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  摘要：信息技术设备的防电磁干扰作为一个新课题在国际同行中引起重视，文章在介绍新指明标的同时，提出了端口保护的重点以及保护的方法，可供借鉴。

1 前言

    近看来在信息产业蓬勃发展带动下，防雷界越来越重视信息技术设备的保护，但专门提出信息防雷，并把它作为一项新课题来讨论、研究，只是刚刚才开始。目前国际、国内标准主管组织相继颁布了有关信息技术设备抗扰度限值和无线电骚扰限值，从标准对信息技术设备雷电浪涌冲击的技术指标可见，几个主要端口的保护极为重要。如果在信息防雷实施中做好了端口保护，那么信息技术设备的安全就大大地有了保障。

2   信息技术设备抗扰度限值

    1999年我国依照CISPR第24号和第22号出版物制定出版了GB/T 17618—1998和GB 9254—1998两项标准，并指定于1999年12月开始实施。针对信息技术设备抗扰度限值指标如下表。

表1  机箱端口抗扰度
项目 工频磁场 射频电磁场（≤80~100MHz） 静电放电（ESD）
限值指标 1A/m(50/60Hz) 3v/m 4kv（接触放电）8kv（空气放电）
性能判据 A A B
表2  信号端口和电信端口抗扰度
项目 射频连续波传导 浪涌（冲击）（10/70μs波形） 电快速瞬变（5/50μs波形）
限值指标 3v幅度调节80%Am 1.5kv（无保护端口）4kv（保护器端口） 0.5kv重复频率5kHz
性能判据 A ITU  TK B


表3  直流电源输入端口抗扰度
项目 射频连续波传导(0.15~80MHz) 浪涌（冲击）1.2/50μs、8/20μs波形） 电快速瞬变（5/50μs波形）
限值指标 3v幅度调节80%Am 0.5kv 0.5kv重复频率5kHz
性能判据 A B B

表4  交流电源输入端口抗扰度

项目 射频连续波传导(0.15~80MHz) 电压暂降 电压短时中断 浪涌（冲击）1.2/50μs、8/20μs波形） 电快速瞬变5/50μs波形
限值指标 3v幅度调节80%Am 降低＞95%(0.5周期) 降低＞95%(250周期) 1kv（线一线）2kv（线一地） 1．0kv重复频率5kHz
降低30%(20周期)
性能判据 A B C B B
C

    国际电联ITU根据电信设备的特点对位于电信中心内部的设备和位于室外电信设备的抗扰度限值作了如下规定。

表5  电信中心内部设备抗扰度限值

项目端口 射频电磁场 静电放电 连续的射频传导 浪涌 快速瞬变 电压瞬时跌落 电压中断
外壳端口 80~100MHz3v/m 4kv接触和空气放电
室外端口 0.15~80MHz3v 4/700μs0.05kv(L－ L)1kv(L－G) 0.5kv
直流电源端口 0.15~80MHz3v o.5kv
交流电源端口 0.15~80MHz3v 0. 5kv(L－ L)1kv(L －G) 1.0kv ＞95%下降0.5周 95%下降250周
30%下降25周

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表6  室外电信设备抗扰度限值

项目端口 射频电磁场 静电放电 连续的射频传导 浪涌 快速瞬变 电压瞬时跌落 电压中断
外壳端口 80~100MHz3v/m 4kv接触和空气放电
室外端口 0.15~80MHz3v 4/700μs0.05kv(L－L)1kv(L－G) 0.5kv
直流电源端口 0.15~80MHz3v o.5kv
交流电源端口 0.15~80MHz3v 1. 5kv(L－L)1kv(L－G) 1.0kv ＞95%下降0.5周 95%下降250周

