淺談防雷在信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

戴紅安

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

在電力系統(tǒng)中，防雷是工程中非常重要的一項內(nèi)容，各種規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)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(fā)達的現(xiàn)代，網(wǎng)絡(luò)、通信在我們的工作和生活中占據(jù)越來越重要的位置，而它的防雷卻經(jīng)常被忽略，這種安全隱患會比電力系統(tǒng)忽略防雷帶來更大的損失，雷擊的后果往往直接導(dǎo)致設(shè)備損壞、網(wǎng)絡(luò)、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(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理的工作，對于信息系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)交換機4臺、網(wǎng)卡8個、顯示器1臺、光纖收發(fā)器6只、多業(yè)務(wù)交換機板卡5塊……。這些直接導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)和通信服務(wù)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(wǎng)絡(luò)交易、電話求援等重要活動，產(chǎn)生的后果將無法想像。為此，筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗簡述一下防雷在信息系統(tǒng)中應(yīng)用。

一、信息系統(tǒng)防雷接地的基本知識

雷擊可以產(chǎn)生不同的破壞形式，國際電工委員會已將雷電災(zāi)害稱為“電子時代的一大公害”，雷擊、感應(yīng)雷擊、電源尖波等瞬間過電壓已成為破壞電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)住，F(xiàn)代社會的電子設(shè)備已步入以大規(guī)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(shè)備雷擊事例中分析，專家們認(rèn)為：由雷電感應(yīng)和雷電波侵入造成的雷電電磁脈沖（LEMP）是通信設(shè)備損壞的主要原因。

二、信息系統(tǒng)防雷的設(shè)置

信息系統(tǒng)的防雷必須比電力系統(tǒng)的防雷做的更全面、更細致，因為偶爾的尖峰脈沖都可能導(dǎo)致電子設(shè)備的癱瘓。正因為網(wǎng)絡(luò)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(shè)施包括對直擊雷、側(cè)擊雷和感應(yīng)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(cè)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(cè)擊雷防護設(shè)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(nèi)部空間產(chǎn)生的各種影響；感應(yīng)雷則是當(dāng)雷云發(fā)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(chǎn)生的雷電脈沖，感應(yīng)雷的防護設(shè)施是對這種雷電脈沖起限制作用，從而保護建筑物內(nèi)各類電器設(shè)備的安全。

建筑物防雷系統(tǒng)是由避雷針、避雷網(wǎng)（帶）或混合組成的接閃器，主體結(jié)構(gòu)的柱、梁、板鋼筋或外接引下線組成的引下裝置，及利用基礎(chǔ)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(wǎng)絡(luò)傳輸線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及電源線的可能性，一定程度上起到了網(wǎng)絡(luò)防雷的作用。

裝有避雷針、避雷網(wǎng)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(fā)生雷擊的時候，會產(chǎn)生很強的電場，一旦您的網(wǎng)絡(luò)線、電源輸入線、電話線或其它電子設(shè)備感應(yīng)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(shè)備，保障設(shè)備以及數(shù)據(jù)傳輸暢通無阻。

首先變配電設(shè)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(shè)備都已安裝。其次，普通插座的接地端要接地，這點是經(jīng)常被忽視的，在安裝布線時，經(jīng)常為了省事、或為了節(jié)省材料，都沒有預(yù)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(guān)鍵。還有一點需要注意的是，有些設(shè)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(shè)備外殼通過饋線連接至接地網(wǎng)。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(nèi)，其作用與穩(wěn)壓電源的作用有點接近，但有著本質(zhì)的區(qū)別。雷擊所造成的瞬間電源高壓能通過電源防雷器轉(zhuǎn)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(nèi)降到設(shè)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(fā)生時通信線路（如雙絞線）感應(yīng)到過電壓，會影響網(wǎng)絡(luò)的正常運行甚至徹底破壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓。雷擊發(fā)生時產(chǎn)生巨大的瞬變電磁場，在1公里范圍內(nèi)的金屬環(huán)路，如網(wǎng)絡(luò)金屬連線等會感應(yīng)到的極強的感應(yīng)雷擊；另外當(dāng)電源線或通信線路傳輸過來雷擊電壓時，或感容性負(fù)載（如空調(diào)機）正常啟動關(guān)機時也會產(chǎn)生相應(yīng)的大小不等的感應(yīng)過電壓；還有建筑物的地線系統(tǒng)在瀉放雷擊時，也會產(chǎn)生強大的瞬變電流，對于網(wǎng)絡(luò)傳輸線路來說，所感應(yīng)的過電壓已經(jīng)足可以一次性破壞網(wǎng)絡(luò)。即使是不是特別高的電壓，不能夠一次性破壞設(shè)備，但是每一次的過壓沖擊都加速了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的老化，影響數(shù)據(jù)的傳輸和存儲，甚至當(dāng)機。

信息傳輸網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)是目前應(yīng)用最多的方式，由于雙絞線屏蔽效果較差，因此感應(yīng)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(wǎng)絡(luò)設(shè)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(wǎng)絡(luò)設(shè)備。而同軸電纜、電話線、音視頻線等也有專門對應(yīng)的防雷器。有些公司的方案中可能會推薦在主設(shè)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(wǎng)絡(luò)的電位不平衡，導(dǎo)致雷擊通過中間設(shè)備向裝有信號防雷器的地點釋放，可能會造成雷擊點到網(wǎng)絡(luò)防雷器間的所有設(shè)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(shè)，將金屬管可靠接地。

三、其他需要注意的地方

等電位網(wǎng)宜采用M形網(wǎng)絡(luò)，各設(shè)備的直流地以最短的距離與等電位網(wǎng)相連接。防止在雷擊發(fā)生時因感應(yīng)電壓的不平衡造成的電流對設(shè)備造成損害。另外，對設(shè)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(yīng)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(nèi)部的工作人員和設(shè)備會得到較好的屏蔽保護。

總之，信息系統(tǒng)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(tǒng)防護，再對接入網(wǎng)絡(luò)的所有線路進行分析，并根據(jù)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(tǒng)、等電位系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)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(shè)備的安全，保障信息系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。