计算机网络通信设备防雷

摘 要：随着计算机网络通信使用的广泛,雷击造成的损失也越来越大.本文探讨了雷电对计算机网络系统造成危害的原因,指出计算机网络系统防雷电侵害的方法,原则在于综合整体的防范,重点在于防护感应雷,并提出了计算机网络系统感应雷的防护办法.

关 键 词：计算机；网络；通信；雷电；防雷

中图分类号：TM862文献标识码：A文章编号：1007-9599（2012）17-0000-02

计算机和网络通信技术已深入地应用于气象的各个部门,是气象观测、预报等基础业务不可中断的重要设备,在台站中越来越普及.但是,计算机等通讯设备遭受雷电灾害的事故也是频繁发生,严重的影响了气象业务的正常运行,造成了极大的损失.研究和探讨加强计算机网络和通信系统的防雷,已是我们气象部门网络信息安全工作非常重要的一个方面.在计算机网络通信的规划设计和运行的过程中,要按照规范做好雷电侵害的防范工作,以确保计算机网络通信设备安全稳定的运行.

1雷电的侵害

1.1建筑物的雷电侵害

雷电危害是当云层中积累了大量的电荷,遇到高大的建筑物会对其进行放电.由于电荷量庞大,放电时电流电压能量巨大,就会对建筑物及屋内物体造成严重的损害.

雷电的危害形式有几种：直击雷、雷电侵入、雷电感应、球形雷.直击雷是云层电荷与地面建筑物进行放电而形成的.雷电侵入是雷击产生的冲击电压沿线缆或管道传播侵入室内的雷电波.雷电感应是由于雷电流的强大电场和磁场变化在设备和线路产生的静电感应和电磁感应而产生的过电压过电流形成危害.球形雷是一种游动的发光带电球,可从门窗、烟囱等通道侵入室内,击毁接触之物[1].

1.2计算机网络通讯系统的感应雷侵害

当雷击发生时,大量的电荷在散流电阻大而出现的局部高电压,或放电过程中,强大的脉冲电流对周围的导线或金属物因电磁感应而产生高电压.形成的感应雷电压会对建筑物内的电子设备造成很大的威胁,因此计算机网络系统的防雷工作的重点是感应雷的防范.

（1）对供电线路的侵害

供电系统一般是由室外电力线路架空或线缆管道输入室内,架空或管道敷设电力线路均有可能遭受直击雷和感应雷的入侵.雷电会通过高压线路、变压器和低压侧线路,入侵供电设备以至计算机网络；线路被直击雷击中或感应出过电压,在220V线路上出现的雷电过电压平均可达10000V,对电源设备和计算机网络系统会造成毁灭性的损坏.

（2）对计算机网络通信线路的侵害

现代信息网络系统是一个互连互通、信息交换的开放网络,内网与外网的连接,各种不同的物理介质的通信线路接入实现远程互连,如普通双绞线的PSTN,ISDN,DDN,ADSL、有网络双绞线接入,光纤介质连接.由于敷设布排的因素,极易遭受雷电的侵害,危及两端连接的网络系统.

悬空架设的网络通信线路,暴露于空旷突出部位,易直接遭受雷电的袭击.埋入地下的电缆也会在直击雷打击时,强电压将邻近土壤和电缆外皮击穿,雷电流直接入侵到线路.平行铺设的电缆,当某一电缆被雷电击中时,也会在相邻的电缆感应出过电压.一条多芯电缆连接不同来源的导线,当某一导线遭受雷击时,在相邻的导线会感应出过电压,击坏其他相连设备,扩大损害的范围.

（3）接地体的地电位反击电压入侵

雷击时强大的雷电流经过避雷引下线和接地体泄入大地,会在接地体附近形成放射型的高电位分布,若有其它接地体接近,会产生高压地电位反击侵害其他设备.直击雷的强大的雷电流通过引下线入地时,也会在附近空间产生强大的电磁场变化,在相邻的导线上感应出雷电过电压侵害到其他设备,此时避雷接地不但不能保护计算机系统,反而可能引入雷电流[2][3].

2计算机网络通信系统的雷击防护

对雷电的防护方式有：疏导、隔离、等位、消散.疏导：是将雷电流疏导至大地,避免雷电流流经被保护物或设备.方法有避雷针、避雷器等.隔离：是将雷电荷与被保护物隔离开危害.方法有金属屏蔽、隔离变压器、波导分流器等.等位：将多物体地连接置于同一电位保护物体.消散：释放异性电荷中和雷云的电荷,阻止雷电的形成.方法有消雷装置.

2.1建筑物的防雷

根据国家标准《建筑物防雷设计规范》中,对计算机网络系统机房所在楼房的要求,定为第二类或第三类防雷建筑物,特别是对雷电活动频繁的场所,计算机终端和其它设备比较集中的建筑物,需按要求建有防雷设施.

