淺析電腦機(jī)房的安全隱患及其預(yù)防

電源防雷、抗電涌、防靜電保護(hù)，過流保護(hù)，預(yù)防電器火災(zāi)，保電腦網(wǎng)絡(luò)和信息安全

關(guān)鍵詞：電腦機(jī)房 安全隱患 防雷 電源 過流 過熱 保護(hù) 預(yù)防 插座 防火

    電腦機(jī)房（或稱計(jì)算機(jī)機(jī)房）是電腦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心，電腦機(jī)房的安全歷來為人們所重視，通常電腦機(jī)房是按高標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)要求建設(shè)的，機(jī)房內(nèi)還配置有UPS、空調(diào)、防雷設(shè)備、防摻漏報(bào)警裝置和敷設(shè)高頻電磁屏蔽等等。有人會認(rèn)為電腦機(jī)房是夠安全的了。然而，天有不測風(fēng)云，人有旦夕禍福。機(jī)房內(nèi)所有設(shè)備都是天天24小時(shí)長時(shí)間不停的運(yùn)行，就是鐵打的時(shí)間長了也會生銹，何況機(jī)房設(shè)備都是電子設(shè)備，它們也難免出故障和損壞。一旦出現(xiàn)問題，機(jī)房甚至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就將受到嚴(yán)重的威脅。電腦機(jī)房各種電器設(shè)備都由集成電路等靈敏的弱電元器件構(gòu)成，能承受的電壓一般都只有幾伏到幾十伏，無法承受雷電、工業(yè)電涌、靜電等瞬間高電壓的沖擊；且電器設(shè)備也會由于受到外界的影響（如溫度升高、受潮等）、設(shè)備本身的因素（質(zhì)量缺陷等）以及長期、超負(fù)荷運(yùn)行而無法承受使之發(fā)生故障甚至引發(fā)火災(zāi)。因而，電腦機(jī)房的安全隱患仍然嚴(yán)重，且隱患的爆發(fā)多數(shù)是突然發(fā)生，不容易檢查和監(jiān)控，防不勝防，一旦發(fā)生就難于控制。因此，排除電腦機(jī)房電氣（含電器、電路）故障及其可能引發(fā)火災(zāi)難度大，對電腦機(jī)房的安全隱患不能忽視。

    一. 完善機(jī)房的防雷、抗電涌、防靜電系統(tǒng)

    電腦機(jī)房的電源防雷通常采取三級保護(hù)，第一級電源防雷器安裝在大樓總配電柜，第二級安裝在機(jī)房配電箱，第三級安裝在機(jī)房內(nèi)的設(shè)備電源輸入端。大多數(shù)電腦機(jī)房都按三級保護(hù)設(shè)置，但也有只搞第一、二級。筆者認(rèn)為，電源第三級保護(hù)也很重要，特別是電腦機(jī)房的關(guān)鍵設(shè)備（服務(wù)器、主機(jī)柜、光端機(jī)、UPS、空調(diào)等）的電源應(yīng)采取第三級保護(hù)。筆者曾調(diào)查過一起雷達(dá)站受直擊雷雷擊事故。某機(jī)場建在海拔高度200米山頂?shù)囊蛔�雷達(dá)站，地處雷暴高發(fā)區(qū)，實(shí)施防雷工程時(shí)，建了避雷針和接地系統(tǒng)，且在總配電房和雷達(dá)機(jī)房安裝了第一和第二級電源防雷器。1994年夏天，雷電擊中山腳附近的架空三相電源供電線路，造成山下水泵房電源配電箱嚴(yán)重?fù)p毀，山上雷達(dá)站電源設(shè)備（包括UPS整流二極管9只、大功率管5只、500V/15A保險(xiǎn)管13只）和雷達(dá)9塊控制電路板損壞，雷達(dá)癱瘓，經(jīng)濟(jì)損失約200萬元。這次事故發(fā)生在電源架空線上，我們在這里只探討電源的防雷保護(hù)。上述的總配電房和機(jī)房配電箱安裝的一、二級電源防雷器均未損壞，可是電源設(shè)備損壞卻如此嚴(yán)重。有人懷疑是防雷器質(zhì)量有問題，作者認(rèn)為不完全如此。安裝的電源防雷器性能和可靠程度不清楚，但它對強(qiáng)雷電的侵入未能遏止住是肯定的。回頭仔細(xì)分析，也不能全怪怨兩只電源防雷器，如此強(qiáng)大的雷擊，兩處電源系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞甚至冒煙起火，兩只電源防雷器能頂?shù)米�嗎？假如�?dāng)時(shí)電源安裝了第三級防雷器，筑起了一道完善的防線，雷達(dá)站受雷擊損壞可能是另一種狀況，起碼損壞不會那么慘重。

