闪电对计算机或网络设备的威胁,计算机网络的雷电防护

闪电对计算机或网络设备的威胁,计算机网络的雷电防护_计算机网络

摘?要雷电对计算机网络稳定性造成了很多的危害。雷电主要通过电源线、网络线和接地反击的途径来侵入设备，造成设备损坏。如何来确保设备的安全，本文从网络系统的防护、网络线路的防护、及其防雷工程中需要特别考虑过电压防护几个方面提出了防护措施。

关键词计算机网络；雷电；防护措施

中图分类号 S42 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0178-01

计算机网络通讯的普及给人们生活、工作带来前所未有的改变，如果计算机网络中断，我们现在很多部门无法正常运转，我们的生活也将不再这么丰富多彩。

由于计算机及网络设备是由大量的集成电路组成。每一块芯片上集成了十几万个元气件，它所需的工作电流只有几微安，它所能承受的最大击穿电压为几十伏。集成电路芯片在10-7焦耳能量冲击下就出现损坏。虽然设备厂家也采取了许多抗干扰措施，但是这些措施也只能对低能量干扰比较有效，对雷电生成的过电流就显得非常薄弱。

雷电在放电过程中，峰值电流都非常的大，有些在50KA以上，波形为10/350μs，也就是说电流上升时间仅为几个μs，闪电通道上端与大地之间电位差一般为107～109V。因此，雷电放电产生强大的电磁辐射会在线路上产生过电压过电流并通过输电线、通信线、接受天线和空间辐射等途径侵入到计算机网络系统，严重威胁到计算机网络系统的正常工作和安全运行。

1 雷电对网络系统的威胁

1.1 几种雷电对线路干扰的途径

1)雷云对地面放电(叫做地闪)或雷云之间放电(云闪)时，会产生瞬变的雷击电磁脉冲，金属线路就会感应出上千伏的过电压，瞬间过电流就会击坏与线路相连的微电子设备，并通过与设备相连线路侵入到其他设备。这种由雷击电磁脉冲在线路上感应出来的过电压，涉及面广、危害大。

2)当地面遭到雷电直接放电时，强大的雷电流将雷击点附近土壤击穿，雷电流会在电缆外皮和内部金属线上形成高电压，进而击穿外皮，使高压直接侵入线路。

3)如一线路带有雷电流时，与其相邻并平行铺设的其他线路会感应出过电压，危害相应的连接设备。

4)电源的高压送配电网在电力输入变压器前可能已遭受直击雷和雷电感应，经过变压器耦合到低压配电线路入侵机房供电

设备。

由于云地闪电击在在建筑物上或在建筑物附近时，雷电流通过引下线流入接地体，在接地体上会发生几十千伏至几百千伏的高电压，这种形式的高电位可通过配电线路中的零线、保护接地和综合布线中的接地线，以脉冲波的形式侵入室内，并沿着导线传播，殃及更大的范围。

另外低压配电线路也可能被直击雷击中或感应出雷电过电压，在低压配电线路上出现的雷电过电压，对网络系统也可构成毁灭性打击。

1.2 雷电流通过接地体的高电位反击入侵设备

雷电击中建筑物避雷设施时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地。会对附近其他电子设备接地体产生高压地电位反击。

1.3 过电压对设备的影响

过电压包括在大型设备开关过程中形成的投切过电压、静电放电时产生的静电过电压以及雷电放电时形成的雷击过电压。

它们以电流耦合或者电感以及电容耦合方式，并且借助于放射或者电波影响，通过相连的供电线路、数据线路进入设备。

2 网络的雷电防护措施

2.1 网络系统设计施工时应注意的防护措施

电源线路要尽量埋地穿管引入，并安装相应的保护水平的防雷器。空调等大功率设备用电线路和网络设备线路分离。网络设备最好采用UPS不间断电源供电。信号线布线要合理，尽量减少大的闭合环，室内长的网线改为光缆或采用屏蔽线，室外线路采用光纤，并作好接口的过电压保护。在防雷设计时，要搞清楚线路的敷设情况，进行分区分级防护。还要掌握被保护设备的耐过电压(电流)水平，匹配相应残压标准的防雷器进行保护，还应该考虑产品残压和线路感应电压、反射波电压总和应低于设备的耐冲击水平，才能达到有效的保护。

2.2 通信光缆防雷措施

1)光纤遭受雷击的方式主要有两种：光纤内部金属加强筋和地面产生高电压击穿光纤。光纤设备遭受雷击。

2)针对光缆的防雷措施。①采用光缆接头处金属构件接地处理，接头处将缆内金属物件短接为一体，以均衡电位，防止接头处产生电弧放电。②对于光端机和放大器等做好电源的可靠防雷，并有效接地。

2.3 网络线路防雷措施

建立有效的过压保护系统有二种基本可能性：绝对的电位隔离，杜绝任何影响，或者在所有带电和不带电的设备部件之间采取彻底的电位均衡措施。

不论是电位隔离还是电位均衡，两种措施都只能在全面实施的情况下才起作用。如果还必须抗御感性和容性影响，绝对电位隔离实际上是不可能做到的。

全面对进入设备的供电线路和网络线进行通过匹配的防雷器进行有效的电位均衡措施能有效的防止网络设备因瞬间电压差造成损坏。

在正常工作情况下，这些防雷器可以被看作是不影响电路的、断开的开关。它们将在毫微秒范围造成对地短路，施放过电流，不影响设备工作。瞬间泄放电流后，防雷器又对地形成高阻状态。

电路保险丝在这种情况下很少动作，如果动作也是因为低阻抗电压源的电网后续电流的缘故。这也从另一个角度说明，保险丝不能胜任过压保护的任务。

2.4 在雷电防护方案设计时应注意过压保护

防雷器正确工作的前提条件是根据有效的标准，同相应的接地装置之间实行全面的电位均衡。接地装置在最初的建造阶段(在土方和地基施工时)就应该建立。因此，必须在建筑设计时就予以考虑。防雷器采用下列常见元件：空气火花隙、气体过压防雷器、压敏电阻和抑制二极管。一个防雷器中可以使用1～3个上述元件器材。

防雷器这个名称本身说明，这个器件会排放某种物质。这里被排放的对象是电流，这个电流是过压加在复合阻抗X上形成的。防雷器的任务是把电流引入大地的大门或通道。