建筑物的防雷主要通过安装避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或混合组成的接闪器来实现,这些接闪器可以通过大楼立柱基础的主钢筋或另外敷设的引下线及接地体,将强大的雷电流引入大地,消除雷电流对建筑物的直接损害,在金属门窗、线缆入室处做防侵入雷接地防护,可以形成一个较完整的建筑物防直击雷的设施.使在建筑物内的计算机网络系统,受到直击雷电侵害的可能性降至最小,因此计算机机房的建筑物首先必须设计安装防直击雷的设施,抵御直击雷和侵入雷的直接侵害[1].

2.2电源系统的防雷

安装有避雷针的建筑物,虽然可以比较有效地避免直击雷对建筑物内物体的侵害,但是雷击时的巨大的电流流入大地或附近的雷击都会产生强大的电磁场,还是会在网络线、电源线、线和电子设备感应出瞬间高压而损坏,这种更具危害的感应雷的防范却更容易被忽视.由于感应过电压过电流的强大,需采用加装多级防雷装置,逐级泄流和限压,彻底排掉过电流过电压通过电力线路侵入计算机网络系统.

（1）输入机房内的交流供电线路,有条件的应避免采用架空线路,而采取供电电缆埋地敷设,并在电缆两端的金属套制作良好的接地.

（2）在机房建筑物的总配电装置高压端的各相安装高通容量的防雷装置,作为电源的第一级保护,配电低压侧引出的三根相线及零线,应安装中等容通量电源防雷器作为第二级保护,交流零线不作重复接地.

（3）在楼层配电箱安装电源避雷器作为第保护,重要场合和设备可采取更多级的保护措施,如在UPS电源输出端加装防雷器,在重要设备电源输入端加装电源终端防雷设备等.（4）电源插座按照规范的线序连接,接地端要可靠接地,确保设备接地及使用安全,也直接保证着电源防雷器的效能.雷击造成的各种形式的破坏性能量都是要通过地线来释放的,良好地接地是防雷关键[2][3].

2.3网络通信线路及接口的防雷

同供电线路一样,为了避免所架设的网络通信线缆引入雷电,应避免在建筑外侧架空敷设入室,对已有的架空线缆,也应使用金属保护管将室外部分的线缆套起,并在进入室内前的两端位置将金属管的外壳接地.光纤线缆不需要特别的防雷措施,但须将钢芯光纤线缆或铠装光纤的金属部分接地即可[4].

虽然电源供电和网络线路等外接线路上安装了防雷保护装置,但由于雷击发生时巨大的电磁场,会在500米范围内的金属环路—网络传输线路感应极强的过电压,双绞线屏蔽效果较差,因此更易感应雷击.因此在网络通信线缆接入设备前,先接入信号避雷器,即串入一个瞬态过电压保护器,对于跨越房间、接近窗口和由室外引进的双绞线到网络设备之间均需安装,防护被线缆引入的雷电感应、干扰电涌过电压及雷电波的侵入,保护与之相连的网络设备.由于信号避雷器是串接在通信线路中,所以信号避雷器选择时除要考虑防雷性能指标外,还必须满足信号传输带宽、传输损耗、接口类型等网络性能指标的要求[4].

2.4设备安装箱柜防雷

设备安装箱柜的防雷,主要是将箱柜金属壳体链接接地,宜采用单独、多点分别就近接地,在设备安装箱柜的某隐蔽位置打孔去漆,再使用铜质螺钉链接独立接地线即可,它可以有效的防止周边雷击电场、大电流感应造成二次损毁或影响的扩大.

2.5地电位反击的防范

要消除地电位反击危害,通常可以采取两种措施：一是作等电位连接,用金属导体将两个金属物体或接地体相互连接起来,使雷电接闪时电位相等；二是使可能电位反击的两个物体之间隔离或保持一定的安全距离.

将所有进入建筑物的供电、通信线缆用金属管道进行屏蔽,并将金属管道（包括水管、煤气管及各种屏蔽管道）在进入前就近接地.采用联合接地网,消除各地网之间的电位差,保证设备不因雷电的反击而损坏.

机房接地是机房也是保证安全的一个重要环节,应按照《电子计算机机房设计规范》和《建筑防雷设计规范》的要求执行.可采用联合接地网,做一个接地总汇流排,使交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等接地共用一组接地装置.各设备、各地线单独就近连接到地网,联合接地网可有效的解决各个地电位升高的影响及电位差,提高机房接地系统的可靠性和防雷的效果.

3结束语

计算机及网络通讯系统的雷电防护是一项系统性工程,不能指望某个单一的一项防护措施就一蹴而就,需坚持综合防护、内外防护、多级防护的原则,防直击、入侵和感应雷相结合,有重点有针对的对主要线路、关键设备加强防护,运用各种保护技术构成一个完整的防护体系,才能确实对计算机及网络通讯系统的雷电危害起到有效的防护作用.