    電源第三級防雷保護(hù)能起多大的作用？

    電源防雷器，無論是第一級、第二級，還是第三級，都是并聯(lián)在電源線路上的，對侵入電源線路的雷電流都同樣起分流作用，將雷電流疏通至接地極釋放，使電路過電壓逐級下降。電源第三級防雷器使第二級的殘壓進(jìn)一步降低，也減輕了第一、第二級防雷器的分流負(fù)擔(dān)。像上述雷達(dá)站雷擊情況，強(qiáng)大的雷電流僅靠電源的第一、第二級泄放是困難的。第一級SPD響應(yīng)慢，第二級SPD分流能力有限，往往是還來不及釋放，部分雷電流就已經(jīng)跨過了第二級，使第二級輸出的殘壓過高，雷電的能量有待進(jìn)一步釋放。據(jù)此就不難明了上述雷達(dá)站雷擊事故的因果關(guān)系。一只或多只電源第三級防雷器的共同參與分流作用，可使雷電流釋放更加充分，殘壓進(jìn)一步降低，以達(dá)到電器設(shè)備的安全要求。

    這里列舉另一處雷擊的案例：2005年5月，廣東省東莞市某玩具廠發(fā)生一次雷擊事故。雷擊把該廠安裝在電腦主服務(wù)器電源端口處的電源電涌保護(hù)器打壞，冒出濃濃的黑煙，防雷器電路板嚴(yán)重?fù)p毀，防雷的關(guān)鍵元件壓敏電阻爆裂。幸運(yùn)的是電腦服務(wù)器并未損壞，拆下電源電涌保護(hù)器，接上電源，電腦服務(wù)器仍可正常工作。該廠于2004年底為完善電腦機(jī)房防雷系統(tǒng)，安裝了電源和信號線路防雷設(shè)備，包括四級電源防雷保護(hù)（總配電、分配電和電子系統(tǒng)主機(jī)分別裝了一、二、三級防雷器，有十臺電腦電源端口特別加裝了2.5KA的電涌保護(hù)器作精細(xì)保護(hù)！）和電腦、電話和監(jiān)控信號線路防雷。這次雷擊除前述的電腦服務(wù)器的電源電涌保護(hù)器（電源第四級SPD）損壞外，其它的防雷器和電器設(shè)備都未損壞。可想而知，是電源第四級SPD起了關(guān)鍵作用而挽救了該廠的電腦服務(wù)器，也是電源多級防雷所起的綜合防護(hù)作用的結(jié)果。因?yàn)椋�雷電（感�?yīng)）進(jìn)入電源線路后，不可能有明確的走向，而是隨機(jī)的，哪里的接地電阻小，雷電流就往哪里流。這次雷電流在進(jìn)入電腦服務(wù)器之前，其安裝的電源電涌保護(hù)器起到了分流、限壓的作用，保護(hù)了電腦服務(wù)器。而該電涌保護(hù)器因流過的雷電流過強(qiáng)損壞是正常的現(xiàn)象。這次雷擊事故充分的說明了電源多級防雷抗電涌的重要性和它對電器設(shè)備系統(tǒng)所起的保護(hù)作用，也提醒我們，電源第三級SPD必不可少，重要的關(guān)鍵設(shè)備還應(yīng)做電源第四級SPD的精細(xì)保護(hù)，以保障電器設(shè)備的安全。

    電腦機(jī)房除電源應(yīng)采取三級至四級防雷保護(hù)措施外，進(jìn)入和引出機(jī)房的信號線路也應(yīng)采取電磁屏蔽或安裝信號線路防雷器，防止雷電經(jīng)信號線路進(jìn)入電腦系統(tǒng)損壞電腦和機(jī)房內(nèi)其他設(shè)備，這里的進(jìn)入信號線路包括電腦系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)銅絞線、DDN專線、ADSL網(wǎng)絡(luò)寬帶、有線電視網(wǎng)寬帶、路由器等；引出信號線路包括電腦終端線、交換總線、光端機(jī)輸入線及各種用途的電腦監(jiān)控、控制線路等。特別是室外線路、跨樓線路和長線路，其感應(yīng)雷電的可能性大，更要加強(qiáng)保護(hù)。

    還有一點(diǎn)是人們不太注重的，以為安裝了各種防雷裝置，就可萬事大吉，長期不去維護(hù)，不去更新。防雷裝置的主要器件氧化鋅壓敏電阻和氣體放電管在長期使用中存在老化現(xiàn)象，它受雷電高電壓的反復(fù)沖擊會造成局部損傷乃至損壞，使其限制電壓的能力減弱。此時(shí)，這些器件雖然還能工作，但其防御雷電的能力大大減弱。如遇較強(qiáng)的雷擊，則有可能造成雷擊破壞事故。因此，對防雷裝置和防雷接地要經(jīng)常進(jìn)行檢查、維護(hù)，檢查包括外觀檢查和性能測試。器件的現(xiàn)場測試需用專門的測試設(shè)備，許多單位不一定有此條件。為此，建議不能對防雷裝置進(jìn)行測試的單位，在防雷裝置安裝使用三年以后有必要進(jìn)行更新，更新時(shí)間可根據(jù)本地的雷暴發(fā)生多少、防雷裝置的安裝環(huán)境及其受雷電侵襲的強(qiáng)弱等狀況而權(quán)衡考慮。

