器吸引雷電的各種現(xiàn)象，被國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)所采納。

消雷器消雷器是國(guó)內(nèi)近年來(lái)有非常大影響的防雷產(chǎn)品。它是希望改變接閃器的材料和形狀來(lái)產(chǎn)生電流中和雷云中的電荷，讓雷云在消雷器的保護(hù)范圍內(nèi)無(wú)法建立起接閃所需的場(chǎng)強(qiáng)，以達(dá)到消雷的目的。由于消雷器所聲稱的效果完全滿足了人們所希望的防雷效果，因此一段時(shí)間內(nèi)消雷器風(fēng)靡國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。

特殊避雷針還有一些避雷針承認(rèn)自己接閃雷電，但其保護(hù)范圍特別大，而且不會(huì)因?yàn)榧友b了避雷針而增大雷擊概率。這一類產(chǎn)品在市場(chǎng)上的份額不大，沒多少人去深究其技術(shù)原理的可行性。但在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定任何接閃器都只能按滾球法校核保護(hù)范圍。

二、引下線

一些廠家不在接閃器上作文章，卻在引下線上采取措施，他們認(rèn)為接閃器接閃時(shí)大量的雷電流通過(guò)引下線入地，會(huì)在周圍的導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)雷，因此推出有屏蔽作用的引下線。必須指出：感應(yīng)雷主要是由雷云的靜電感應(yīng)引起的，只屏蔽引下線作用并不大，而是要加強(qiáng)所有導(dǎo)線的屏蔽效果，才能削弱感應(yīng)雷。

其實(shí)，在國(guó)標(biāo)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-94）中，對(duì)金屬引下線的規(guī)定就已采取了降低引下線電磁干擾的措施，如多根引下線的分流作用，均勻?qū)ΨQ的布置在建筑物四周可相互抵消內(nèi)部電磁場(chǎng)，利用建筑物的鋼筋框架這個(gè)很好的屏蔽籠（法拉第籠）接閃引下雷電流等。因此，普通金屬引下線的方法在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上都是可行的。

三、低壓電源避雷器

通信站80%的雷擊事故是由雷電波侵入電源線造成。因此，低壓交流避雷器發(fā)展非常迅速，而以MOV材料為主的避雷器在市場(chǎng)上占有統(tǒng)治地位。

保護(hù)電路MOV避雷器的失效有短路和開路兩種形式，強(qiáng)大的雷電流可能將避雷器擊壞，形成開路故障，這時(shí)避雷器模塊的外形往往會(huì)被破壞。避雷器也可能因時(shí)間長(zhǎng)材料老化而動(dòng)作電壓下降，當(dāng)動(dòng)作電壓下降到低于線路工作電壓的水平時(shí)，避雷器通過(guò)交流電流增加，避雷器發(fā)熱，最終會(huì)破壞MOV器件的非線性特性，導(dǎo)致避雷器部分短路燒毀。電源線路故障造成的工作電壓升高也可能產(chǎn)生類似情況。避雷器的開路故障不影響電源供電，要檢查動(dòng)作電壓才能發(fā)現(xiàn)，因此避雷器需定期檢查。

避雷器的殘壓只是避雷器的技術(shù)指標(biāo)，真正加在設(shè)備上的過(guò)電壓還要在殘壓的基礎(chǔ)上加上避雷器與電源線、地線連接的兩段導(dǎo)線電感產(chǎn)生的附加電壓，因此正確的安裝避雷器也是降低設(shè)備過(guò)電壓的重要措施。

四、通信線路避雷器

通信線路避雷器的技術(shù)要求較高，因?yàn)槌藵M足防雷技術(shù)要求外，還須保證傳輸指標(biāo)符合要求。加上與通信線路相連的設(shè)備耐壓很低，對(duì)防雷器件的殘壓要求嚴(yán)格，因此在選擇防雷器件時(shí)較困難。

理想的通信線路防雷器件應(yīng)是電容小、殘壓低、通流大、響應(yīng)快。最簡(jiǎn)單的電路是在高頻芯線上并聯(lián)一個(gè)小磁芯電感，就可以構(gòu)成高通濾波的避雷器。對(duì)于點(diǎn)頻通信天線也可采用四分之一波長(zhǎng)的短路線構(gòu)成帶通濾波器，防雷效果更好，但這兩種方法都會(huì)將天饋線上傳送的直流短路，其應(yīng)用范圍有限。

五、接地裝置

接地是防雷的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接地方法是采用金屬型材鋪設(shè)水平或垂直地極，在腐蝕強(qiáng)烈的地區(qū)可以采用鍍鋅和加大金屬型材的截面積的方法抗腐，也可以采用非金屬導(dǎo)體做地極，如石墨地極和硅酸鹽水泥地極。更合理的方法是利用現(xiàn)代建筑的基礎(chǔ)鋼筋做地極，有事半功倍之效。

