程控交換設備雷擊事故原因分析

引言：2014年6月8日晚，山東省東營市區內出現雷雨天氣，大約在晚21：20左右，出現兩次強雷電，我局屬單位通信機房內的部分通信網絡隨即出現故障，部分網絡交換設備及計算機受到雷電攻擊，不能正常運行，經過更換設備和及時搶修，內部網絡設備已經恢復正常運行。但是程控交換設備在多次修復中都無法正常工作，經技術人員以及華為公司的技術人員鑒定，CC08交換機設備主機框損壞，MPU主板損壞，多塊功能板損壞，微波充氣設備工作但不顯示數據，初步估算損失較大。

一.雷電與雷電的危害

1.雷電的概念

雷電是自然界雷云之間或雷云與大地之間的一種放電現象。空中的塵埃、冰晶等物質在云層中翻滾運動的時候 ，經過一些復雜過程 ，被分別帶上了正電荷與負電荷。經過運動 ，塵埃凝結大氣中水分形成質量較重的水滴會到達云層的下部（帶負電荷），質量較輕的冰晶物質會到達云層的上部（帶正電荷）。由于異性電荷的不斷積累 ，不同極性的云塊之間電場強度不斷增大 ，當某處的電場強度超過空氣可能承受的擊穿強度時，就形成了云間放電。不同極性的電荷通過一定的電離通道互相中和 ，產生強烈的光和熱 ，就形成“云間放電”（即閃電）。所發出的強光，稱之為“閃”，所發出的熱，使附近的空氣突然膨脹，發出霹靂的轟鳴 ，稱之為“雷”。

1.1雷電的危害簡述

雷電危害可分成直擊雷、雷電感應和雷電波侵入三種。

1.1.1直擊雷

直擊雷是雷電直接擊中人、畜或建筑物產生熱的或機械的破壞 ，造成人、畜傷亡 ，建筑物劈裂和引起火災等危害事故。直接雷擊還會在無避雷設備或避雷設備裝置不完善時 ，發生危險的高電壓、跨步電壓 （ 當雷電流經過接地裝置向地面流散時，接地裝置附近引起的電位分布不均勻 ，如有人、畜在這里走動 ，前后腳所受的電壓相差很大 ，兩腳之間的電壓差就叫做跨步電壓 ）、接觸電壓 （ 人接觸到雷電流經過的地方 ，或接觸到因雷電流引起電感應的金屬物所受到的電壓）而可能引起人身傷亡。目前 ，人們防直擊雷的措施很多 ，比如在建筑物上安裝避雷針、避雷網、避雷帶 ，在高壓輸電線路上方安裝避雷線等 ，進而直擊雷造成的災害已明顯減少。

1.1.2雷電感應

雷電感應是由于附近地區發生雷擊時 ，雷電流的強大電場和磁場變化產生的靜電感應和電磁感應造成的。雷電感應破壞也稱為二次破壞 ，由于雷電流變化梯度很大 ，會產生強大的交變磁場 ，使得周圍的金屬構件產生感應電流 ，這種電流可能向周圍物體放電 ，如附近有可燃物就會引發火災和爆炸 ，而感應到正在聯機的導線上就會對設備產生強烈的破壞性。

1.1.3雷電波侵入

雷電波侵入是指由于架空線路或金屬管道對雷電的傳導的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內，危及人身安全或損壞

設備。

1.1.4雷災的新特點

一般人們對部分設施直擊的防范針對性較強 ，而對感應雷和雷電侵入波的防范卻考慮得不夠全面 ，措施上不盡完善 ，特別是目前大量的通訊系統、家用電器、電腦網絡和工業控制設備等采用集成電路和高靈敏度的電子元器件 ，內部結構的高度集中化 ，使設備耐受過電壓、過電流的能力下降 ，難以承受雷電造成突發的強磁場或雷電波的侵害 ，致使遭受雷擊危害較為普遍。所以，目前造成雷電危害的主要原因就是雷電感應和雷電侵入波。近年來，雷災呈現出新的特點：受災面大大擴展 ，特別容易侵入與高新技術最密切的領域 ，損失和危害程度大大增加 ；尤其通訊計算機網絡精密設備更易遭受雷電破壞 ，輕者可造成計算機終端和通信設備的接口損壞 ，使通信中斷 ，大量信息丟失或無法傳輸 ；嚴重者使網絡主機損壞 ，導致網絡癱瘓，工作無法進行。計算機網絡系統易遭受雷擊損壞的設備有 ：MODEM（調制解調器）、ROUTER（路由器）SWITCH（交換機）HUB、網卡、通信卡、UPS、計算機電源及主板。在今天的信息時代 ，電腦、網絡和通訊設備越來越發達 ，智能化建筑增多 ，電氣化設備對電磁環境的要求越來越高 ，如何才能更有效的避免雷災帶來的損失成為眾多企業的心痛之痛。

二.雷擊事故的原因分析及預防措施

此次雷擊事故給我們造成的經濟損失很大 ，事后我們進行了原因分析 ：

現在設備電器元件是過去元件耐受能力的千萬分之一。電話和程控電話交換機遭雷擊的途徑與電子設備大體相同。

一是直接雷擊，二是雷電波侵入，三是雷電電磁脈沖造成的過電壓和過電流。為此，我們應做好相應的防雷技術措施，其要點是：

2.1做好程控電話交換機（或電話）所在建筑物的直擊雷防護工作，即建筑物應按國際電工委員會標準對建筑物加裝避雷針（網、帶）、 引下線和接地體，高層建筑應加裝均壓環以防止雷電側擊。有些設計人員認為避雷針安得越高越好，殊不知聳立在高層建筑平臺上的鐵塔越高越引雷，而且增加了建筑物的承重和

造價。

2.2合理的綜合布線及接地也是至關重要的。在引進建筑物的所有金屬管線入戶處，應進行等電位連接，在程控交換機房內，所有接地線都要就近與等電位連接帶連接。程控電話交換機的布線是一項專業性很強的工作。布線工作包括程控電話交換機的外線、內線、電力供電線、室內接地線等。中繼線、內線、電力供電線從建筑物外引入建筑物內時，應該直埋或利用地下管道敷設。在重要的場所應該嚴禁這些線路架空入室；進入室內后，不要沿建筑物的外墻引入機房，最好在建筑物的幾何中心位置預留電纜井，并把強、弱電設備的進線分開敷設。

2.3正確選用防雷器件。近幾年，國內外不少廠家都在研究一種反應速度快、過流能力強、殘留電壓低的線路防雷器件，以適應現代化電子設備大量普及應用的需要。人們發現，程控電話交換機的線路保安器在仍然完好的情況下，其所保護的相應的電路板卻被雷電損壞了。這是因為該線路保安器對雷電流的反應速度過慢，不能及時地把雷電流分流入地而導致設備損壞。為了解決這一問題，國內外不少廠家生產了一種以反應速度快的氧化鋅電阻（又稱壓敏電阻）為核心器件組成的線路避雷器，大量應用于程控電話交換機的信號線路和動力供電線路上，使用效果比

較好。