    归纳上述标准，信息技术设备的电磁兼容技术要求可直观地表示。

                          楼  内                         楼  外

3  信息技术设备的及雷端口及指标
    根据雷电理论，设备受雷击可大致分为直击雷、感应雷和传导雷。但不论以哪一种形式到达设备都可归纳为从以下4个部位刊亚的雷电浪涌，在此把这些部位称为防雷端口，并以电信设备举例说明。
3.1 外壳端口
    比如说，我们可以把任何一个大的或小的电信设备或系统视为一个整体的外壳，如电话机、电缆、交接箱、模块局、交换中心等，它们都有可能完全暴露在环境中受到直接雷击，造成设备损坏。标准规定，当设备外壳受到4kv的雷电静电放电时，都会影响信息技术设备或系统的正常运行。例如放置于外而的交接箱有可能受到雷电接触放电；位于机房内的交换机柜有可能受到大楼立柱泄流时的空气放电。
3.2信号线端口（含天馈线、数据线、控制线等）
    在电信系统中,为了实现信号或信息的传递总要有与外界连接的部位,如电话网的机交接端——总配线架（MDF）、数据传输网的服务器、微波设备到天线的馈线口等等，那么这些从外界接收信号或发射信号出去的接口都有可能受到雷电浪涌冲击。因为从楼外信号端口进来的浪涌往往通过长电缆，所以采用10/700μs波形，标准规定线到线间浪涌电压为0.5kv，线到地间浪涌电压为1 kv。而楼内电信设备之间传递信号的端口受到浪涌冲击相当于电源线上的浪涌冲击，采用1.2/50（8/20）μs组合波，线到线、线到地浪涌电压限值不变。一旦超过限值，信号端口和端口后的设备有可能遭受损坏。
3.3电源端口
    电源端口是分布最广泛也最容易感应或传导雷电浪的部位，从配电箱到电源插座这些电源端口可以处在任何位置。标准规定在1.2/50（8/20）μs 波形下线与线之间浪涌电压限值为0.5k，线到地浪涌电压限制为1kv。但这里的浪涌电压是指明工作电压为220v交浪进入的，如果工作电压较低则不能以此为标准，电源线上受较小的浪涌冲击不一家立即损坏设备，但至少寿命有影响。
3.4接地端口
    尽管在标准中没有专门提到接地端口的指标，实际上信息技术设备地端口是非常重要的。在雷电发生时接地端口有可能受到地电位反击、地电位升高影响，或者由于接地不良、接地不当使地阻过大达不到参考电位要求使设备损坏。接地端口不仅对接地电阻/接地线棒（长度、直径、材料）、接地方式、地网—设等有要求，而且还与设备的电特性、工作频段、工作环境等有大关系。同时从接地端还有可能反击到直流电源端口损坏直流工作电压的设备。
综上所述，信息技术设备的防雷可以考虑从四个关键的端口入手，如图2。

              外壳端口（静电放电4kv） 
                                                            
    楼内                 楼外

电源端口                信号线端口
（0.5kv  L— L）        （1.2/50（8/20）μs）
（1kv  L—G）           信号线端口 
                      （10/700μs

