2.2 内部保护
内部保护指对雷电等侵入的防护,其技术措施可分为屏蔽(含法拉第笼)、均压等电位和防闪络3部分。
(1)屏蔽措施
屏蔽是利用各种金属屏蔽体来阻挡和衰减施加在计算机等设备上的电磁干扰或过电压能量。对计算机系统来说,具体可分为建筑物屏蔽、设备屏蔽和各种线缆(包含管道)的屏蔽。建筑物的屏蔽可利用建筑物的钢筋、金属构架金属门窗、地板等,相互焊(连)接在一起,形成一个法拉第笼,并与地网可靠的电气相连,形成初级屏蔽网。设备的屏蔽应在对计算机设备耐过电压水平调查的基础上,按IEC(国际电工委员会)划分的防雷区(LPZ)施行多级屏蔽。屏蔽的效果首先取决于初级屏蔽网的衰减程度,其次取决于屏蔽层对于入射电磁波的反射损耗和吸收损耗程度,而这又取决于屏蔽层厚度(最好接近电磁波的波长)、网孔密度(密度越大则可靠程度越高)、屏蔽材料(低频时采用高导磁材料,高频时采用铜材、铅材为宜)。在屏蔽中要特别注意对各种“洞”的密封,除门、窗外,重点对入户的金属管道、通信线路、电力线缆入口作好屏蔽,各种线缆均要采取屏蔽措施,金属丝编织网、金属软导管、硬导管、栈桥均可用于屏蔽线缆。
在此强调两点注意事项:其一是屏蔽管线的接地。一般要求入户线采用地下电缆入户,其电缆金属护层在前后两端做良好接地。测量结果表明,电线(缆)屏蔽层一端接地时可将高频干扰电压降低一个数量级,两端接地时可降低两个数量级。其二是使用金属丝编制网、屏蔽电缆,因其重量轻、使用方便而广泛应用,但是在电磁波频率较高时,其波长接近编织层网孔尺寸,波的透入增加,因此最好再穿一层金属管。
(2)等电位连接
IEC标准中指出等电位连接是内部防雷装置的一部分,其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压(电源)保护器将处在需要防雷空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来,形成一个等电位连接网络以实现均压等电位,防止防雷空间内的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
为实施等电位连接和浪涌保护器的安装,IEC标准将需要保护的空间划分为不同的防雷区(LPZ),以规定各部分空间不同的雷电电磁脉冲的严重程度和指明各区交界处等电位连接点的位置,如图3所示。


在等电位连接带1处应将穿过该防雷区界面上的金属件和系统与该区内的金属部件和系统做等电位连接,对供电线路则应用浪涌保护器(第一级)进行连接。铜排或镀锌扁钢的连接带最小截面应不小于50mm2。当外来导电物以及电力线、通信线在地面进入建筑物时,最好在同一位置做等电位连接并就近连到接地体上。如不能实现在同一位置进入建筑物时,则需要设若干等电位连接带,分别就近连接到环形接地体上,也应与钢筋和金属立面相连,如无环形接地体时,这些等电位连接带应连到各自的接地体,并用一内部环形导体将其相互连接起来。在等电位连接带2处的等电位连接主要是为将设备和信息系统与金属装置(含屏蔽网、金属构件、地板、各种箱体、壳体、机架)与共用接地系统实行均压等电位,采用星型结构或网型结构的等电位连接网。在这一连接处,电源系统可采用浪涌保护器(第二级)进行连接。
以往有些教程和规范要求电子设备单独接地,此地被称为直流工作地或信号地、逻辑地,它实质上是高频信号的接地。设单独信号地的目的是防止地网中杂散电流或瞬态电流干扰设备的正常工作。但是在IEC标准和ITV相关标准中均不提单独接地,美国标准IEEE std1100-1992更尖锐的指出:不建议采用任何一种所谓分开的、独立的、绝缘的、专用的、干净的、静止的、信号的、计算机的、电子的或其它这类不正确的大地接地体作为设备接地导体的一个连接点。
(3)防闪络措施
在IEC电子标准术语中对反向闪络定义为:“网络(系统)中通常处于地电位的部分受到雷击而引起的相对地的绝缘闪络”。在ITUK·27“干扰的防护”中指出,在外部冲击源的情况下,CBN(指接地导体如引下线)中的电流往往较大(雷电引下线就是这样)。因此最好避免将电缆布设在建筑物四周。为防止闪络,在国标GB50057—94中提出了等电位连接或隔离距离的要求。对于装有防雷装置的建筑物,在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下,应采用等电位连接。当利用建筑物的钢筋或金属物结构作为引下线,同时建筑物的大部分钢筋、钢结构等金属物与被利用部分连成整体时,金属或线路与引下线之间的距离可不受限制。在K·27中也指出:当不可避免将电缆布设在建筑物四周时,需将电缆完全封闭在金属管道中,同时采取等电位连接的办法。