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【摘 要】防雷工作保护的对象一般分为三种：建筑、设备和人。当今世界，随着网络信息建设平均水平的不断提高、精密设备的广泛使用，与之相关的保护技术也日益提升，下文将简述计算机网络防雷的必要性，对网络的损害，及其相关检测方法。
【关键词】防雷屏蔽；计算机房；检测方法
0.引言
我国信息化进程飞速发展，信息系统不断普及，网络信息系统越来越被看重，但由于计算机网络中使用的精密电子设备抗电压电流的水平非常低，一旦被雷电侵入，设备必将受到重创。当今世界，常常会出现因雷击而造成网络通讯设施的损坏，使信息传输遭到中断、信息内容受到损害的事故。
1.雷电产生的原理
强对流出现时，气流在对流的过程中磨擦带电形从而成带电云，当两种不同电荷的云层不断接近时，地面就会感应出与之相反的电荷，这时带电云层之间或与地面之间，就会形成非常强的电场，当有带电的粒子进入时就会被这种电场加速，开始超高速的运动，这时的电子就会接着碰撞空气分子，使其电离，在不断重复后就会瞬间产生大量的带电粒子，从而形成放电通道[1]。这一过程发生时，大量的粒子进行相互碰撞，电场能先是变化成机械能，接着又被迅速的转化为内能，产生出极高的温度，气体在高温下急剧膨胀，同时产生爆炸声，而闪电就是高温的气体向外发光的表现，雷电的那道耀眼的光就是粒子放电的路线。
2.计算机网络防雷屏蔽系统的重要性
随着计算机网络应用技术的普及，现代建筑物不再是一个小范围的信息圈，为了满足人们频繁交换信息的需要，建筑内部与外界都得靠物理介质来链接。因此，建立智能计算机网络系统成为如今建筑的基本条件。计算机网络系统大都由脆弱精密的电子设备所构成，特别在雷电的多发区，常会出现因雷电天气的出现，对计算机网络系统的干扰和破坏从而导致电子设施损坏。相对而言，计算机网络系统无法安全运行所带来的损失总是远远超出其本身的价值，例如导致系统的中断或瘫痪、重要信息的丢失，那么造成的损失更是难以估量[2]。
3.雷电对计算机网络的损害
根据多来科学家们对雷电研究得出的结论，雷电过电压入侵电器设备的形式有两种：直接雷和感应雷。设备所处建筑或者相关的线路被雷电击中经过设备入地的叫做是直击雷，当建筑被这种雷电击中时，会瞬间出现极高的电流，倘若此时电压不能够均匀的分布，就会导致局部的高电位的出现，从而对周边的设施造成高电位的反击，至此导致建筑被击毁，设备受到损害，更有甚者会对人类安全造成一定的伤害；而另一种是通过雷电的电流而产生的电磁场，会经由金属导体的感应产生出过电压、过电流，在这一过程中形成的雷击叫做感应雷。感应雷是电磁的感应而产生，其经过电力线路、信号馈线的侵入计算机，常常会对相关设施产生大面积的损害。
建筑物大多数都设有相关的防雷系统，它们可以对建筑内的计算机网络进行一定的保护，因此直击雷击中计算机网络系统的可能性较小，同时也由于相关防护设备较为昂贵，通常可不必安装专门针对直击雷的防护设施；感应雷不仅仅由电磁感应而出现，静电感应也可产生感应雷，从而加大了建筑内的电子设备遭受其电击的可能性。因此，在计算机网络系统防雷工作中，其重中之重就是要防止感应雷的侵入。
4.电磁场强度的指标
4.1电磁场强度的计算
按照国家标准GB/T2887和GB50174，网络系统所在的机房内部的磁场干扰场强应该保持在小于等于800A/m的水平。
关于由电流元IΔs产生的磁场强度的计算公式为H=IΔs/4πr2，关于距直线导体r处的磁场强度的计算公式为：H=I/2πr。其中1A/m就是自由空间的磁感应强度：1.26μT，T（特斯拉）为磁通密度的单位。
4.2磁场强度的划分
按照国家标准GB/T17626.9，可以按照表1中规定的等级开始脉冲磁场试验：
