計算機網絡與弱電設備的雷擊災害對策分析

【摘要】雷電作為一種常規自然現象，在電子技術尤其是微電子技術產生之前，大多局限于由直接雷擊造成的大電流危害。近幾十年來，隨著國際微電子技術行業的突飛猛進發展，計算機網絡通訊類的微功耗、弱電產品在全世界范圍內迅速普及，核心芯片的標準工作電壓也一降再降，對于空間電磁環境的變化以及供電環境電源擾動的承受能力也越來越弱，由此因雷電的電磁效應以及供電線路電浪涌造成的弱電設備損壞問題也漸漸的突顯出來，可以說基本占據了雷電災害的絕大部分比重。

【關鍵詞】計算機網絡；弱電；雷擊；對策

1、雷電機理分析

雷電又稱閃電是一種常規自然大氣環境中的超強、超長放電現象，其對地閃電的峰值電流一般為幾萬至十幾萬安培，峰值功率高達1 億千瓦，放電范圍一般長達數公里甚至數十公里。據美國國家氣象局統計，全球每時每刻都存在著約 2000 個以上的雷暴氣象活動，每秒鐘都會有100 次以上的閃電發生，其中95%的閃電都是云云放電。放電瞬間，在其放電通路上會迅速形成強加熱效應，使其通過的大氣溫度驟然上升至 3 萬度以上，雷電交加、電閃雷鳴。雷電能量最終以熱能、機械能（沖擊波、聲波）、電磁能（包括光能）的形式得以釋放，其中真正在地面消耗的只是其龐大能量中的一小部分。

2、計算機網絡弱電設備雷擊災害途徑分析

對于雷擊侵入計算機網絡系統造成危害的渠道分析主要由雷擊作用于建筑物的以下三種情況來分別進行。

2.1當雷擊直接擊中建筑物時，建筑物外部避雷設施接閃，雷擊能量在建筑物內各系統的大致分布情況如下：第一，屋頂避雷針遭受直接雷擊接閃，雷擊能量的 50%經由避雷針引下線瀉放入地；第二，電源供電線路在遠端遭受直接或感應雷擊，雷電能量的40%沿供電線路進入建筑內用電設備；第三。網絡數據線路在遠端遭受直接或感應雷擊，雷擊能量的40%沿通訊線路進入設備；第四，有線通訊線路在遠端遭受直接或感應雷擊，雷擊能量的40%沿網絡線路進入設備。

2.2雷擊發生在 1000 米范圍內時雷擊能量以電磁感應過電壓的形式侵入。第一，建筑物內的電源回路感應雷擊電磁脈沖輻射，進入設備；第二，建筑物內的通訊線路感應雷擊電磁脈沖輻射，進入設備；第三，建筑物內的網絡線路感應雷擊電磁脈沖輻射，進入設備。

2.3建筑物、附近的避雷針遭受雷擊或雷擊直接擊中附近樹或地面時，雷擊由接地線以地電位反擊的形式引入設備。

2.4直接雷擊能量在建筑各系統中的分配。據CCITT測試在雷電擊中建筑物時，雷電中將近50%的能量由避雷針、帶、網的地下引線等的外部避雷設施泄放到大地，另外還有接近40%的能量將通過建筑物的供電系統分流，還有5%左右的能量通過建筑物的計算機、電話、有線電視等通信網絡線纜分流，其余的雷擊能量通過建筑物的其他金屬管道（供水、供暖、燃氣）纜線分流。這里的能量分配比例會隨著建筑物內的布線狀況和管線分布情況而變化。

2.5雷擊災害入侵形式總結。綜合考慮以上各類雷擊作用情況，總結雷擊災害的入侵形式，雷擊防護措施可針對如下三個方面進行：直擊雷擊、感應雷擊和雷電過電壓侵入、地電位反擊。

3、計算機網絡弱電設備雷擊分類防護措施

3.1對于外部直擊雷擊的防護。直擊雷發生的幾率雖然比較小，但是直擊雷的能量占總雷擊能量的絕對比例，所以做好防直擊雷的工作是雷擊防護系統的首要環節，直擊雷擊的防護主要依靠在建筑物屋頂安裝鋪設避雷針、避雷帶和避雷網，引導擊中建筑物的雷擊能量瀉放入地，在這里直擊雷防護的關鍵就是避雷接地的質量了，在國標中規定計算機網絡設備所在的建筑物避雷引下線接地的接地電阻值要小于 1 歐姆。直擊雷特征波形為 10/350uS。

3.2對于內部感應雷擊、雷電過電壓侵入的防護。感應雷及雷電過電壓侵入能量的大小隨雷擊距離、建筑物屏蔽情況等因素而不同，對它的防護主要從電力線路和信號線路兩方面同時進行。電力線路采用浪涌保護器實行三級保護，逐級瀉放雷擊能量直到符合設備安全工作標準。信號線路采用專用線路防雷器進行端口浪涌過電壓保護。

3.3對于地電位反擊的防護。地電位反擊是指在被保護建筑鄰近建筑物的避雷針或鄰近大樹遭受直擊雷擊時，其避雷接地（或大樹）瀉放大量雷擊能量入地，在其避雷接地附近地面形成巨大跨步電壓，若兩建筑的接地在 20 米以內時則易形成地電位反擊，危害設備。對地電位反擊的防護措施是對兩鄰近且距離小于 20 米的線路接地用等電位連接器做等電位連接。

3.4對于機房進行電磁屏蔽。為了更進一步降低電磁環境對于網絡設備的干擾，更好的保護網絡設備，對于機房進行一定程度上的電磁屏蔽是相當必要的。這可以從以下三個方面著手：首先可以在機房選址時對這一問題作好考慮，一般而言建筑物的頂樓和底樓的電磁環境是最糟糕的，所以在機房選址時最好避開頂樓和底樓，另外也要避免將機房選擇在靠外墻近的房間。其次在機房內設備的擺放位置也有一定的要求，設備最好盡量遠離外墻和窗戶，因為現在一般建筑都有一定的金屬含量，可以在一定程度上緩解由于電磁環境擾動造成的危害，離窗戶距離越遠的地方受電磁擾動影響越小。在機房內布置電磁屏蔽網，加強機房設備的電磁屏蔽。目前主要是從防靜電地板下作工作，增設等電位地網。我認為這種屏蔽措施不全面，應該考慮全方位的金屬屏蔽，但是在設計施工中可能困難比較大，建議在建筑設計之初給予充分考慮，避免追加工程時的現場施工難度。

4、結語

由于雷擊發生的隨機性比較強，所以防雷在很大一定程度上可以說是一項未雨綢繆、防患于未然的工作，所以對于雷擊災害的防范意識往往起決定作用。而且隨著微電子技術的高速發展，雷擊導致的電磁干擾對于網絡產品這一類的弱電設備的威脅只會越來越大，如果不能真正對這個問題給予充分重視的話，一旦發生雷擊災害，那必將會造成大面積，大范圍的網絡災難，數據災難，在信息網絡技術應用越來越深入的今天，由此而造成的損失和影響將會是不可估量的。

【參考文獻】

[1]黃輝. 智能建筑網絡系統弱電設計[J]. 中國高新技術企業，2011，（09）：116-117.

[2]王巍，李輝. 淺談計算機網絡安全相關問題[J]. 成人教育，2011，（07）：74-75.

[3]張維星. 計算機網絡防雷技術研究[J]. 唐山師范學院學報，2006，（02）：32-35.