    雷霆萬鈞，雷電電壓可高達(dá)上百萬伏，瞬間電流達(dá)幾十萬安，雷電的破壞性極大。雷電災(zāi)害事故中，電器設(shè)備的損失占75%以上，雷電嚴(yán)重威脅著電腦機(jī)房電器設(shè)備的安全。工業(yè)電涌來自電源系統(tǒng)內(nèi)部，如電源的開和關(guān)、電機(jī)的啟動(dòng)和停止、電源短路等都會產(chǎn)生高電壓、大電流的電涌；靜電屬電荷感應(yīng)和積累，電壓可達(dá)到幾百伏甚至幾千伏。而電涌和靜電在日常中就極為常見，對電器的危害不可低估！
　　雷電、工業(yè)電涌、靜電等經(jīng)電源線路和信號線路進(jìn)入機(jī)房電腦系統(tǒng)及其他電器設(shè)備，輕則造成干擾和損壞設(shè)備，重則使系統(tǒng)癱瘓甚至引發(fā)火災(zāi)事故。防雷、抗電涌、防靜電是排除電腦機(jī)房安全隱患的重要環(huán)節(jié)，為保障電腦系統(tǒng)和電腦機(jī)房的安全，一定要加以完善。千萬不要有“我們的電腦系統(tǒng)都沒有遇到過雷擊損壞”的僥幸心理！隨著電腦系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間加長和防雷設(shè)備使用期的增長，電腦機(jī)房電器設(shè)備的安全性也在不斷減弱，我們要有強(qiáng)烈的防患意識，把電腦機(jī)房的防雷、抗電涌、防靜電的防范措施做好，做完善。

    二. 實(shí)施過流保護(hù)

    給電腦機(jī)房提供電能質(zhì)量的好壞，將直接影響電腦系統(tǒng)正常、可靠的運(yùn)行，也影響機(jī)房內(nèi)其他附屬設(shè)備的正常運(yùn)行。通常，電腦機(jī)房的供配電系統(tǒng)是十分嚴(yán)格的，但有一些機(jī)房沒有按規(guī)范配置，另方面還要受外界影響而存在安全隱患。 電腦機(jī)房設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，其供電的電流通常較為穩(wěn)定，但當(dāng)電流突然過大，容易引發(fā)電氣損壞乃至火災(zāi)事故，嚴(yán)重威脅電腦系統(tǒng)的安全。引起電流過大原因很多很復(fù)雜，如設(shè)備損壞，電線短路，雷電、工業(yè)電涌、靜電的侵入，電源電壓升高，三相電源不平衡等都有可能引起電源電流過大。電流過大多數(shù)是突然發(fā)生，不容易檢查和監(jiān)控，防不勝防，一旦發(fā)生就難于控制。因此，防患電流過大，要采取防范措施，特別是要做好預(yù)防，消除隱患，在它萌發(fā)之前把它堵住，真正做到“防患于未然”！

    預(yù)防電流過大，最直接和最有效的途徑應(yīng)從源頭著手，做好電源引入端的防范。實(shí)施過流保護(hù)是在電源線路上安裝過流保護(hù)器，一旦流過的電流超過其控制電流時(shí)，過流保護(hù)器迅速地?cái)嚅_電源，消除電流過大帶來的事故或?yàn)?zāi)害。現(xiàn)有電腦機(jī)房也有過流限制措施，如電源空氣分離開關(guān)，但多數(shù)只設(shè)在機(jī)房配電箱內(nèi)，一旦出現(xiàn)過流，電源切斷，且空氣分離開關(guān)的控制電流往往都比正常電流要大許多，否則電源稍有波動(dòng)就會引起跳閘，這些都不利于電腦系統(tǒng)的正常運(yùn)行和存在著安全隱患。為了能夠有效地實(shí)施過流保護(hù)，除了在機(jī)房總電源設(shè)置分離開關(guān)外，特建議在電源的各個(gè)支路上也應(yīng)分別設(shè)置過流保護(hù)器。設(shè)置支路過流保護(hù)時(shí)可用拑型電流表測量正常運(yùn)行電流值，參照此電流值選擇具有合適控制電流的過流保護(hù)器。這樣，過流保護(hù)可以做得比較合理，且過流保護(hù)的響應(yīng)非常快速，過流越大，響應(yīng)越快，特別有利于雷電、電涌引起的過流保護(hù)，增加安全性，也不會因某一支路過流而整個(gè)機(jī)房斷電，且又多了一重過流保護(hù)，安全性大大加強(qiáng)了。支路過流保護(hù)可選擇具有過流保護(hù)功能的電源安全插座。實(shí)施過流保護(hù)，對保障機(jī)房電器設(shè)備的安全和保證電腦系統(tǒng)的正常運(yùn)行顯然十分重要，不可有絲毫松懈！

