淺析電腦機房的安全隱患及其預防

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    電腦機房（或稱計算機機房）是電腦網絡系統的核心，電腦機房的安全歷來為人們所重視，通常電腦機房是按高標準，嚴要求建設的，機房內還配置有UPS、空調、防雷設備、防摻漏報警裝置和敷設高頻電磁屏蔽等等。有人會認為電腦機房是夠安全的了。然而，天有不測風云，人有旦夕禍福。機房內所有設備都是天天24小時長時間不停的運行，就是鐵打的時間長了也會生銹，何況機房設備都是電子設備，它們也難免出故障和損壞。一旦出現問題，機房甚至整個網絡系統就將受到嚴重的威脅。電腦機房各種電器設備都由集成電路等靈敏的弱電元器件構成，能承受的電壓一般都只有幾伏到幾十伏，無法承受雷電、工業電涌、靜電等瞬間高電壓的沖擊；且電器設備也會由于受到外界的影響（如溫度升高、受潮等）、設備本身的因素（質量缺陷等）以及長期、超負荷運行而無法承受使之發生故障甚至引發火災。因而，電腦機房的安全隱患仍然嚴重，且隱患的爆發多數是突然發生，不容易檢查和監控，防不勝防，一旦發生就難于控制。因此，排除電腦機房電氣（含電器、電路）故障及其可能引發火災難度大，對電腦機房的安全隱患不能忽視。

    一. 完善機房的防雷、抗電涌、防靜電系統

    電腦機房的電源防雷通常采取三級保護，第一級電源防雷器安裝在大樓總配電柜，第二級安裝在機房配電箱，第三級安裝在機房內的設備電源輸入端。大多數電腦機房都按三級保護設置，但也有只搞第一、二級。筆者認為，電源第三級保護也很重要，特別是電腦機房的關鍵設備（服務器、主機柜、光端機、UPS、空調等）的電源應采取第三級保護。筆者曾調查過一起雷達站受直擊雷雷擊事故。某機場建在海拔高度200米山頂的一座雷達站，地處雷暴高發區，實施防雷工程時，建了避雷針和接地系統，且在總配電房和雷達機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重損毀，山上雷達站電源設備（包括UPS整流二極管9只、大功率管5只、500V/15A保險管13只）和雷達9塊控制電路板損壞，雷達癱瘓，經濟損失約200萬元。這次事故發生在電源架空線上，我們在這里只探討電源的防雷保護。上述的總配電房和機房配電箱安裝的一、二級電源防雷器均未損壞，可是電源設備損壞卻如此嚴重。有人懷疑是防雷器質量有問題，作者認為不完全如此。安裝的電源防雷器性能和可靠程度不清楚，但它對強雷電的侵入未能遏止住是肯定的�；仡^仔細分析，也不能全怪怨兩只電源防雷器，如此強大的雷擊，兩處電源系統嚴重損壞甚至冒煙起火，兩只電源防雷器能頂得住嗎？假如當時電源安裝了第三級防雷器，筑起了一道完善的防線，雷達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一步降低，也減輕了第一、第二級防雷器的分流負擔。像上述雷達站雷擊情況，強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，雷電的能量有待進一步釋放。據此就不難明了上述雷達站雷擊事故的因果關系。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，殘壓進一步降低，以達到電器設備的安全要求。

