[弱电系统防雷] 计算机网络系统防雷设计方案

一、 总则

    1、通信系统电子设备雷电过电压及电磁干扰防护，是保护通信线路、设备及人身安全的重要手段，是确保通信线路、设备运行必不可缺少的技术环节。

    2、本方案的设计依据：

    IEC1312《雷电电磁脉冲的防护》、

    GB50057-2000《建筑物防雷设计规范》、

    VDE0675《过电压保护器》、

    GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》

    GB-50174-93《机房防雷设计规范》、

    GB2887-89《计算机场地技术条件》等。

    二、雷电波入侵计算机网络可能途径：

    1、雷电直接击中计算机网络物理线路

    a. 落雷点为电源高电压侧，雷电沿供电线路侵入到计算机网络系统供电部 分，产生过电流与过电压造成网络供电系统的UPS电源损坏、断电、致使整个系统瘫痪。

    b. 雷电直击网络无线通信的天线、沿天馈进入计算机网络系统，造成通信接口、接收系统、室内单元、路由器等网络主要通信设备损坏。

    c. 雷击网络通信有线线路（如光缆、DDN、帧中继、X25专线、电话线），产生强大的机械力，猛烈的冲击波，炽热的高温使通信线路损坏；过电压过电流沿通信有线线路侵入到网络系统内，造成路由器、交换机及前端设备的损坏。

    2、感应过电压

    a. 回路感应过电压

    由于网络系统在建筑物内大量布设各种导体线路（如电源线、数据通信线、天馈线），这些线路、网络结构布局错综复杂，在建筑物内部的不同空间位置上构成许多回路，当建筑物遭雷击或邻近地区雷电放电时，将在建筑物内部空间产生脉冲暂态磁场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，将在回路中感应出暂态过电压，危及与这回路相连接的电子设备。

    b.回路感应过电压

     网络通信线路上感应过电压分静电感应与电磁感应：

    静电感应主要是指架空线路位于雷击点附近，由雷云团先导通道中充满电荷，对架空线产生静电感应作用累积大量相反电荷，当雷云主放电开始，雷云中电荷迅速中和，从而使架空线上原先被束缚的电荷迅速释放，形成暂态过电压波。这种波以接近光速向架空线两侧传播，侵入线路两端连接的网络设备将其损坏。

    当雷电直接击在避雷针避雷带上时，由于雷电流幅值大，波头陡度高，在雷电流的通道附近产生一个很强的瞬变磁场。这强大的磁场将直接在电源线或网络通信线路上感应出过电压，侵入到网络系统中，损坏网络设备。高强度（30KA雷电流）雷电放电可以对距离雷击点1km范围内网络系统产生影响，甚至造成系统设备损坏。据统计，这种感应雷击事故占计算机雷击事故的70%。

    c. 耦合与转移过电压

    雷击引起暂态高电压或过电压常常可以通过网络线路耦舍或转移到网络设备上，造成设备的损坏。

    3、雷击地电位抬高入侵

    建筑物在遭受直接雷击时，雷电流将沿建筑物防雷系统中各引下线和接地体网络设备绝缘距离不够且设备与避雷系统不共地，将在两者之间出现很高的电压，并会发生放电击穿，导致网络设备严重损坏，甚至人身安全。

    4、计算机网络设备抗干扰能力分析

    因为计算机及网络设备是由大量的大规模集成电路组成，其抗干扰能力弱，成虽采取了许多抗干扰措施，对低能量干扰比较有效，但对雷电电磁脉冲生成的过电压过电流技术比较薄弱，对浪涌或雷电磁脉冲特别敏感，仅十几伏的电压就可通过电源系统、数据传输线等途径将毁坏计算机主板、RS-232口、多功能卡、网络设备。

    三、雷害分析

    1、电源接地存在缺陷。计算机房的地线是一楼铺设到七楼的计算机房,作为计算机单独接地。地线过长,对雷电的起不到很好的泄流作用。

    2、交换机机属于弱电设备，抗干扰能力较弱。当雷电击中房顶的避雷带，雷电流流经建筑物结构柱内的柱筋（引下线）泄放入地时，在引下线周围会产生较强的交变磁场，在这个交变磁场影响下，电子设备内部电路受感应而产生高电压，击穿电子元件及集成电路。

    1、电源、网络的布线不合理。对电源线、网络线路没有作屏蔽接地，当发生雷击时，电源线和网线很容易受雷击或感应雷电电磁脉冲，这些雷电电磁脉冲沿电源线、网络线传至交换机、微波设备，并将其损坏。

    2、宽带网络设备, 微波设备等均没有安装避雷器作防雷保护。

    上述几点都是计算机网络、微波设备比较容易受雷击影响的原因。。

    四、实施综合防雷方案

    1、将计算机房的地线与大楼柱筋重复接地,形成共用接地，使地线更好地泄流。将机房的防静电地板、机柜接地。

    2、调整交换机的摆放位置。尽量远离建筑物的结构柱和外墙，减少雷电脉冲对设备的损害。

    3、调整布线，电源线和信号线尽可能避免沿建筑物的结构柱和外墙敷设，并对电源线和信号线进行屏蔽敷设。

    4、安装电源和信号避雷器 :

    (1)选用和使用SPD注意事项简介：

    a 应在不同使用范围内选用不同性能的SPD。在选用电源SPD时要考虑供电系统制式、额定电压等因素。对于信号SPD在选型时应考虑SPD与电子设备的相容性。

    b SPD保护必须是多级的 ，例如对机房电子设备电源部分雷电保护而言， 至少泄流型SPD与限压型SPD前后两级进行保护。

    c 为各级SPD之间做到有效配合，当两级SPD之间电源线或通讯线距离未达规范时，应在两级SPD之间采用适当退耦措施。

    d 建在城市、郊区、山区不同环境下的机房，设计选用过压型SPD时，考虑网点供电电源不稳定因素，选用合适工作电压的SPD。

    e 信号SPD应满足信号传输带率、工作电平、网络类型的需要，同时接口应与设备兼容。

    f 正确的安装才能达到预期的效果。SPD的安装应严格依据厂方提供的要求安装。

    (2)电源方面采用三级分流限压措施，将雷电流对电源的影响降至最低。第一级大楼的总配电房处。型号：HD-D380B-XL80，其特点通流容量大、抗干扰能力强、残压低。第二级设在计算机房的电源开关处，型号：HD-D220C-XS40，其特点避雷器对感应雷产生的过电压进行限压，特别适合各小型网络交换机的电源保护。第三级分别设在各交换机、服务器的电源开关处，型号：HD-D220CZ。

    (3)信号方面，在交换机到终端和级联端口分别安装电脑网络避雷器，型号：HD-XNET-RJ45/4，其特点插入损耗低，响应时间快，速率可达100M以上，充分考虑未来的网络发展空间。

    (4)微波设备安装同轴电缆避雷器，型号：HD-T1800，防止感应雷从微波天线侵入。