淺談計算機網絡系統防雷技術

于淑潔 馬殿舉 郭興安 顧巖梅

（大興安嶺地區氣象局，黑龍江 大興安嶺165000）

0 引言

隨著科學技術的高速發展，計算機網絡已經成為當今社會發展高新技術的重要支柱，其應用已經滲透到社會生活的各個領域。網絡、服務器設備及通信線路的不斷增加，使計算機網絡系統對雷擊的防護要求越來越高，由于對雷擊防護措施不力或存在認識上的偏差，往往起不到應有的防護效果，機房遭受雷擊頻繁發生。特別是在雷雨季節，計算機網絡系統的一些電子電氣設備到雷擊的干擾，有些因遭雷擊而燒毀，造成直接經濟損失。

1 雷擊侵害計算機網絡設備的幾種途徑

雷擊分為直擊雷和雷擊電磁脈沖（LEMP）兩種方式。按照《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）要求，計算機網絡系統機房所在大樓一般為二類或三類防雷建筑物，計算機系統設置在建筑物內，受建筑物防雷系統保護，直擊雷直接擊中計算機網絡系統的可能性就非常小。計算機網絡系統雷擊大部分是由LEMP入侵引起的。雷擊損壞計算機網絡設備主要集中在與外線連接的主機、終端機或MODEM接口中的驅動器和接收機，或擊穿MODEM后再擊穿主機或終端的接口，越過接口的部件很少被擊穿。雷電入侵主要有以下三個途徑：

1.1 由交流電源供電線路入侵

供電系統屬于設備與外界有直接聯系的通路，是計算機網絡設備易遭受雷擊損害的重要途徑之一，電力線路遭受雷擊后，入侵計算機供電設備，產生的過電壓對計算機網絡系統會造成毀滅性的打擊。電源防雷的主要作用是防止雷擊過電壓，從電源供入端進入設備，保障設備以及數據傳輸暢通。

1.2 由計算機通信線路入侵

由計算機通信線路入侵分為三種情況：

1.2.1 當地面突出物遭直擊雷打擊時，強雷電壓將臨近土壤，雷電流直接入侵到電纜外皮，將外皮擊穿，使高壓入侵線路。

1.2.2 雷云對地面放電時，在線路上感應出上千伏的過電壓，擊壞與線路相連的電氣設備，通過設備連接侵入通信線路，這種入侵沿通信線路傳播，涉及面 廣，危害范圍大。

1.2.3 若通過一條多芯電纜連接不同來源的導線或者多條電纜平行鋪設時，某一導線被雷電擊中時，會在相鄰的導線感應出過電壓，擊壞低壓電子設備。

1.3 地電位反擊電壓通過接地體入侵

雷擊時強大的雷電流經過引下線和接入體泄入大地，在接地體附近形成放射型的電位分布，若有連接電子設備的其他接地體靠近時，即產生高壓地電位反擊，入侵電壓可高達數萬伏。建筑物防直擊雷的避雷引入了強大的雷電流通過引下線入地，在附近空間產生強大的電磁場變化，會在相鄰的導線（包括電源線和信號線）上感應出雷電過電壓，因此建筑物避雷系統不但不能保護計算機系統，反而可能引入了雷電流。計算機網絡系統等設備的集成電路芯片耐壓能力很弱，通常在100v以下，因此必須建立多層次的計算機防雷保護系統，層層防護，確保計算機網絡系統的安全。

2 綜合防雷方案

2.1 直擊雷的防護措施

計算機網絡系統所在建筑物應有符合規范要求的防直擊雷設施。對于雷電磁場的影響，主要是直擊雷擊中機房大樓時，雷電流在建筑物的內部分布直接影響到計算機網絡系統設備，特別是對電磁干擾敏感的計算機及網絡通信終端設備。機房應避免選擇在大樓的頂層或邊角位置，對多層或高層建筑物宜設置在二至四層，以減輕建筑物遭雷擊時雷電磁場對網絡設備的沖擊。合理選擇機房的位置及機房內設備的合理布局可有效的減少雷害。

2.2 供電系統的防護

2.2.1 引入室內的交流電力線宜采用電力電纜，并且宜采用直埋式低壓電力電纜埋地引入機房，其電纜金屬護套的兩端應做良好的接地。

2.2.2 室內所有的交流用電及配電設備均應采取接地保護。

2.2.3 電源系統應采用電涌保護器SPD進行保護。應在建筑物總配電上安裝適當的SPD作為第一級保護。

2.3 數據信號系統的防雷措施

由于計算機房內具有大量的數據線，控制電路等，他們傳輸的電平低，速度高。在雷擊發生時，網絡線路感應到過電壓也會影響網絡的正常運行，甚至導致整個網絡癱瘓。其防護的主要方面如下：

2.3.1 服務器輸入端口處安裝端口信號SPD，以保護服務器。

2.3.2 網絡交換機端口串聯端口信號SPD，避免感應或電磁場干擾雙絞線竄入而毀壞設備。

2.3.3 在DDN專線接收設備上安裝端口信號SPD，保護DDN專線上的設備。

2.3.4 在衛星接收設備前段安裝同軸端口天饋線SPD，以保護接收設備。

2.3.5 以上線路以及設備上安裝的信號SPD應就近做好接地。

2.4 綜合布線要嚴格規范合理

局域網內的線路不要布設在室外，與外界其它網絡的數據信號線最好使用光纜，室外所有布線都盡量避免使用架空走線方式，宜采取地埋敷設電纜，在進戶時采用金屬套管屏蔽，并且把屏蔽套管與其它金屬管道等金屬物等電位電氣連接，同時做好接地。所有線路都要盡量遠離建筑物的防雷引下線，以防止雷電引入網絡系統。

2.5 接地及其它要求

機房采用聯合接地可有效的解決地電位升高的影響，合格的地網是有效防雷的關鍵。機房的聯合接地網通常由機房建筑物基礎、環形接地、工作地網等組成。接地良好與否關系到防雷的效果和質量。若地網不符合要求，應改善地網條件，適當擴大地網面積和改善地網結構，能使雷電流盡快泄放，縮短雷電流引起的高過電壓的保持時間，以達到防雷要求。按國家有關要求，交流工作接地、安全保護接地的接地電阻均應小于等于4歐姆。防雷接地電阻則應按現行國家標準《建筑物防雷設計規范》執行。

3 結束語

計算機網絡系統對雷電壓的防護要求比較高，對計算機網絡系統進行防雷設計時，應根據計算機網絡系統所在的地理環境進行綜合考慮，經過合理的雷電風險分析，針對雷害入侵的主要來源，進行整體防護，并根據現有的一些成熟的防雷技術經驗，采取安全有效的防護措施，保障計算機網絡系統設備的安全穩定運行。

［1］GB50057-2010建筑物防雷設計規范[S].

［2］GB50343-2012建筑物電子信息系統防雷技術規范[S].