[弱電系統防雷] 計算機網絡系統防雷設計方案

一、 總則

    1、通信系統電子設備雷電過電壓及電磁干擾防護，是保護通信線路、設備及人身安全的重要手段，是確保通信線路、設備運行必不可缺少的技術環節。

    2、本方案的設計依據：

    IEC1312《雷電電磁脈沖的防護》、

    GB50057-2000《建筑物防雷設計規范》、

    VDE0675《過電壓保護器》、

    GA173-1998《計算機信息系統防雷保安器》

    GB-50174-93《機房防雷設計規范》、

    GB2887-89《計算機場地技術條件》等。

    二、雷電波入侵計算機網絡可能途徑：

    1、雷電直接擊中計算機網絡物理線路

    a. 落雷點為電源高電壓側，雷電沿供電線路侵入到計算機網絡系統供電部 分，產生過電流與過電壓造成網絡供電系統的UPS電源損壞、斷電、致使整個系統癱瘓。

    b. 雷電直擊網絡無線通信的天線、沿天饋進入計算機網絡系統，造成通信接口、接收系統、室內單元、路由器等網絡主要通信設備損壞。

    c. 雷擊網絡通信有線線路（如光纜、DDN、幀中繼、X25專線、電話線），產生強大的機械力，猛烈的沖擊波，熾熱的高溫使通信線路損壞；過電壓過電流沿通信有線線路侵入到網絡系統內，造成路由器、交換機及前端設備的損壞。

    2、感應過電壓

    a. 回路感應過電壓

    由于網絡系統在建筑物內大量布設各種導體線路（如電源線、數據通信線、天饋線），這些線路、網絡結構布局錯綜復雜，在建筑物內部的不同空間位置上構成許多回路，當建筑物遭雷擊或鄰近地區雷電放電時，將在建筑物內部空間產生脈沖暫態磁場，這種快速變化的磁場交鏈這些回路后，將在回路中感應出暫態過電壓，危及與這回路相連接的電子設備。

    b.回路感應過電壓

     網絡通信線路上感應過電壓分靜電感應與電磁感應：

    靜電感應主要是指架空線路位于雷擊點附近，由雷云團先導通道中充滿電荷，對架空線產生靜電感應作用累積大量相反電荷，當雷云主放電開始，雷云中電荷迅速中和，從而使架空線上原先被束縛的電荷迅速釋放，形成暫態過電壓波。這種波以接近光速向架空線兩側傳播，侵入線路兩端連接的網絡設備將其損壞。

    當雷電直接擊在避雷針避雷帶上時，由于雷電流幅值大，波頭陡度高，在雷電流的通道附近產生一個很強的瞬變磁場。這強大的磁場將直接在電源線或網絡通信線路上感應出過電壓，侵入到網絡系統中，損壞網絡設備。高強度（30KA雷電流）雷電放電可以對距離雷擊點1km范圍內網絡系統產生影響，甚至造成系統設備損壞。據統計，這種感應雷擊事故占計算機雷擊事故的70%。

    c. 耦合與轉移過電壓

    雷擊引起暫態高電壓或過電壓常常可以通過網絡線路耦舍或轉移到網絡設備上，造成設備的損壞。

    3、雷擊地電位抬高入侵

    建筑物在遭受直接雷擊時，雷電流將沿建筑物防雷系統中各引下線和接地體網絡設備絕緣距離不夠且設備與避雷系統不共地，將在兩者之間出現很高的電壓，并會發生放電擊穿，導致網絡設備嚴重損壞，甚至人身安全。

    4、計算機網絡設備抗干擾能力分析

    因為計算機及網絡設備是由大量的大規模集成電路組成，其抗干擾能力弱，成雖采取了許多抗干擾措施，對低能量干擾比較有效，但對雷電電磁脈沖生成的過電壓過電流技術比較薄弱，對浪涌或雷電磁脈沖特別敏感，僅十幾伏的電壓就可通過電源系統、數據傳輸線等途徑將毀壞計算機主板、RS-232口、多功能卡、網絡設備。

    三、雷害分析

    1、電源接地存在缺陷。計算機房的地線是一樓鋪設到七樓的計算機房,作為計算機單獨接地。地線過長,對雷電的起不到很好的泄流作用。

    2、交換機機屬于弱電設備，抗干擾能力較弱。當雷電擊中房頂的避雷帶，雷電流流經建筑物結構柱內的柱筋（引下線）泄放入地時，在引下線周圍會產生較強的交變磁場，在這個交變磁場影響下，電子設備內部電路受感應而產生高電壓，擊穿電子元件及集成電路。

    1、電源、網絡的布線不合理。對電源線、網絡線路沒有作屏蔽接地，當發生雷擊時，電源線和網線很容易受雷擊或感應雷電電磁脈沖，這些雷電電磁脈沖沿電源線、網絡線傳至交換機、微波設備，并將其損壞。

    2、寬帶網絡設備, 微波設備等均沒有安裝避雷器作防雷保護。

    上述幾點都是計算機網絡、微波設備比較容易受雷擊影響的原因。。

    四、實施綜合防雷方案

    1、將計算機房的地線與大樓柱筋重復接地,形成共用接地，使地線更好地泄流。將機房的防靜電地板、機柜接地。

    2、調整交換機的擺放位置。盡量遠離建筑物的結構柱和外墻，減少雷電脈沖對設備的損害。

    3、調整布線，電源線和信號線盡可能避免沿建筑物的結構柱和外墻敷設，并對電源線和信號線進行屏蔽敷設。

    4、安裝電源和信號避雷器 :

    (1)選用和使用SPD注意事項簡介：

    a 應在不同使用范圍內選用不同性能的SPD。在選用電源SPD時要考慮供電系統制式、額定電壓等因素。對于信號SPD在選型時應考慮SPD與電子設備的相容性。

    b SPD保護必須是多級的 ，例如對機房電子設備電源部分雷電保護而言， 至少泄流型SPD與限壓型SPD前后兩級進行保護。

    c 為各級SPD之間做到有效配合，當兩級SPD之間電源線或通訊線距離未達規范時，應在兩級SPD之間采用適當退耦措施。

    d 建在城市、郊區、山區不同環境下的機房，設計選用過壓型SPD時，考慮網點供電電源不穩定因素，選用合適工作電壓的SPD。

    e 信號SPD應滿足信號傳輸帶率、工作電平、網絡類型的需要，同時接口應與設備兼容。

    f 正確的安裝才能達到預期的效果。SPD的安裝應嚴格依據廠方提供的要求安裝。

    (2)電源方面采用三級分流限壓措施，將雷電流對電源的影響降至最低。第一級大樓的總配電房處。型號：HD-D380B-XL80，其特點通流容量大、抗干擾能力強、殘壓低。第二級設在計算機房的電源開關處，型號：HD-D220C-XS40，其特點避雷器對感應雷產生的過電壓進行限壓，特別適合各小型網絡交換機的電源保護。第三級分別設在各交換機、服務器的電源開關處，型號：HD-D220CZ。

    (3)信號方面，在交換機到終端和級聯端口分別安裝電腦網絡避雷器，型號：HD-XNET-RJ45/4，其特點插入損耗低，響應時間快，速率可達100M以上，充分考慮未來的網絡發展空間。

    (4)微波設備安裝同軸電纜避雷器，型號：HD-T1800，防止感應雷從微波天線侵入。