由于過(guò)去對(duì)防雷認(rèn)識(shí)的局限性，片面強(qiáng)調(diào)降低接地電阻的重要性，導(dǎo)致一些廠家推出各種接地產(chǎn)品，聲稱能降低地電阻。如降阻劑、高分子地極、非金屬地極等。

接地電阻主要受土壤電阻率和地極與土壤接觸電阻有關(guān)，在構(gòu)成地網(wǎng)時(shí)與形狀和地極數(shù)量也有關(guān)系，降阻劑和各種接地極無(wú)非是改善地極與土壤的接觸電阻或接觸面積。但土壤電阻率起決定作用，其它的都較易改變，如果土壤電阻率太高就只有工程浩大的換土或改良土壤的方法才能有效，其它方法都難以湊效。

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選用防雷產(chǎn)品的注意事項(xiàng)

一、設(shè)計(jì)是否有利于用戶并且容易安裝

理想的產(chǎn)品應(yīng)該是一個(gè)小型、緊湊并且能夠安裝在現(xiàn)有的空間內(nèi)，同時(shí)易于安裝。

二、一次能夠處理的最大電流

最大電流(即峰流)是指一個(gè)電涌防護(hù)器的處理最大電流的能力。Bellcore實(shí)驗(yàn)室為了保護(hù)它高度計(jì)算機(jī)化的實(shí)驗(yàn)中心,進(jìn)行了廣泛的調(diào)研,確定了電涌防護(hù)器處理最大電流的能力和所需的技術(shù)參數(shù)，一個(gè)20千安的電涌防護(hù)器即可滿足要求，起到防電涌、保護(hù)設(shè)備的作用。由此可見，在任何建筑物內(nèi)的分支線供電箱處安裝一個(gè)80千安的電涌防護(hù)器，便足以解決任何可能出現(xiàn)的電涌問(wèn)題。對(duì)多雷擊區(qū)的貴重電氣設(shè)備，應(yīng)在建筑物進(jìn)口的交流配電箱處安裝一個(gè)較大的防護(hù)器，型號(hào)從160千安到400千安。

三、吸收能量的能力

電涌防護(hù)器吸收能量的能力以焦耳(joule)來(lái)衡量，焦耳值越高，電涌防護(hù)器的使用壽命越長(zhǎng)。

四、鉗制電壓的能力

也就是將過(guò)電壓鉗制到電器設(shè)備所能承受的安全范圍之內(nèi)的能力。計(jì)算機(jī)被設(shè)計(jì)在一定電壓范圍內(nèi)使用，如果超出了這個(gè)范圍就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)的損壞。因此電涌防護(hù)器必須把過(guò)電壓鉗制到安全水平,1998年6月1日開始實(shí)施的GA173-1998標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用于220/380伏電力系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)防雷保安器(電涌防護(hù)器)的鉗制電壓應(yīng)小于或等于2000伏。

五、符合國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

電涌防護(hù)器應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，包括UL1449、ANSI/IEEE、NEMA和IEC。在我國(guó)同樣有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),公安部公共信息網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)察局要求：所有用于保護(hù)計(jì)算機(jī)的防雷保安器(本文中稱為電涌防護(hù)器)，都必須根據(jù)GA173-1998的標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)檢測(cè)并獲得銷售許可證后，方可銷售。

六、產(chǎn)品的可靠性及客戶單

了解客戶單以及廠家從事產(chǎn)品生產(chǎn)的歷史有助于了解廠家的信譽(yù)和其產(chǎn)品的可靠性。

七、質(zhì)量保證

保質(zhì)期限的長(zhǎng)短體現(xiàn)了制造商對(duì)其產(chǎn)品是否能不出問(wèn)題、能長(zhǎng)久的保護(hù)設(shè)備的自信心。一旦產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題，客戶是否能得到快速免費(fèi)的服務(wù)，也是用戶應(yīng)考慮的因素之一。

時(shí)至盛夏，暴雨、雷電天氣較多，由于數(shù)據(jù)中心通信和供電電纜多從室外引入數(shù)據(jù)中心，易遭受雷電的侵襲，數(shù)據(jù)中心建筑的防雷設(shè)計(jì)尤其重要，而在通常的站區(qū)建筑設(shè)計(jì)中往往忽視這一點(diǎn)，數(shù)據(jù)中心的建筑防雷除應(yīng)有效地保護(hù)建筑自身的安全之外，也應(yīng)為設(shè)備的防雷及工作接地打下良好的基礎(chǔ)，只有建立多層次的計(jì)算機(jī)防雷系統(tǒng)，才能確保計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行，最大限度地防御和減輕雷電災(zāi)害對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)造成的危害和損失。

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