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3.1. 1接地     IEC  1024—1已经阐述了建筑物防雷接地的方法，主要通过建筑物地下网状接地系统达到要求。信息系统防雷时还要求对相邻两建筑物之间通过的电力线，通信电缆均必须与建筑物接地系统连接起来（不能形成回路），以利用多条并行路径减少电缆中的电流。 信息技术设备的微电子系统接地更应当注意系统的安全性和防止其它系统干扰。一般来说工作状态下微电子系统接地不能直接和防雷地线相连，否则将有杂散电流进入微电子系统引起信号干扰。正确的连接方式应当在地下将两个不同地网，通过放电器低压避雷器连接，使其在雷击状态下自动连通。网状接地系统如图3所示。 图3  网状接地系统的例示 4.1.2屏蔽      从理论上考虑，屏蔽对信息设备外壳防雷是非常有效的。但从经济合理角度来看，还是应当从设备元器件抗扰度及对屏蔽效能的要求来选择不同的屏蔽方法。线路屏蔽，即在信息系统中采用屏蔽电缆已被广泛应用。但对于设备或系统的屏蔽需要视具体情况而定。IEC提出了采用建筑物钢筋连到金属框架的措施举例，如图4。 图4  采用将钢筋连到金属框架的措施以实现的减小内部磁场的例示     IEC  1312—2作了如下描述：建筑物内部信息系统的主要电磁干扰源是由一次闪击是的几个雷击的瞬时电流造成的瞬态磁场。如果包含信息系统的建筑物或房间，用大空间屏蔽，通常在这样的措施下瞬时电场被减少到一个足够低的值。 4.1.3等电位接连     等电位连接的目的是减小信息设备之间和信息设备与金属部件之间的电位差。在防雷界处的等电位连接要考虑建筑物内的信息系统，在那些对雷电电磁脉冲效应要求最小的地方，等电位连接带最好采用金属板，并多次连接钢筋或工其它屏蔽物件上。对于信息系统的外露导电物应建立等位连接网，原则上一个电位连接网不需要直接连在大地，但实际上所有等电位连接网都有通大地的连接。以下图5——图8给出了信息系统等电位接连的4种示例。 图5  外来导电物在地而上多点进入的等电位连接 图6  导电物体或电气系统连到等电位连接带的等电位连接 图7  采用了环形接地体时外来导电物在地而多点进入的等电位连接的例示 图8  外来导电物体单点进入的等电位连接 4.2 信号线端口     信号线端口保护现在已经在已有许多类型的较为成熟的保护器件，比如计算机网络不同接口保护器、天馈线保护器、电信终端设备的保安单元等。在保护器选择时除了保护器本身的性能外，应该注意保护设备的传输速率、插入衰耗限值、驻波比、工作电压、工作电流等相关指标，如果在同一系统（或网络）卡使用多级保护还应该考虑相互配合问题。值得提出的是，当前由于商业因素，在同一网络中有过多使用保护器的倾向，其反而带来降低速率、增大衰耗、传输失真、信息丢失等问题。因此笔者认为对某一网络的信号端口保护在该网络信号进出的交界而安装合适的保护器即可。 在信号端口窜入的瞬态电流最容易损坏计算机、调制解调器、电话机、打印机、传真机及局域网设备，如主板、并行口、网络接口卡等。事实上瞬态电流或浪涌可能通过不同途径被引入到网络中，IEEE 802—3以太网标准中列出了四种可能对网络造成威胁的情况： l 局域网络元件和供电回路或受电影响的电路发生直接接触。 l 局域网电缆和元件上的静电效果。 l 高能量瞬态电流同局域网络系统耦合（由网络电缆附近的电缆引入）。 l 彼此相连的网络元件的地线电压间有细小差别（例如两幢不同建筑的安全地线电压就有可能略有不同）。          以数据通信线为例，在RS—232的串、并行口的标准中，用于泄放高能浪涌和故障电流的地线同数据信号的返回路径共享一条线路，而小至几十伏的瞬态电压都有可能通过这些串、并行口而毁坏计算机及打印机等设备，电话线也能直接将户外电源线上的瞬态浪涌传导进 来，而COAX网络接口能够传导由闪电和静电泄漏引起的浪涌电压。 用户应当对数据线保护器慎重选择，有些保护器虽然起到了“分流”作用，但常常是将硅雪崩二极管（SAD）接在被保护线路和保护器外壳之间，测试表明SAD的钳位性能很好，但它电涌分浪能力有限。同时压敏电阻（MOV）也不能在数据线保护器上使用。先进的计算机局域网通信接口防雷保护装置（无论是RS 232串等通信接口还是计算机同轴网络适配器接口）目前均采用瞬态过电压斗导体放电管，其冲击残压参数千指标很重要。有条件能够采取多级保护设计电路效果更佳。图9是一个V.24接口的保护电路。其中信号电压12V，额定电流100Ma。额定测试放电电流5kA，最大放电电流10kA，传输速率100k bit/s，限制（1kvμs）20v， 分享知识

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