计算机设备的电气安全设计与应用

    0 引言
   
    计算机已成为教学、金融、科研、生产、政府机关不可或缺的设备，随着计算机的普及和人们对其依赖性的提高，计算机设备及使用的安全性越来越被人们所关注，一旦出现重大故障，势必大量损坏设备，丢失重要档案，造成不可弥补的损失。因此，在计算机房的电气设计或施工中，应按照国家颁布的相关规定、标准及规范进行，把安全放在重要的位置。
    学校的实验室、电子阅览室、设计部门的CAD机房等虽然不象金融业、政府机关那样重要，但设备安全问题也不能忽视。下面着重介绍计算机实验室、电子阅览室等计算机集中场所的电气安全设计及应用。
   
    1 供电系统开关设置及操作
   
    1.1 供电系统的开关设置
   
    计算机实验室、电子阅览室及CAD机房等计算机群的供电，似乎不成问题，在很多人的眼里，只要计算电源插头在电源插座里一插即可，其实计算机供电系统的设置合理与否，直接影响着实用性和安全性。
    机房的供电一般应采用三相四线制进线，与单相电源供电相比，可以平均分配每一相的负荷，有利于三相负荷平衡，避免电压零点漂移。同时也可以降低总开关的容量。
    在供电线路中应分别设置三相总开关和单相分开关。总开关的作用主要是隔离并兼做短路保护，一般用于检修时断开设备与电源的联系，总开关的容量可以稍稍偏大。分开关主要是保护作用，用于在运行期间发生短路和过载时切断计算机的电源。同时也是开机/关机过程中不可遗忘的操作开关。
   
    1.2 供电系统的操作
   
    计算机房的管理员每天都要进行开机/关机的操作，操作时一般应注意下面两个问题:有人会认为，关机总是逐台进行的，每台计算机都关掉后电源开关怎样就无所谓了。其实不然，因为即便是计算机本身的开关关掉，它也没有完全休息，主板还在耗电。据测算，每台计算机关机后它的消耗功率约为6w。如果是10台计算机的机房，每天停机41h的话，一年约浪费电能3204k。对于有多个机房的单位耗电量相当可观了。
    为了解决关机状态下的耗电和影响元件寿命的问题，要求管理员每天在关机后要拉断供电电源开关，以保护设备和节能。
    前面说过　关机时应断开供电开关，因此，在开机时必须先合上电源开关。在新实验室投人使用的第一次操作中发现，在合电源开关时有较大电弧产生，甚至无法合上开关，经分析知道这是由于开机时的电流冲击较大，因此造成开关跳闸，如果对每台计算机逐台检查一遍，并把显示器和主机全部关掉，改变开关操作顺序，跳闸现象就不会再现。因此，合闸顺序应为先合总开关，其次是顺次合各分回路的分开关，然后再逐台开机。另外，关机时不要忘记关掉显示器，并逐台检查，尤其是黑屏保护的更容易忽略，否则会产生很大的冲击电流。
   
    2 装设雷电保护器

    雷电具有高电压、大电流和强冲击的特点，强大的闪电会产生静电场、电磁场和电磁辐射，严重干扰各种电子设备的正常工作，同时还会造成许多电子设备的直接损坏。
    据有关报导，雷击每年都将给我国造成巨大的直接经济损失，有些设备即使不是立即损坏，也会大大降低设备的安全性能，这些问题大都集中在电气、电子设备上。因此，国家在1999年颁布的《建筑防雷设施安装》相关标准中明确要求，凡是重大或贵重设备的供电都要安装雷电保护器和过电压保护器。因此，在设计新建或改造计算机房的电气系统时应考虑安装相应的保护器。
    雷击和过压保护按系统的大小分为3级或4级，1级为雷电保护，2级为配电支路过电压保护，3，、4级为设备端过电压保护。雷电保护器应安装在开关之前，对直接雷击或近距离间接雷击起到保护作用，由于雷电保护器响应时间短，泄放能力强，是其他保护器件所不能替代的。雷电保护器和2级过压保护应间隔15m以上，以保证效果。过压保护器主要是对非直接雷击、静电干扰、开关过电压的保护，过压保护可根据具体情况分设不同的级数。对于一个系统究竟是采用2级、3级还是4级主要取决于设备的耐冲击指标。
   
