浅谈计算机网络系统防雷技术

于淑洁 马殿举 郭兴安 顾岩梅

（大兴安岭地区气象局，黑龙江 大兴安岭165000）

0 引言

随着科学技术的高速发展，计算机网络已经成为当今社会发展高新技术的重要支柱，其应用已经渗透到社会生活的各个领域。网络、服务器设备及通信线路的不断增加，使计算机网络系统对雷击的防护要求越来越高，由于对雷击防护措施不力或存在认识上的偏差，往往起不到应有的防护效果，机房遭受雷击频繁发生。特别是在雷雨季节，计算机网络系统的一些电子电气设备到雷击的干扰，有些因遭雷击而烧毁，造成直接经济损失。

1 雷击侵害计算机网络设备的几种途径

雷击分为直击雷和雷击电磁脉冲（LEMP）两种方式。按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）要求，计算机网络系统机房所在大楼一般为二类或三类防雷建筑物，计算机系统设置在建筑物内，受建筑物防雷系统保护，直击雷直接击中计算机网络系统的可能性就非常小。计算机网络系统雷击大部分是由LEMP入侵引起的。雷击损坏计算机网络设备主要集中在与外线连接的主机、终端机或MODEM接口中的驱动器和接收机，或击穿MODEM后再击穿主机或终端的接口，越过接口的部件很少被击穿。雷电入侵主要有以下三个途径：

1.1 由交流电源供电线路入侵

供电系统属于设备与外界有直接联系的通路，是计算机网络设备易遭受雷击损害的重要途径之一，电力线路遭受雷击后，入侵计算机供电设备，产生的过电压对计算机网络系统会造成毁灭性的打击。电源防雷的主要作用是防止雷击过电压，从电源供入端进入设备，保障设备以及数据传输畅通。

1.2 由计算机通信线路入侵

由计算机通信线路入侵分为三种情况：

1.2.1 当地面突出物遭直击雷打击时，强雷电压将临近土壤，雷电流直接入侵到电缆外皮，将外皮击穿，使高压入侵线路。

1.2.2 雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电气设备，通过设备连接侵入通信线路，这种入侵沿通信线路传播，涉及面 广，危害范围大。

1.2.3 若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。

1.3 地电位反击电压通过接地体入侵

雷击时强大的雷电流经过引下线和接入体泄入大地，在接地体附近形成放射型的电位分布，若有连接电子设备的其他接地体靠近时，即产生高压地电位反击，入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地，在附近空间产生强大的电磁场变化，会在相邻的导线（包括电源线和信号线）上感应出雷电过电压，因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机系统，反而可能引入了雷电流。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱，通常在100v以下，因此必须建立多层次的计算机防雷保护系统，层层防护，确保计算机网络系统的安全。

2 综合防雷方案

2.1 直击雷的防护措施

计算机网络系统所在建筑物应有符合规范要求的防直击雷设施。对于雷电磁场的影响，主要是直击雷击中机房大楼时，雷电流在建筑物的内部分布直接影响到计算机网络系统设备，特别是对电磁干扰敏感的计算机及网络通信终端设备。机房应避免选择在大楼的顶层或边角位置，对多层或高层建筑物宜设置在二至四层，以减轻建筑物遭雷击时雷电磁场对网络设备的冲击。合理选择机房的位置及机房内设备的合理布局可有效的减少雷害。

2.2 供电系统的防护

2.2.1 引入室内的交流电力线宜采用电力电缆，并且宜采用直埋式低压电力电缆埋地引入机房，其电缆金属护套的两端应做良好的接地。

2.2.2 室内所有的交流用电及配电设备均应采取接地保护。

2.2.3 电源系统应采用电涌保护器SPD进行保护。应在建筑物总配电上安装适当的SPD作为第一级保护。

2.3 数据信号系统的防雷措施

由于计算机房内具有大量的数据线，控制电路等，他们传输的电平低，速度高。在雷击发生时，网络线路感应到过电压也会影响网络的正常运行，甚至导致整个网络瘫痪。其防护的主要方面如下：

2.3.1 服务器输入端口处安装端口信号SPD，以保护服务器。

2.3.2 网络交换机端口串联端口信号SPD，避免感应或电磁场干扰双绞线窜入而毁坏设备。

2.3.3 在DDN专线接收设备上安装端口信号SPD，保护DDN专线上的设备。

2.3.4 在卫星接收设备前段安装同轴端口天馈线SPD，以保护接收设备。

2.3.5 以上线路以及设备上安装的信号SPD应就近做好接地。

2.4 综合布线要严格规范合理

局域网内的线路不要布设在室外，与外界其它网络的数据信号线最好使用光缆，室外所有布线都尽量避免使用架空走线方式，宜采取地埋敷设电缆，在进户时采用金属套管屏蔽，并且把屏蔽套管与其它金属管道等金属物等电位电气连接，同时做好接地。所有线路都要尽量远离建筑物的防雷引下线，以防止雷电引入网络系统。

2.5 接地及其它要求

机房采用联合接地可有效的解决地电位升高的影响，合格的地网是有效防雷的关键。机房的联合接地网通常由机房建筑物基础、环形接地、工作地网等组成。接地良好与否关系到防雷的效果和质量。若地网不符合要求，应改善地网条件，适当扩大地网面积和改善地网结构，能使雷电流尽快泄放，缩短雷电流引起的高过电压的保持时间，以达到防雷要求。按国家有关要求，交流工作接地、安全保护接地的接地电阻均应小于等于4欧姆。防雷接地电阻则应按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》执行。

3 结束语

计算机网络系统对雷电压的防护要求比较高，对计算机网络系统进行防雷设计时，应根据计算机网络系统所在的地理环境进行综合考虑，经过合理的雷电风险分析，针对雷害入侵的主要来源，进行整体防护，并根据现有的一些成熟的防雷技术经验，采取安全有效的防护措施，保障计算机网络系统设备的安全稳定运行。

［1］GB50057-2010建筑物防雷设计规范[S].

［2］GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].