淺談防雷在信息網絡中的應用

戴紅安

中圖分類號：TN95 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2009）0110035-01

在電力系統中，防雷是工程中非常重要的一項內容，各種規程、標準都對接地做出非常明確的強制性要求。但是，在信息化高速發達的現代，網絡、通信在我們的工作和生活中占據越來越重要的位置，而它的防雷卻經常被忽略，這種安全隱患會比電力系統忽略防雷帶來更大的損失，雷擊的后果往往直接導致設備損壞、網絡、通信中斷，這種損失在特定條件下往往是不可估量的。

筆者先后從事了電力系統和網絡管理的工作，對于信息系統的防雷的重要性有深切體會。2005的夏季，一次雷擊造成筆者所在單位共損壞網絡交換機4臺、網卡8個、顯示器1臺、光纖收發器6只、多業務交換機板卡5塊……。這些直接導致網絡和通信服務中斷，職工工作受限，如果此時正在進行視頻會議、遠程控制、網絡交易、電話求援等重要活動，產生的后果將無法想像。為此，筆者結合自身工作經驗簡述一下防雷在信息系統中應用。

一、信息系統防雷接地的基本知識

雷擊可以產生不同的破壞形式，國際電工委員會已將雷電災害稱為“電子時代的一大公害”，雷擊、感應雷擊、電源尖波等瞬間過電壓已成為破壞電子設備的罪魁禍首。現代社會的電子設備已步入以大規模集成電路為主的格局。芯片越來越小、功能越來越強，而整體耐過電壓、耐過電流的水平直線下降，因而對浪涌電壓（SURGE）的防護要求也越來越高了。從大量的通信設備雷擊事例中分析，專家們認為：由雷電感應和雷電波侵入造成的雷電電磁脈沖（LEMP）是通信設備損壞的主要原因。

二、信息系統防雷的設置

信息系統的防雷必須比電力系統的防雷做的更全面、更細致，因為偶爾的尖峰脈沖都可能導致電子設備的癱瘓。正因為網絡防雷的特殊性，我們可以把防雷工作細分為三個層次。

1．建筑物防雷

建筑物防雷設施包括對直擊雷、側擊雷和感應雷的防護三大部分，直擊雷是雷電擊中建筑物的天面部分；側擊雷是指雷電擊中建筑物的天面以下部分，地面以上的部分；直擊雷、側擊雷防護設施主要是保護建筑物本身不受損害，以及減弱雷擊時巨大的雷電流沿建筑物泄入大地時，對建筑物內部空間產生的各種影響；感應雷則是當雷云發生自閃，云際閃，云地閃時，在進入建筑物的各類金屬管，線上產生的雷電脈沖，感應雷的防護設施是對這種雷電脈沖起限制作用，從而保護建筑物內各類電器設備的安全。

建筑物防雷系統是由避雷針、避雷網（帶）或混合組成的接閃器，主體結構的柱、梁、板鋼筋或外接引下線組成的引下裝置，及利用基礎自然接地體（樁基、地梁、承臺或底板鋼筋）或人工接地體組成的接地裝置合成，整個建筑形成一個法拉第籠，將雷電流引入大地。這樣可以有效的防止雷擊損害建筑物并大大降低了雷直接擊中網絡傳輸線和網絡設備及電源線的可能性，一定程度上起到了網絡防雷的作用。

裝有避雷針、避雷網的建筑物，可以避免遭雷擊損壞，對建筑物的防雷有很好的作用，但是雷擊通過避雷針的地線從建筑物頂端流入大地或附近發生雷擊的時候，會產生很強的電場，一旦您的網絡線、電源輸入線、電話線或其它電子設備感應到瞬間高壓時，避雷針就無能為力了。