    3 防静电干扰
   
    静电无处不在，各种物品、人体、空气都有静电，在脱化纤衣服时会产生火花，这就是静电。其实早在公元60年前，希腊首先发现了静电，并将其称之为"鬼火"。现在，各式各样的电子设备被广泛应用，尤其是计算机。计算机包含有大量的微功耗、低电频、高集成度、高电磁灵敏度的电路和元器件，所以，计算机是最容易受到静电危害的电子设备。显示器在使用过后，如果靠近就会感到麻手，有时触摸机房的桌椅也会有明显的电击感。这就是显示器屏幕上的电荷与我们人体上所带异号电荷发生中和时所产生的静电放电现象。
    据《静电信息》显示，人体所带的静电最高可达几千伏甚至更高。曾有医学专家研究证实，皮肤静电干扰可以改变人体体表的正常电位差，影响心肌正常的电生理过程及心电的正常传导。这种静电能使病人加重病情或诱发早搏等，持久的静电还会使血液的碱性升高，从而导致皮肤痊痒、色素沉着，影响人的机体生理平衡，干扰人的情绪等。天天操作电脑的人脸部出现红斑、色素沉着等面部疾病的概率远远高于不用电脑者，这是由于电脑屏幕产生的静电，吸引了大量悬浮灰尘，使面部受到刺激而引起的。
    综上所述　，计算机实验室或电子阅览室等必须要有静电防护措施。防静电有很多方法，对一般教学和办公的机房，通常可铺设防静电地板、并按相关标准施工，并可靠接地。通常独立的接地电阻只要满1On以下，关键是保证每一块都连成电气通路。另外，产品质量也可能造成防护性能下降，购买时要认准合格产品。对于要求较高的计算机设备应考虑整体屏蔽措施。
   
    4 可靠接地
    　
    在任何一个建筑物中，都可能有几个电气系统，粗分就有交流系统，直流系统，有强电系统，有弱电系统。各个系统都有独自的接地要求，按功能分有防雷接地、工作交流接地(N线)、直流接地、静电接地、屏蔽接地、安全保护接地等，为了使各接地装置之间避免相互干扰，按照现行的国家相关标准，较简单的方法就是将上述接地实现共用接地系统。接地电阻应满足最高级接地系统的要求。完全的共地系统不仅采用公共的接地装置，而且采用公共的接地网，可以避免电子设备受到地电位反击。
    计算机机房也应采用公共接地系统，对于一般要求较低的机房，应将交流地、直流地、工作地、静电地、屏蔽地、安全地连接在本建筑物的公共接地网上。对于要求较高的计算机系统，应在机房静电地板下加做均压网，以起到等电位连接作用，先将机房内的工作交流地(N线)、静电地、屏敞地、直流地、安全保护地等直接连接到均压网上。再通过均压网至少两处连接到机房所在的共用接地网;接地线不能有中间接头或节点，并且要有一定的强度。
   
    5 综合布线
   
    不管是家庭还是单位，布线的内容越来越多，例如电源线、网络线、通讯线、火灾及安全报誓线等。综合布线也成为了一门技术。对于计算机房一般应注意以下几个方面:为了减少干扰，电源线不要与网络线同槽敷设，强、弱电分开，如果非共槽敷设时，中间须加隔离板，或者采用屏蔽电缆;数据插座与电源插座保持一定距离;广域网线缆不能与局域网线缆同槽架设;屏蔽槽和屏蔽线要求不少于两点接地;主要机房设立均压环，实现机房设备的等电位联结。
   
    6 结语
    　
    计算机房的电气设计直接影响着安全和使用的合理性因此，应予以重视，要按国家的标准实施。同时，计算机的管理人员也要合理操作，确保经济、安全、高效地运行。