众所周知,我市地处亚热带边缘,当雨季来临的时候,雷电对居民的生产和生活造成了很大的影响。近年来,随着气候的不断变化,我市的“雷公”也日益猖獗,无论是单位还是个人的计算机系统都因遭到雷电的袭击而被破坏。随着每年雷阵雨高发期的到来,雷雨交加后,雷击电器事件也随之进入了频发阶段,使正常使用的家用电器、网络设备及电脑设备等瞬间遭到破坏,损失巨大。尤其是网吧、零售业以及所有以网络进行经营的企业,由于雷击网络而导致的营业中止或联络中断,更造成了不可估量的损失。下面,就多年来从事防雷工作的经验,结合实际情况,对雷电入侵计算机网络系统的主要途径和防护措施作详细地介绍。
一、雷电入侵计算机网络系统的方式和主要途径
(一)、雷电侵害计算机网络有两种方式:直击雷侵害和闪电感应侵害。
1、直击雷侵害。闪击直接击于建(构)筑物、其他物体、大地或外部防雷装置上,产生电效应、热效应和机械力者称为直击雷。直击雷击中建筑物,会产生强大的雷电流,如果电压分布不均会产生局部高电位,对周围电子设备形成高电位反击,击毁建筑物,损坏设备,甚至造成人员伤亡。
2、闪电放电时,在附近导体上产生的雷电静电感应和雷电电磁感应,它可能使金属部件之间产生火花放电,称为闪电感应。闪电感应一般由电磁感应产生,通过电力线路,信号馈线感应雷电压入侵计算机网络系统,从而造成网络系统设备的大面积损坏。
(二)、雷电对计算机网络系统的入侵主要有以下三个途径:
1、由交流电源供电线路入侵。计算机系统的电源由室外架空电力线路输入室内,架空电力线路可能遭受直击雷和闪电感应;直击雷击中高压电力线路,经过变压器耦合到380V低压侧,入侵计算机供电设备;另外,低压线路也可能被直击雷击中或感应出雷电过电压。在220V电源线上出现的雷电过电压平均可达10000V,这样,就严重地破坏计算机网络系统。
2、由计算机通信线路入侵。据统计,由计算机通信线路入侵,通常分为以下三种情况。
第一种情况,当地面突出物遭直击雷打击时,强雷电压将邻近的土壤击穿,雷电流直接入侵到电缆外皮,进而击穿外皮,形成高压入侵线路。
第二种情况,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,从而通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿着通信线路传播,涉及面广,危害范围大。
第三种情况,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,当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。
二、雷电入侵计算机网络系统的防护措施
(一)直击雷的防护
1、对直击雷进行防护的作用
直击雷防护是保护建筑物本身不受雷电损害,减弱雷击时巨大的雷电流沿着建筑物泄入大地时,对建筑物内部空间产生的各种影响。计算机网络机房防避直击雷,原因有以下三点:首先,当雷击发生时,在很大的范围内产生危险过电压,造成线路上设备的损坏;其次,当直击雷击中机房的建筑物时,会产生很强的雷电流,如果建筑物无防雷设施,那么,强大的雷电流无法及时泄入大地,这样,对建筑物内的所有设备和人身安全造成了极大的威胁;再次,由于强大的直击雷电流,促使机房建筑物的地电位升高至几万伏乃至几十万伏,从而通过电力系统和信号电缆的接地点反馈到机房,直接破坏接在电网和通信网络上的计算机设备。
2、防直击雷的措施
防直击雷措施包括接闪装置(接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件等)、引下线和接地装置三大部分。它的设计要求应符合GB/T21431-2008《建筑物防雷装置检测技术规范》、GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》和其它规范的要求。
(1)接闪装置。接闪装置就是接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件等,接闪就是让在一定程度范围内出现的闪电放电,不能任意地选择放电通道,只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道,将雷电能量泄放到大地中去。为了降低建筑被雷击的概率,宜优先采用接闪网作为建筑物的接闪器,接闪网的网格尺寸应该按照规定的标准制作(不大于10mX10m)。在实际操作中,将接闪网与接闪杆进行可靠地连接后,测算具体的数值是否符合标准;如果屋面有天线,则可在局部加装接闪杆进行了保护,这样,接闪器的高度符合规定的标准,从而降低了建筑物的雷击概率。
