计算机网络通信设备的雷电防护

李燕玉　蔡丽萍　张惠榕

[摘要]计算机和网络通讯技术已深入地应用于气象的各个部门，是气象观测、预报等基础业务中不可中断的重要设备，在台站中越来越普及。计算机及网络通讯系统的雷电防护是一项系统性工程，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，有重点针对关键线路设备加强防护，运用各种保护技术构成一个完整的防护体系，才能对计算机及网络通信系统起到有效的防护作用。

[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]1672-5158（2013）05-0084-01

引言

计算机和网络通信技术已深入应用于气象的各个部门，成为气象台站观测、预报等所有业务都不可中断的重要设备。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，做好防雷工作，确保网络、通信等设备安全有序运行。

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体，可从门窗、烟囱等通道侵入室内，击毁接触之物。

1.2计算机网络通讯系统的感应雷侵害

当雷击发生时，大量的电荷因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重点是感应雷的防范。

1.2.1.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，在供电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。

1.2.2 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，如普通电话双绞线的PSTN，ISDN，DDN，ADSL、有网络双绞线接人，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。埋人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。

1.2.3 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人大地，会在接地体附近形成放射型的高电位分布，若有其它接近的接地体，高电位会通过其反击其他设备。直击雷强大的雷电流通过引下线人地时，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。

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。疏导是通过避雷针、避雷器等将雷电流疏导至大地，避免雷电流流经被保护物或设备。隔离是采用屏蔽等方法将雷电荷与被保护物隔离开来。等位是将多物体地连接置于同一电位以保护物体。消散是用消雷装置释放异性电荷中和雷云电荷，阻止雷电的形成。

2.1建筑物的防雷

根据国家标准《建筑物防雷设计规范》中的要求，计算机网络系统机房所在楼房，定为第二类或第三类防雷建筑物，对于雷电活动频繁的场所，计算机终端和电子设备比较集中的建筑物，需按要求建有防雷设施。

建筑物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、线缆等人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雷的设施。使在建筑物内的计算机网络系统，免受到直击雷电侵害，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。

2.2电源系统的防雷

安有避雷针的建筑物，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人大地或附近的雷击都会产生强大的电磁场，会在电源线路设备感应出瞬间高压而损坏，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。

2.2.1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管制作良好的接地。

2.2.2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。

2.2.3在楼层配电箱安装电源避雷器作为第三级保护，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。2.2.4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网络通信线路及接口的防雷

同供电线路一样，应避免在建筑外侧架空敷设网络通信线缆人室而引入雷电，对已有的架空线缆，也应使用金属保护管将室外部分套起，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。

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，在设备安装箱柜的隐蔽位置打孔去漆，再使用铜质螺钉链接接地线即可，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，通常采取的措施：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。三是采用联合接地网，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。

3、结束语

计算机网络通信设备遭受雷电灾害的事故却频繁发生，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。

参考文献

[1]梅卫群，江燕如，建筑防雷工程与设计[M]，北京，气象出版社，2008，424-470

[2]钱慕辉，季晓鸣，计算机网络系统的雷电防护[J]，气象与环境科学，2007，30（增刊），190-192