5.计算机防雷系统及检测方法
计算网络系统机房的屏蔽是专门针对感应雷和雷击电磁脉冲产生防护的必要步骤。屏蔽的程度可直接对系统的防雷水平造成影响，防雷仪器检测可测试出其屏蔽水平。信息系统相关设备磁场强度根据国家标准GB/T2887-2000中相关内容需要室内网络系统的磁场干扰要保持在小于等于800A/m的水平[4]。若大楼内部的网络系统机房和引线太过接近，造成内部磁场强度高于800A/m的时候，应在周围安装六面体的金属材质屏蔽网格，计算机房的内部形成相对防雷分区的LPZ2区，安装的金属屏蔽网格应该保证机房内部磁场不超过800A/m的水平，并且尽可能让这个值变低。常见针对计算机网络系统机房防雷屏蔽水平测试相关方法有计算法、雷电流发生器法、浸入法、大环法，下面将逐个为大家介绍。
5.1屏蔽效率的计算法
屏蔽效率的衡量是指定模拟信号源放在屏蔽室之外时，它的接收装置在室外和室内保证同一距离条件下，接收到不同场强之比，可用SH=201g（H0/H1）来表示。（式中H0表示没有屏蔽的磁场强度；H1表示有屏蔽的磁场强度；SH表示屏蔽效率，单位为dB）。
5.2雷电流发生器法
低电平的实验通常被用于雷电流发生器法实验中，在这些低电平的实验里模拟产生出的雷电流波形应该同原始的波形表达一致。在相关IEC标准中有规定，雷击会产生首次的雷击电流if（10/350μs）和后续的雷击电流is（0.25/100μs）。而磁感应效应是由磁场强度的上升时间所定，首次雷击磁场强度Hf可以用其最大值Hf/max（25kHz）阻尼振荡场和升至最大值的上升时间Tp/f（10μs、波头时间）来表示。同样后续雷击磁场强度Hs可用Hs/max（1MHz）和Tp/s（0.25μs）来表示[5]。
5.3浸入法
在国家标准GB/T17626.9的相关文件里对开展脉冲磁场抗干扰程度的实验有规定：受试设备可以放于导体内部，每当有电流通过，就会在其包围的空间里出现确定的磁场。实验磁场的电流波形为6.4/16μs的电流脉冲。实验应该从横轴、竖轴、纵轴三个方向展开。但大多相关测试的设备体积和大空间的屏蔽体相比过于小，所以这个方法一般仅适用于小的设备实验时参照使用，其具体方法可见国家标准GB/T17626.9。
5.4大环法
国家标准GB12190相关文件中规定关于高性能屏蔽室效能检测以及其相关计算方法，适合对长度在1.5～15.0m之间的长方形室，大多是使用常规设施在并非理想条件下进行当场检测。相关应注意的事项如下：
（1）在测试开始之前，需要将屏蔽室内所有金属包括带有金属的设施全部撤离现场。
（2）测试时，室内的电缆、电源等都应按照日常的位置摆放。
大环法大致介绍如下：
（1）屏蔽室的墙壁可接近时，将磁场源放置室外，并传送到可以靠近的壁面，沿着壁边放置发射环，环的平面应与其平行，间距需保持在小于等于25cm的水平，橡胶吸力杯可使其固定。
（2）通用输出的变压器、常闭按纽式开关、超低频振荡器和热电偶电流表构成磁场源。
（3）室内应放有检测环，衰减器等相关仪器，且检测环应选用半径在150mm大小[6]。
6.结语
对于计算机房网络系统屏蔽的目的是要防御和降低雷电感应对电子设备的损害，从而降低相关自然灾害对现代社会造成的损失。计算机房网络屏蔽效果直接决定了当雷电出现时电子设备是否可以正常运行。所以，计算机网络系统机房的屏蔽测试是针对潜在危险的防御工程。
【参考文献】
[1]丘志彪.探讨计算机房防雷屏蔽的检测方法[J].气象研究与应用，2012，01：87-89.
[2]杨坚.计算机机房雷电感应危害计算分析及防护措施研究[D].中国地质大学（北京），2007.
[3]谢海华.现代建筑内的电子信息系统的雷电防护[D].南京信息工程大学，2006.
[4]张霞.计算机实验室系统可靠性研究[D].首都师范大学，2007.
