[弱電系統(tǒng)防雷] 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷設(shè)計方案

一、 總則

    1、通信系統(tǒng)電子設(shè)備雷電過電壓及電磁干擾防護，是保護通信線路、設(shè)備及人身安全的重要手段，是確保通信線路、設(shè)備運行必不可缺少的技術(shù)環(huán)節(jié)。

    2、本方案的設(shè)計依據(jù)：

    IEC1312《雷電電磁脈沖的防護》、

    GB50057-2000《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》、

    VDE0675《過電壓保護器》、

    GA173-1998《計算機信息系統(tǒng)防雷保安器》

    GB-50174-93《機房防雷設(shè)計規(guī)范》、

    GB2887-89《計算機場地技術(shù)條件》等。

    二、雷電波入侵計算機網(wǎng)絡(luò)可能途徑：

    1、雷電直接擊中計算機網(wǎng)絡(luò)物理線路

    a. 落雷點為電源高電壓側(cè)，雷電沿供電線路侵入到計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)供電部 分，產(chǎn)生過電流與過電壓造成網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)的UPS電源損壞、斷電、致使整個系統(tǒng)癱瘓。

    b. 雷電直擊網(wǎng)絡(luò)無線通信的天線、沿天饋進入計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，造成通信接口、接收系統(tǒng)、室內(nèi)單元、路由器等網(wǎng)絡(luò)主要通信設(shè)備損壞。

    c. 雷擊網(wǎng)絡(luò)通信有線線路（如光纜、DDN、幀中繼、X25專線、電話線），產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，造成路由器、交換機及前端設(shè)備的損壞。

    2、感應(yīng)過電壓

    a. 回路感應(yīng)過電壓

    由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在建筑物內(nèi)大量布設(shè)各種導(dǎo)體線路（如電源線、數(shù)據(jù)通信線、天饋線），這些線路、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局錯綜復(fù)雜，在建筑物內(nèi)部的不同空間位置上構(gòu)成許多回路，當建筑物遭雷擊或鄰近地區(qū)雷電放電時，將在建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生脈沖暫態(tài)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(yīng)出暫態(tài)過電壓，危及與這回路相連接的電子設(shè)備。

    b.回路感應(yīng)過電壓

     網(wǎng)絡(luò)通信線路上感應(yīng)過電壓分靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)：

    靜電感應(yīng)主要是指架空線路位于雷擊點附近，由雷云團先導(dǎo)通道中充滿電荷，對架空線產(chǎn)生靜電感應(yīng)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(tài)過電壓波。這種波以接近光速向架空線兩側(cè)傳播，侵入線路兩端連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)通信線路上感應(yīng)出過電壓，侵入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，損壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。高強度（30KA雷電流）雷電放電可以對距離雷擊點1km范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，甚至造成系統(tǒng)設(shè)備損壞。據(jù)統(tǒng)計，這種感應(yīng)雷擊事故占計算機雷擊事故的70%。

    c. 耦合與轉(zhuǎn)移過電壓

    雷擊引起暫態(tài)高電壓或過電壓常常可以通過網(wǎng)絡(luò)線路耦舍或轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，造成設(shè)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(tǒng)中各引下線和接地體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備絕緣距離不夠且設(shè)備與避雷系統(tǒng)不共地，將在兩者之間出現(xiàn)很高的電壓，并會發(fā)生放電擊穿，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備嚴重損壞，甚至人身安全。

    4、計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備抗干擾能力分析

    因為計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是由大量的大規(guī)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(shù)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(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸線等途徑將毀壞計算機主板、RS-232口、多功能卡、網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shè)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(shè)備，抗干擾能力較弱。當雷電擊中房頂?shù)谋芾讕?，雷電流流?jīng)建筑物結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的柱筋（引下線）泄放入地時，在引下線周圍會產(chǎn)生較強的交變磁場，在這個交變磁場影響下，電子設(shè)備內(nèi)部電路受感應(yīng)而產(chǎn)生高電壓，擊穿電子元件及集成電路。

    1、電源、網(wǎng)絡(luò)的布線不合理。對電源線、網(wǎng)絡(luò)線路沒有作屏蔽接地，當發(fā)生雷擊時，電源線和網(wǎng)線很容易受雷擊或感應(yīng)雷電電磁脈沖，這些雷電電磁脈沖沿電源線、網(wǎng)絡(luò)線傳至交換機、微波設(shè)備，并將其損壞。

    2、寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備, 微波設(shè)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(wǎng)絡(luò)、微波設(shè)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(fù)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(diào)整交換機的擺放位置。盡量遠離建筑物的結(jié)構(gòu)柱和外墻，減少雷電脈沖對設(shè)備的損害。

    3、調(diào)整布線，電源線和信號線盡可能避免沿建筑物的結(jié)構(gòu)柱和外墻敷設(shè)，并對電源線和信號線進行屏蔽敷設(shè)。

    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(yīng)在不同使用范圍內(nèi)選用不同性能的SPD。在選用電源SPD時要考慮供電系統(tǒng)制式、額定電壓等因素。對于信號SPD在選型時應(yīng)考慮SPD與電子設(shè)備的相容性。

    b SPD保護必須是多級的 ，例如對機房電子設(shè)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(guī)范時，應(yīng)在兩級SPD之間采用適當退耦措施。

    d 建在城市、郊區(qū)、山區(qū)不同環(huán)境下的機房，設(shè)計選用過壓型SPD時，考慮網(wǎng)點供電電源不穩(wěn)定因素，選用合適工作電壓的SPD。

    e 信號SPD應(yīng)滿足信號傳輸帶率、工作電平、網(wǎng)絡(luò)類型的需要，同時接口應(yīng)與設(shè)備兼容。

    f 正確的安裝才能達到預(yù)期的效果。SPD的安裝應(yīng)嚴格依據(jù)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(shè)在計算機房的電源開關(guān)處，型號：HD-D220C-XS40，其特點避雷器對感應(yīng)雷產(chǎn)生的過電壓進行限壓，特別適合各小型網(wǎng)絡(luò)交換機的電源保護。第三級分別設(shè)在各交換機、服務(wù)器的電源開關(guān)處，型號：HD-D220CZ。

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

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