2．電源防雷

電源防雷的主要作用是防止雷擊過電壓從電源供入端進入設備，保障設備以及數據傳輸暢通無阻。

首先變配電設備需要安裝防雷裝置，這一點一般來講無需另外考慮，通常的變配電設備都已安裝。其次，普通插座的接地端要接地，這點是經常被忽視的，在安裝布線時，經常為了省事、或為了節省材料，都沒有預留地線。地線的好壞不但直接影響著電源防雷器的效能而且還影響到后面要講到的信號防雷器的效能。因為雷擊而造成的各種形式的破壞性的能量幾乎都是通過地線釋放的，所以，要防雷做好地線是關鍵。還有一點需要注意的是，有些設備配備的是兩眼插座，或配備了三眼插座，卻沒有接地線，這種情況可以將設備外殼通過饋線連接至接地網。最后也是最重要的就是安裝電源防雷器。電源防雷器的作用是使電壓維持在一定的范圍之內，其作用與穩壓電源的作用有點接近，但有著本質的區別。雷擊所造成的瞬間電源高壓能通過電源防雷器轉化電流的形式通過地線釋放到大地中，使電源電壓在極短的時間內降到設備可接受的程度。

3．信號防雷

雖然在建筑物和電源上安裝了防雷保護裝置，由于雷擊發生時通信線路（如雙絞線）感應到過電壓，會影響網絡的正常運行甚至徹底破壞網絡設備，使網絡陷入癱瘓。雷擊發生時產生巨大的瞬變電磁場，在1公里范圍內的金屬環路，如網絡金屬連線等會感應到的極強的感應雷擊；另外當電源線或通信線路傳輸過來雷擊電壓時，或感容性負載（如空調機）正常啟動關機時也會產生相應的大小不等的感應過電壓；還有建筑物的地線系統在瀉放雷擊時，也會產生強大的瞬變電流，對于網絡傳輸線路來說，所感應的過電壓已經足可以一次性破壞網絡。即使是不是特別高的電壓，不能夠一次性破壞設備，但是每一次的過壓沖擊都加速了網絡設備的老化，影響數據的傳輸和存儲，甚至當機。

信息傳輸網絡主要使用的是光纖、雙絞線、同軸電纜、電話線、音視頻線等。光纖不需要特別的防雷措施，但有一點要注意的是：若室外的鎧裝光纖是架空的，那么需要將光纖的金屬部分接地。而雙絞線以太網是目前應用最多的方式，由于雙絞線屏蔽效果較差，因此感應雷擊的可能性比較大，對于跨越建筑物或房間、接近窗口或在室外的雙絞線和網絡設備之間均需安裝RJ10M/100M信號防雷器，以防止雙絞線引入的過電壓損壞與之相連的網絡設備。而同軸電纜、電話線、音視頻線等也有專門對應的防雷器。有些公司的方案中可能會推薦在主設備端安裝信號防雷器，這種方式的缺點是：由于局部的保護會在雷擊來臨時造成整個網絡的電位不平衡，導致雷擊通過中間設備向裝有信號防雷器的地點釋放，可能會造成雷擊點到網絡防雷器間的所有設備損壞。室外的信號電纜盡量采用埋地布線的方法，并采取屏蔽處理，比如使用金屬管布設，將金屬管可靠接地。

三、其他需要注意的地方

等電位網宜采用M形網絡，各設備的直流地以最短的距離與等電位網相連接。防止在雷擊發生時因感應電壓的不平衡造成的電流對設備造成損害。另外，對設備進行屏蔽處理也是一個很不錯的方法。除了信號線和電源線外，機房也應作屏蔽處理，具體可以把金屬門窗、天花龍骨和防靜電專用地板接地，使整個機房電位分布均勻，內部的工作人員和設備會得到較好的屏蔽保護。

總之，信息系統的防雷方案必須綜合考慮，從雷擊各個可能引入途徑進行保護，因此首先是對建筑物整體進行防雷處理，其次對電源做好系統防護，再對接入網絡的所有線路進行分析，并根據實際情況安裝足夠的信號防雷器。僅僅做到這些也并不是就萬無一失了，接地系統、等電位系統、屏蔽系統的完善也很重要。通過上述的處理，我們可以將雷擊的可能性降到最低，最大限度保護設備的安全，保障信息系統正常運轉。