    三. 實(shí)施溫控過熱保護(hù)

    對電腦系統(tǒng)及其他電器設(shè)備產(chǎn)生影響的各種因素中，溫度的影響是非常重要的。電子元、器件在工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱。如果沒有有效措施及時(shí)把熱散走，溫度不斷上升就會引起電腦及電器設(shè)備的故障甚至燒毀。所以電腦機(jī)房的溫度要求很嚴(yán)格，并采用空調(diào)調(diào)節(jié)機(jī)房溫度。但當(dāng)空調(diào)發(fā)生故障時(shí)而沒有及時(shí)處理，機(jī)房的溫度隨之上升，將危及電腦系統(tǒng)運(yùn)行甚至毀壞系統(tǒng)設(shè)備，特別是那些晚間無人值守的機(jī)房危險(xiǎn)性更大。因此，對晚間無人值守的機(jī)房，十分有必要實(shí)施溫控過熱保護(hù)，在相關(guān)的電源線路上安裝溫控開關(guān)，當(dāng)機(jī)房溫度超過安全值時(shí)切斷電源，迫使電腦系統(tǒng)停止運(yùn)行，以保障電腦系統(tǒng)設(shè)備的安全。溫控開關(guān)的控制溫度可以設(shè)定得比較低（如40℃），對電腦機(jī)房預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生也將起極大作用。

    四. 經(jīng)常檢查、維護(hù)機(jī)房電器設(shè)備，存在安全隱患和使用時(shí)間過長的設(shè)備要給予更新。

    然而，部分大型電腦機(jī)房（或稱計(jì)算機(jī)機(jī)房）設(shè)有非常完善的機(jī)房集中監(jiān)控系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警、滅火系統(tǒng)。這些安全系統(tǒng)對電腦機(jī)房的安全無疑起著十分重要作用。機(jī)房集中監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的內(nèi)容包括高壓配電、低壓配電、發(fā)電機(jī)組、整流配電、不間斷電源等供電設(shè)備和空調(diào)設(shè)備以及環(huán)境設(shè)備（溫濕度、水浸、消防系統(tǒng)、保安等），集中監(jiān)控系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)對其機(jī)房各主要設(shè)備進(jìn)行遙測、遙信和遙控實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控功能，但是，遙測、遙信和遙控往往是間接進(jìn)行（在超過其設(shè)置的參數(shù)值后動(dòng)作），很難在安全隱患發(fā)生之前（如電源短路之前）就立即采取應(yīng)急措施（如切斷電源）。基于這點(diǎn)，本人認(rèn)為，對電腦機(jī)房采取上述的過流保護(hù)仍然很有必要，因?yàn)樗�可以在過電流不是太大時(shí)，就能采取措施保護(hù)電器（斷開電源），也就是說可在安全隱患發(fā)生之前起到預(yù)防電器故障和火災(zāi)事故的發(fā)生。

    21世紀(jì)，世界己進(jìn)入信息化時(shí)代，電腦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成了這個(gè)時(shí)代的中樞神經(jīng)。為保障信息的安全，認(rèn)真做好電腦機(jī)房的安全防范顯得更加重要，要采取嚴(yán)格、科學(xué)和有力的防范措施，特別是要做好預(yù)防，消除隱患，在故障及火災(zāi)萌發(fā)之前把它消滅掉，真正做到“防患于未然（燃）！”。預(yù)防為主，才是排除電氣安全隱患和保障電腦機(jī)房安全最有效的防范措施。

    當(dāng)然，不同的電腦機(jī)房存在的安全隱患不盡相同，解決的辦法也有差異，電腦機(jī)房管理人員更加清楚。本文只是“拋磚引玉”，僅供參考。不妥之處，請指正！

參考資料：
1.淺談電源電涌第三級保護(hù)，《電源世界》2005年7月；
2.新一代多功能電源安全插座；
3.電源線路和信號線路全面保護(hù)的綜合防雷；
4.帶聲音報(bào)警的電源浪涌精細(xì)保護(hù)。

上網(wǎng)搜索關(guān)鍵詞：防雷 電源 插座 電腦 預(yù)防 安全隱患  電器  綜合防雷 電涌 三級保護(hù) 精細(xì)

深圳市碧通電子有限公司
藍(lán)開平
E-mail：bitong@tom.com