    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生一次雷擊事故。雷擊把該廠安裝在電腦主服務器電源端口處的電源電涌保護器打壞，冒出濃濃的黑煙，防雷器電路板嚴重損毀，防雷的關鍵元件壓敏電阻爆裂。幸運的是電腦服務器并未損壞，拆下電源電涌保護器，接上電源，電腦服務器仍可正常工作。該廠于2004年底為完善電腦機房防雷系統，安裝了電源和信號線路防雷設備，包括四級電源防雷保護（總配電、分配電和電子系統主機分別裝了一、二、三級防雷器，有十臺電腦電源端口特別加裝了2.5KA的電涌保護器作精細保護�。┖碗娔X、電話和監控信號線路防雷。這次雷擊除前述的電腦服務器的電源電涌保護器（電源第四級SPD）損壞外，其它的防雷器和電器設備都未損壞�？上攵�知，是電源第四級SPD起了關鍵作用而挽救了該廠的電腦服務器，也是電源多級防雷所起的綜合防護作用的結果。因為，雷電（感應）進入電源線路后，不可能有明確的走向，而是隨機的，哪里的接地電阻小，雷電流就往哪里流。這次雷電流在進入電腦服務器之前，其安裝的電源電涌保護器起到了分流、限壓的作用，保護了電腦服務器。而該電涌保護器因流過的雷電流過強損壞是正常的現象。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備系統所起的保護作用，也提醒我們，電源第三級SPD必不可少，重要的關鍵設備還應做電源第四級SPD的精細保護，以保障電器設備的安全。

    電腦機房除電源應采取三級至四級防雷保護措施外，進入和引出機房的信號線路也應采取電磁屏蔽或安裝信號線路防雷器，防止雷電經信號線路進入電腦系統損壞電腦和機房內其他設備，這里的進入信號線路包括電腦系統網絡銅絞線、DDN專線、ADSL網絡寬帶、有線電視網寬帶、路由器等；引出信號線路包括電腦終端線、交換總線、光端機輸入線及各種用途的電腦監控、控制線路等。特別是室外線路、跨樓線路和長線路，其感應雷電的可能性大，更要加強保護。

    還有一點是人們不太注重的，以為安裝了各種防雷裝置，就可萬事大吉，長期不去維護，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象，它受雷電高電壓的反復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，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常進行檢查、維護，檢查包括外觀檢查和性能測試。器件的現場測試需用專門的測試設備，許多單位不一定有此條件。為此，建議不能對防雷裝置進行測試的單位，在防雷裝置安裝使用三年以后有必要進行更新，更新時間可根據本地的雷暴發生多少、防雷裝置的安裝環境及其受雷電侵襲的強弱等狀況而權衡考慮。

    雷霆萬鈞，雷電電壓可高達上百萬伏，瞬間電流達幾十萬安，雷電的破壞性極大。雷電災害事故中，電器設備的損失占75%以上，雷電嚴重威脅著電腦機房電器設備的安全。工業電涌來自電源系統內部，如電源的開和關、電機的啟動和停止、電源短路等都會產生高電壓、大電流的電涌；靜電屬電荷感應和積累，電壓可達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、工業電涌、靜電等經電源線路和信號線路進入機房電腦系統及其他電器設備，輕則造成干擾和損壞設備，重則使系統癱瘓甚至引發火災事故。防雷、抗電涌、防靜電是排除電腦機房安全隱患的重要環節，為保障電腦系統和電腦機房的安全，一定要加以完善。千萬不要有“我們的電腦系統都沒有遇到過雷擊損壞”的僥幸心理！隨著電腦系統運行時間加長和防雷設備使用期的增長，電腦機房電器設備的安全性也在不斷減弱，我們要有強烈的防患意識，把電腦機房的防雷、抗電涌、防靜電的防范措施做好，做完善。

    二. 實施過流保護

    給電腦機房提供電能質量的好壞，將直接影響電腦系統正常、可靠的運行，也影響機房內其他附屬設備的正常運行。通常，電腦機房的供配電系統是十分嚴格的，但有一些機房沒有按規范配置，另方面還要受外界影響而存在安全隱患。 電腦機房設備正常運轉中，其供電的電流通常較為穩定，但當電流突然過大，容易引發電氣損壞乃至火災事故，嚴重威脅電腦系統的安全。引起電流過大原因很多很復雜，如設備損壞，電線短路，雷電、工業電涌、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。電流過大多數是突然發生，不容易檢查和監控，防不勝防，一旦發生就難于控制。因此，防患電流過大，要采取防范措施，特別是要做好預防，消除隱患，在它萌發之前把它堵住，真正做到“防患于未然”！