(2)引下线。根据规范要求,引下线一般采用圆钢或扁钢,应沿建筑物外墙敷设,将引下线的上端与接闪器相连,下端与接地装置连接,并应避免弯曲,经最短途径接地。其作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置,它的粗细和数量直接影响分流效果,引下线多,每根引下线通过的雷电流就小,其感应范围就小。
(3)接地装置。良好的接地能有效地泄放雷电能量,降低引下线上的电压,避免发生反击。接地就是让已经进入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地,而不能让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用。对高层建筑来说,建筑物除了要有防直击雷措施外,还要有侧击雷的防护措施,并应符合以上规范的要求。
(二)闪电感应的防护
闪电感应的防护措施是对雷云发生自闪、云际闪、云地闪时,在进入建筑物的各类金属管、线上所产生雷电脉冲起限制作用,从而更好地保护建筑物内人员及各种电气设备的安全。其所采取的措施除要有良好的接地、布线系统、屏蔽措施和安全距离外,还要按照供电线路,电源线、信号线、通信线及馈线等情况,相应地安装安装电涌保护器。
1、电源系统安装电涌保护器
在供电线路上安装电涌保护器(SPD),目的是为了将线路上的电压限制在一个安全的水平。通常,我们需要采取三级防护措施。
电源一级:将雷击产生的过电流通过此级电涌保护器瞬间泄放入地,并将瞬间过电压限制在2.5KV以下。
电源二级:对第一级电涌保护器泄放后的线路残压进一步抑制,使瞬间过电压限制在1.8KV以下,确保一般用电设备的安全。
电源三级:在重要设备(如服务器、交换机等)的前端安装带精细保护和噪声抑制电路的电涌保护器,将残压进一步限制在0.9KV以下。此外,它还具有吸收非雷击导致的操作过电压的作用。
2、通信线路安装电涌保护器
为了避免因通信电缆引入雷电侵害的可能性,通常采用的技术是在电缆接入网络通信设备前,接入信号电涌保护器(信号SPD),即在链路中串入一个瞬态过电压保护器,防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压,阻断过电压及雷电波的侵入,尽可能降低雷电对系统设备的冲击。由于信号电涌保护器串接在通信线路中,所以,信号电涌保护器除了满足防雷性能特征外,还必须满足信号传输带宽的要求。因而,选择相关防雷产品时,应充分考虑防雷性能指标及网络带宽、传输损耗及接口类型等网络性能指标。
3、屏蔽、等电位连接、接地和综合布线、安全距离
等电位连接的目的,在于减小需要防雷的空间内,各金属物与各系统之间的电位差。根据国家颁布的相关标准,防雷保护地、防静电地、及电气设备工作地等应共地使用。机房门窗和设备外壳的电位连接端子盒、所有穿越防雷区界面的金属物和系统,均应就近与等电位连接带(网)相连,确保机房内各接地线间的电位均衡,同时,还可以及时泄放聚集在地板表面和设备外壳上的静电电荷。
综合布线的主要任务是将电源线、信号线分槽布置,减少线间交叉和冗余信息点。电源线、信号线置于屏蔽槽内,屏蔽槽两端接地。各线缆屏蔽层两端应同时接地,当系统要求单端接地时,须进行二次屏蔽处理。(所谓屏蔽,是指采用屏蔽电缆,利用各种人工的屏蔽箱盒、法拉第屏蔽笼、钢筋结构等和各种可以利用的自然屏蔽体来阻挡、衰减施加在微电子上的电磁干扰和过电压能量。)在摆放电器设备和为电器设备布线的时候,要尽量远离建筑物的外墙及结构柱子,离外墙应保持1米的安全距离,或者摆放在建筑物的中心位置。
结束语
雷电所产生的强大雷电流,对计算机网络系统造成了破坏性的损害。只要我们根据实际情况,全面系统地做好机房内、外的防雷措施,定期对防护系统进行检测,及时处理安全隐患,就能有力地减轻甚至避免雷电对计算机网络系统的损害,保障计算机系统的安全运行。
参考文献:
1.《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
2.《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
3.《电子信息系统机房设计规范》GB50174-200
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