[5]张志华.计算机机房设计[J].智能建筑，2007，12：40-43.
[6]过莉.计算机联锁设备防雷技术综述[J].电机电器技术，2003，03：17-19.
【关键词】防雷屏蔽；计算机房；检测方法
0.引言
我国信息化进程飞速发展，信息系统不断普及，网络信息系统越来越被看重，但由于计算机网络中使用的精密电子设备抗电压电流的水平非常低，一旦被雷电侵入，设备必将受到重创。当今世界，常常会出现因雷击而造成网络通讯设施的损坏，使信息传输遭到中断、信息内容受到损害的事故。
1.雷电产生的原理
强对流出现时，气流在对流的过程中磨擦带电形从而成带电云，当两种不同电荷的云层不断接近时，地面就会感应出与之相反的电荷，这时带电云层之间或与地面之间，就会形成非常强的电场，当有带电的粒子进入时就会被这种电场加速，开始超高速的运动，这时的电子就会接着碰撞空气分子，使其电离，在不断重复后就会瞬间产生大量的带电粒子，从而形成放电通道[1]。这一过程发生时，大量的粒子进行相互碰撞，电场能先是变化成机械能，接着又被迅速的转化为内能，产生出极高的温度，气体在高温下急剧膨胀，同时产生爆炸声，而闪电就是高温的气体向外发光的表现，雷电的那道耀眼的光就是粒子放电的路线。
2.计算机网络防雷屏蔽系统的重要性
随着计算机网络应用技术的普及，现代建筑物不再是一个小范围的信息圈，为了满足人们频繁交换信息的需要，建筑内部与外界都得靠物理介质来链接。因此，建立智能计算机网络系统成为如今建筑的基本条件。计算机网络系统大都由脆弱精密的电子设备所构成，特别在雷电的多发区，常会出现因雷电天气的出现，对计算机网络系统的干扰和破坏从而导致电子设施损坏。相对而言，计算机网络系统无法安全运行所带来的损失总是远远超出其本身的价值，例如导致系统的中断或瘫痪、重要信息的丢失，那么造成的损失更是难以估量[2]。
3.雷电对计算机网络的损害
根据多来科学家们对雷电研究得出的结论，雷电过电压入侵电器设备的形式有两种：直接雷和感应雷。设备所处建筑或者相关的线路被雷电击中经过设备入地的叫做是直击雷，当建筑被这种雷电击中时，会瞬间出现极高的电流，倘若此时电压不能够均匀的分布，就会导致局部的高电位的出现，从而对周边的设施造成高电位的反击，至此导致建筑被击毁，设备受到损害，更有甚者会对人类安全造成一定的伤害；而另一种是通过雷电的电流而产生的电磁场，会经由金属导体的感应产生出过电压、过电流，在这一过程中形成的雷击叫做感应雷。感应雷是电磁的感应而产生，其经过电力线路、信号馈线的侵入计算机，常常会对相关设施产生大面积的损害。
建筑物大多数都设有相关的防雷系统，它们可以对建筑内的计算机网络进行一定的保护，因此直击雷击中计算机网络系统的可能性较小，同时也由于相关防护设备较为昂贵，通常可不必安装专门针对直击雷的防护设施；感应雷不仅仅由电磁感应而出现，静电感应也可产生感应雷，从而加大了建筑内的电子设备遭受其电击的可能性。因此，在计算机网络系统防雷工作中，其重中之重就是要防止感应雷的侵入。
4.电磁场强度的指标
4.1电磁场强度的计算
按照国家标准GB/T2887和GB50174，网络系统所在的机房内部的磁场干扰场强应该保持在小于等于800A/m的水平。
关于由电流元IΔs产生的磁场强度的计算公式为H=IΔs/4πr2，关于距直线导体r处的磁场强度的计算公式为：H=I/2πr。其中1A/m就是自由空间的磁感应强度：1.26μT，T（特斯拉）为磁通密度的单位。
4.2磁场强度的划分
按照国家标准GB/T17626.9，可以按照表1中规定的等级开始脉冲磁场试验：
5.计算机防雷系统及检测方法