    預防電流過大，最直接和最有效的途徑應從源頭著手，做好電源引入端的防范。實施過流保護是在電源線路上安裝過流保護器，一旦流過的電流超過其控制電流時，過流保護器迅速地斷開電源，消除電流過大帶來的事故或災害�，F有電腦機房也有過流限制措施，如電源空氣分離開關，但多數只設在機房配電箱內，一旦出現過流，電源切斷，且空氣分離開關的控制電流往往都比正常電流要大許多，否則電源稍有波動就會引起跳閘，這些都不利于電腦系統的正常運行和存在著安全隱患。為了能夠有效地實施過流保護，除了在機房總電源設置分離開關外，特建議在電源的各個支路上也應分別設置過流保護器。設置支路過流保護時可用拑型電流表測量正常運行電流值，參照此電流值選擇具有合適控制電流的過流保護器。這樣，過流保護可以做得比較合理，且過流保護的響應非�？焖�，過流越大，響應越快，特別有利于雷電、電涌引起的過流保護，增加安全性，也不會因某一支路過流而整個機房斷電，且又多了一重過流保護，安全性大大加強了。支路過流保護可選擇具有過流保護功能的電源安全插座。實施過流保護，對保障機房電器設備的安全和保證電腦系統的正常運行顯然十分重要，不可有絲毫松懈！

    三. 實施溫控過熱保護

    對電腦系統及其他電器設備產生影響的各種因素中，溫度的影響是非常重要的。電子元、器件在工作時產生大量的熱。如果沒有有效措施及時把熱散走，溫度不斷上升就會引起電腦及電器設備的故障甚至燒毀。所以電腦機房的溫度要求很嚴格，并采用空調調節機房溫度。但當空調發生故障時而沒有及時處理，機房的溫度隨之上升，將危及電腦系統運行甚至毀壞系統設備，特別是那些晚間無人值守的機房危險性更大。因此，對晚間無人值守的機房，十分有必要實施溫控過熱保護，在相關的電源線路上安裝溫控開關，當機房溫度超過安全值時切斷電源，迫使電腦系統停止運行，以保障電腦系統設備的安全。溫控開關的控制溫度可以設定得比較低（如40℃），對電腦機房預防火災的發生也將起極大作用。

    四. 經常檢查、維護機房電器設備，存在安全隱患和使用時間過長的設備要給予更新。

    然而，部分大型電腦機房（或稱計算機機房）設有非常完善的機房集中監控系統和火災報警、滅火系統。這些安全系統對電腦機房的安全無疑起著十分重要作用。機房集中監控系統監控的內容包括高壓配電、低壓配電、發電機組、整流配電、不間斷電源等供電設備和空調設備以及環境設備（溫濕度、水浸、消防系統、保安等），集中監控系統通過計算機對其機房各主要設備進行遙測、遙信和遙控實現集中監控功能，但是，遙測、遙信和遙控往往是間接進行（在超過其設置的參數值后動作），很難在安全隱患發生之前（如電源短路之前）就立即采取應急措施（如切斷電源）�；�于這點，本人認為，對電腦機房采取上述的過流保護仍然很有必要，因為它可以在過電流不是太大時，就能采取措施保護電器（斷開電源），也就是說可在安全隱患發生之前起到預防電器故障和火災事故的發生。

    21世紀，世界己進入信息化時代，電腦網絡系統成了這個時代的中樞神經。為保障信息的安全，認真做好電腦機房的安全防范顯得更加重要，要采取嚴格、科學和有力的防范措施，特別是要做好預防，消除隱患，在故障及火災萌發之前把它消滅掉，真正做到“防患于未然（燃）！”。預防為主，才是排除電氣安全隱患和保障電腦機房安全最有效的防范措施。

    當然，不同的電腦機房存在的安全隱患不盡相同，解決的辦法也有差異，電腦機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，《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的綜合防雷；
4.帶聲音報警的電源浪涌精細保護。

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藍開平
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