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军用电子信息系统雷电与电磁防护的设计

来源:机房360 作者:小柯 整理 更新时间:2010-4-14 14:30:47

摘要:本文通过对雷电电磁脉冲(LEMP)、核电磁脉冲(NEMP)、信息电磁泄露(TEMPEST)等电磁脉冲防护问题的分析,在军用电子信息系统的电磁脉冲防护设计中采用机房Ⅰ级Ⅱ级电磁屏蔽、线路穿金属管锡封屏蔽接地、对线路安装相应的电涌保护器(SPD)等方法,为解决以上现代军事电子信息系统的电磁脉冲防护问题提出了对策。

  
  3.2、II级屏蔽设计
  
  II级防护的墙面采用厚度1mm的钢板贴墙铆接锡封固定,顶面采用厚度为2mm的钢板,底板采用厚度为3mm的钢板焊接成屏蔽室。技术性能指标及配套防护元器件均按工程电磁脉冲II级防护指标的要求。具体做法如下:
  
  屏蔽层:六面体全钢板直贴焊接式,墙面采用厚度1mm的钢板贴墙铆接锡封固定,顶面采用厚度为2mm的钢板,底板采用厚度为3mm的钢板焊接成屏蔽室,经标准模块加工后镀锌处理,现场施工安装。所有电源经电源滤波器进入屏蔽室,信号经光端机或信号激光器进入屏蔽室,使用高性能通风波导窗换气,采用轻型簧片压接手扳式屏蔽门。
  
  装饰层:机房内四周墙面采用铝塑板装饰,吊顶为喷塑铝孔板,地面铺设全钢防静电地板。四壁布置电源插座和信号接入插座,照明采用嵌入式不锈钢格栅日光灯。
  
  3.3、线路防护设计
  
  3.3.1电源线路防护
  
  所有电缆应铠装或穿金属管埋地至屏蔽机房外配电箱,电缆铠装外皮和保护金属管应在进入屏蔽机房时于屏蔽机房外做可靠接地并与配电箱金属外壳焊接。电缆经过屏蔽机房外配电箱电涌保护器保护后通过与屏蔽机房金属屏蔽体焊接的金属桥管进入屏蔽机房内配电箱,与屏蔽机房金属屏蔽体焊接的金属桥管两端应做焊封处理。电缆经过屏蔽机房内配电箱电涌保护器保护后接至带有电源滤波功能的电源插座上,供设备使用。
  
  依据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第六章:防雷击电磁脉冲;第三节:屏蔽、接地和等电位连接的要求:第6.3.4条及第四节:对电涌保护器和其他的要求:第6.4.7条规定,在LPZOA或LPZ0B区与LPZ1区交界处,从室外引来的线路上安装SPD当线路有屏蔽时,每个SPD的雷电流按雷电流的幅值的30%考虑,按《建筑物防雷设计规范》第六章:第四节:第6.4.7条要求每线标称放电电流不宜小于10/350μs波形15KA。同时,依据《建筑物防雷设计规范》第六章:第四节第6.4.4条及IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》第三部分:浪涌保护器的要求,浪涌保护器应将感应雷击过电压限制到4KV以下。因此,应在屏蔽机房外配电箱内安装10/350μs波形、标称放电电流15KA、限制电压小于4KV的电涌保护器。
  
  依据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第六章:防雷击电磁脉冲;第四节,第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器(SPD)的要求及GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第四章:雷电防护分级;第五章:防雷设的要求,依据雷电分流理论,需使用8/20μs波形,标称放电电流40KA的电涌保护器进行保护。按GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第六章对于配电盘、断路器、等第Ⅱ类耐冲击过压,其耐压为2.5KV。为防止浪涌保护器遭受雷击后损坏后,电源对地短路,需要在浪涌保护器前安装空气开关作为短路保护装置。因此,应在屏蔽机房内配电箱内安装8/20μs波形、标称放电电流40KA、限制电压小于2.5KV的电涌保护器。
  
  根据GB50057-94(2000版)《建筑物防雷设计规范》第六章:防雷击电磁脉冲;第四节,第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器(SPD)的要求和GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第四章:雷电防护分级;第五章:防雷设的要求,按IEC61312-3雷电电磁脉冲的防护第三部分:浪涌保护器的要求,在LPZ2区内,需使用8/20μs波形,标称放电电流20KA的电涌保护器进行保护。将浪涌电压限制到1.5KV以下。因此,应在屏蔽机房内设备所使用的电源线路安装8/20μs波形、标称放电电流20KA、限制电压小于1.5KV的带有电源滤波功能的电涌保护器。
  
  3.3.2信号线路防护
  
  在雷击发生时,产生巨大瞬变电磁场,在1KM范围内的金属环路,如网络线路、通信线路、天线馈线及金属连线等都会感应到雷击,核电磁脉冲的影响更大,将会严重影响网络、信号及通讯系统的正常运行甚至彻底破坏系统。对于网络线路、通信线路、天线馈线方面的电磁脉冲防护工作是较易被忽视的,往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。
  
  为有效对雷电电磁脉冲和核电磁脉冲进行防范,网络、通信、天线设备防护方面,依据GB50174-93《电子计算机机房设计规范》、GJB663-89《军用通信设备及系统安全要求》、GJB511-88《军用微型计算机通用技术条件》、GJB151-86《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》中信号系统电磁脉冲防护的要求,针对收发设备、控制设备、网络交换机、服务器网卡及其他精密通讯等应做重点防护。所有信号电缆应穿金属管埋地至屏蔽机房,对于天线馈线类无法进行埋地处理的电缆,应穿金属并在进入建筑物前和进入屏蔽机房将金属管及天线馈线金属外皮可靠接地。所有电缆的屏蔽金属管应在进入屏蔽机房时于屏蔽机房外做可靠接地,然后经与屏蔽机房金属屏蔽体焊接的金属桥管进入屏蔽机房内,与屏蔽机房金属屏蔽体焊接的金属桥管两端应做焊封处理。电缆至屏蔽机房后,应安装相对应的电涌保护器保护后接至设备。
  
  按照以上标准要求计算机线路、控制线路、数据线、视频传输线路所使用的SPD的标称放电电流应大于8/20μs波形3KA,插入损耗应小于0.2db,响d应速度应小于0.1ns,传输速率应满足使用要求。
  
  结束语
  
  雷电电磁脉冲(LEMP)、核电磁脉冲(NEMP)、信息电磁泄露(TEMPEST)等电磁脉冲对现代军事电子信息系统的破坏日见严重,日益为各国军方所重视,成为现代军事电子信息系统必须解决的问题。针对雷电电磁脉冲、核电磁脉冲、信息电磁泄露等电磁脉冲的特点,在军用电子信息系统的电磁脉冲防护设计中采用机房Ⅰ级Ⅱ级电磁屏蔽、线路穿金属管锡封屏蔽接地、对线路安装相应的电涌保护器(SPD)等方法,可为解决现代军事电子信息系统的电磁脉冲防护问题找到对策。
  
  [参考文献]
  
  [1]平帅.浅议核电磁脉冲的防护.防雷技术.第五期.
  
  [2]GJB663-89《军用通信设备及系统安全要求》.
  
  [3]GJB151-86《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》.
  
  [4]GJB900-90《系统安全性通用大纲》.
  
  [5]GJB511-88《军用微型计算机通用技术条件》.
  
  [6]RFJ1-99《人民防空指挥工程设计标准》
  
  责任编辑:小柯

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