计算网络系统机房的屏蔽是专门针对感应雷和雷击电磁脉冲产生防护的必要步骤。屏蔽的程度可直接对系统的防雷水平造成影响，防雷仪器检测可测试出其屏蔽水平。信息系统相关设备磁场强度根据国家标准GB/T2887-2000中相关内容需要室内网络系统的磁场干扰要保持在小于等于800A/m的水平[4]。若大楼内部的网络系统机房和引线太过接近，造成内部磁场强度高于800A/m的时候，应在周围安装六面体的金属材质屏蔽网格，计算机房的内部形成相对防雷分区的LPZ2区，安装的金属屏蔽网格应该保证机房内部磁场不超过800A/m的水平，并且尽可能让这个值变低。常见针对计算机网络系统机房防雷屏蔽水平测试相关方法有计算法、雷电流发生器法、浸入法、大环法，下面将逐个为大家介绍。
5.1屏蔽效率的计算法
屏蔽效率的衡量是指定模拟信号源放在屏蔽室之外时，它的接收装置在室外和室内保证同一距离条件下，接收到不同场强之比，可用SH=201g（H0/H1）来表示。（式中H0表示没有屏蔽的磁场强度；H1表示有屏蔽的磁场强度；SH表示屏蔽效率，单位为dB）。
5.2雷电流发生器法
低电平的实验通常被用于雷电流发生器法实验中，在这些低电平的实验里模拟产生出的雷电流波形应该同原始的波形表达一致。在相关IEC标准中有规定，雷击会产生首次的雷击电流if（10/350μs）和后续的雷击电流is（0.25/100μs）。而磁感应效应是由磁场强度的上升时间所定，首次雷击磁场强度Hf可以用其最大值Hf/max（25kHz）阻尼振荡场和升至最大值的上升时间Tp/f（10μs、波头时间）来表示。同样后续雷击磁场强度Hs可用Hs/max（1MHz）和Tp/s（0.25μs）来表示[5]。
5.3浸入法
在国家标准GB/T17626.9的相关文件里对开展脉冲磁场抗干扰程度的实验有规定：受试设备可以放于导体内部，每当有电流通过，就会在其包围的空间里出现确定的磁场。实验磁场的电流波形为6.4/16μs的电流脉冲。实验应该从横轴、竖轴、纵轴三个方向展开。但大多相关测试的设备体积和大空间的屏蔽体相比过于小，所以这个方法一般仅适用于小的设备实验时参照使用，其具体方法可见国家标准GB/T17626.9。
5.4大环法
国家标准GB12190相关文件中规定关于高性能屏蔽室效能检测以及其相关计算方法，适合对长度在1.5～15.0m之间的长方形室，大多是使用常规设施在并非理想条件下进行当场检测。相关应注意的事项如下：
（1）在测试开始之前，需要将屏蔽室内所有金属包括带有金属的设施全部撤离现场。
（2）测试时，室内的电缆、电源等都应按照日常的位置摆放。
大环法大致介绍如下：
（1）屏蔽室的墙壁可接近时，将磁场源放置室外，并传送到可以靠近的壁面，沿着壁边放置发射环，环的平面应与其平行，间距需保持在小于等于25cm的水平，橡胶吸力杯可使其固定。
（2）通用输出的变压器、常闭按纽式开关、超低频振荡器和热电偶电流表构成磁场源。
（3）室内应放有检测环，衰减器等相关仪器，且检测环应选用半径在150mm大小[6]。
6.结语
对于计算机房网络系统屏蔽的目的是要防御和降低雷电感应对电子设备的损害，从而降低相关自然灾害对现代社会造成的损失。计算机房网络屏蔽效果直接决定了当雷电出现时电子设备是否可以正常运行。所以，计算机网络系统机房的屏蔽测试是针对潜在危险的防御工程。
【参考文献】
[1]丘志彪.探讨计算机房防雷屏蔽的检测方法[J].气象研究与应用，2012，01：87-89.
[2]杨坚.计算机机房雷电感应危害计算分析及防护措施研究[D].中国地质大学（北京），2007.
[3]谢海华.现代建筑内的电子信息系统的雷电防护[D].南京信息工程大学，2006.
[4]张霞.计算机实验室系统可靠性研究[D].首都师范大学，2007.
[5]张志华.计算机机房设计[J].智能建筑，2007，12：40-43.
[6]过莉.计算机联锁设备防雷技术综述[J].电机电器技术，2003，03：17-19.