計算機網絡雷電防護措施研究

張宏建

（鄭州市科技工業學校，河南鄭州 450053）

由于計算機和信息技術的不斷發展，電子設備也在不斷推陳出新，應用范圍不斷擴大。為了保護這些電子設備，避免雷擊給通訊網絡造成嚴重的損失，不但要在這些電子設備上安裝避雷效果比較好的避雷針和避雷帶，還要對使用這些電子設備的計算機網絡系統展開雷電浪涌感應監控，對電源體系、信號體系實行可靠的雷電防護，并且安裝一些效果良好的防雷接地設施。

1 功能需求

雷電對電子設備的破壞性是十分強大的，室內設施的防雷措施主要是針對感應雷的出現。每一次閃電的發生，都會產生很大的雷電能量，這些能量將會以各種各樣的形式在電流傳輸過程和網絡信息傳播過程中進行傳播。在建筑物和電線受到雷電襲擊之后，會產生一定的雷電波段，這些波段將會順著避雷設備、金屬物體、線路等，特別是在傳播線路中產生電磁波之后，會引起平常所說的高壓電襲擊，引起火災或者是人生傷害事件的發生。同時，雷電產生的電流從金屬導體中傳播結束之后，導體內產生的波阻抗和其與地連接之后引起的電位升高。

2 功能實現

計算機還有網絡系統中使用的電子設備，基本上都是一些電子元件集裝而成的，它們對過電壓和過電流的抵抗能力能力非常小，經不起雷電電磁波產生的脈沖電壓電流的沖擊，對浪涌產生的電磁波十分敏感。很低的十幾伏的電壓都可以經過電源線和資料傳輸線的連接對計算機的主板等部位造成嚴重的損害。由雷電引起的電磁感應和電磁波所引起的雷電電磁脈沖(LEMP)是造成通訊設施損害的主要原因，因此，想要保證計算機電子設施的使用安全，必須要針對雷電產生損壞的主要途徑和方式，設計減少這種損壞的系統，在設計的過程中，我們必須遵循的原則是：從整體出發，從大局考慮，對整個系統實行多重保護，盡最大可能把損害降低到最小范圍。

2.1 確定防雷等級

主要通過下面的計算方式確定建筑物每年會遭受幾次雷電襲擊：

式(1)中：N代表的是建筑物大概會遭遇雷擊次數(次/a)；Ng=0.024Td

1.3；k可以對雷擊次數進行校正；Ng代表的是建筑物所處地理環境的雷擊次數密度[次·(km-2a-1)]；Ae為代表的是可以承受和建筑物同樣多雷擊次數的平地面積(km2)；Td該代表本地一年會有多少天有雷電襲擊。

正常情況下k=1。還有一些比較特殊的情況K值如下：(1)環境偏僻單獨的建筑物取2；(2)主要建筑材料為磚木結構金屬外表取1.7；(3)距離河湖、山坡和山地中環境比較潮濕、電阻較小等地的建筑物取1.5；從上文中對每年大概雷擊次數的計算機運行風險等級的評估，確定需要采取的防雷等級，根據國標GB50057-94(2000年版)中寫明的要求，對直擊雷實行比較好的防護。

2.2 網絡系統和瞬態過電壓保護設計

雷電防護區(LPZ)可以區分為：(1)直擊雷非防護區(LPZ0A)，這里電磁場非常強大，所有的物體都可以遭到直擊雷的襲擊；(2)直擊雷防護區(LPZ0B)，電磁場和上一個區域一樣沒有變化，所有物體基本不遭受雷擊；(3)第一防護區(LPZ1)，對建筑物采取了屏蔽手段，電磁場的強度有所減弱，區域內的物體不會遭到直接雷擊；(4)第二防護區(LPZ2)，電磁波和電磁感應進一步削弱；(5)第一防護區(LPZn )，減小相應的雷電電磁脈沖，對前文的第二防護區的防護水平進一步加強（見圖1)。

圖1 雷電防護區(LPZ)的劃分布局

等電位連接主要是針對計算機機房采取的一種雷擊防護手段，其主要是通過減小雷電襲擊引起的電位差來實施保護。對上文的雷電防護區的區分進行研究可以發現：計算機機房外基本處于沒有防護的狀態，這個范圍內的設施很容易受到損害，風險最高，屬于暴露區，是0區域；依據建筑物內部的結構和計算機安裝的位置，還可以劃分兩個區域，越靠近內部，風險越低。保護區的防護主要依靠安裝的防雷設施和建筑物自身的結構材料構成的屏蔽形成。電流則可以通過建筑物內部的鋼筋實現連接，因此，必須在建筑物內部設置一定的等電位連接點。

2.3 浪涌保護器SPD設計

雷擊電壓的能量是根據不同的級別分別向外排放的(見圖2)。

SPD技術主要是針對雷電襲擊引起的電涌過電壓采用的一種防護措施。連接機房建筑的電源線和通信線應在LPZ0與LPZ1、LPZ1與LPZ2區連接處，還有終端設施，在大樓的前端依據對雷電電磁脈沖進行防護的標準，安裝對電源和通訊網絡信號進行防護的SPD，依據上文的圖標原理安裝不同級別的浪涌保護器SPD。

圖2 雷擊電壓的能量分級泄放

3 防雷裝置運行維護

3.1 在把計算機防護設備安裝完備之后，要對安裝的環節進行檢測并試運行安裝是不是成功，系統和設備是不是可以正常工作。假如發現問題要及時解決，從而確保整個系統的工作狀態正常。

3.2 在雷電多發季節來臨之前，對整個系統展開檢查和維護。

3.3 在每一次雷電來臨之前都要對防雷設施展開檢查，特別是雷雨季節，更是要加強防護。

3.4 整個防護裝置的關鍵部位要每年檢查一次，并且要及時做好記錄。

4 結束語

一個計算機網絡防護措施，想要取得比較好的防護效果，必須要有比較好的防雷設施，另一方面要綜合考慮計算機網絡處于什么樣的環境之中，設計出比較合適的線纜安裝方式、信息屏蔽方式和線路接地方式。總而言之，在對地理環境等一系列因素綜合考慮的基礎上，對雷擊活動規律進行研究和分析的基礎上，對被保護對象可能遇到的雷擊風險進行評估，確定好需要采取什么樣的防雷設施，在對防雷設施進行嚴格分析的基礎上，使用科學的防雷手段，實現安全、經濟和可操作性的防護目標。

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