[弱電系統(tǒng)防雷] 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)方案

一、 總則

    1、通信系統(tǒng)電子設(shè)備雷電過電壓及電磁干擾防護(hù)，是保護(hù)通信線路、設(shè)備及人身安全的重要手段，是確保通信線路、設(shè)備運(yùn)行必不可缺少的技術(shù)環(huán)節(jié)。

    2、本方案的設(shè)計(jì)依據(jù)：

    IEC1312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》、

    GB50057-2000《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、

    VDE0675《過電壓保護(hù)器》、

    GA173-1998《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》

    GB-50174-93《機(jī)房防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、

    GB2887-89《計(jì)算機(jī)場(chǎng)地技術(shù)條件》等。

    二、雷電波入侵計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可能途徑：

    1、雷電直接擊中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)物理線路

    a. 落雷點(diǎn)為電源高電壓側(cè)，雷電沿供電線路侵入到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)供電部 分，產(chǎn)生過電流與過電壓造成網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)的UPS電源損壞、斷電、致使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。

    b. 雷電直擊網(wǎng)絡(luò)無線通信的天線、沿天饋進(jìn)入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，造成通信接口、接收系統(tǒng)、室內(nèi)單元、路由器等網(wǎng)絡(luò)主要通信設(shè)備損壞。

    c. 雷擊網(wǎng)絡(luò)通信有線線路（如光纜、DDN、幀中繼、X25專線、電話線），產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械力，猛烈的沖擊波，熾熱的高溫使通信線路損壞；過電壓過電流沿通信有線線路侵入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，造成路由器、交換機(jī)及前端設(shè)備的損壞。

    2、感應(yīng)過電壓

    a. 回路感應(yīng)過電壓

    由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在建筑物內(nèi)大量布設(shè)各種導(dǎo)體線路（如電源線、數(shù)據(jù)通信線、天饋線），這些線路、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局錯(cuò)綜復(fù)雜，在建筑物內(nèi)部的不同空間位置上構(gòu)成許多回路，當(dāng)建筑物遭雷擊或鄰近地區(qū)雷電放電時(shí)，將在建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生脈沖暫態(tài)磁場(chǎng)，這種快速變化的磁場(chǎng)交鏈這些回路后，將在回路中感應(yīng)出暫態(tài)過電壓，危及與這回路相連接的電子設(shè)備。

    b.回路感應(yīng)過電壓

     網(wǎng)絡(luò)通信線路上感應(yīng)過電壓分靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)：

    靜電感應(yīng)主要是指架空線路位于雷擊點(diǎn)附近，由雷云團(tuán)先導(dǎo)通道中充滿電荷，對(duì)架空線產(chǎn)生靜電感應(yīng)作用累積大量相反電荷，當(dāng)雷云主放電開始，雷云中電荷迅速中和，從而使架空線上原先被束縛的電荷迅速釋放，形成暫態(tài)過電壓波。這種波以接近光速向架空線兩側(cè)傳播，侵入線路兩端連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將其損壞。

    當(dāng)雷電直接擊在避雷針避雷帶上時(shí)，由于雷電流幅值大，波頭陡度高，在雷電流的通道附近產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的瞬變磁場(chǎng)。這強(qiáng)大的磁場(chǎng)將直接在電源線或網(wǎng)絡(luò)通信線路上感應(yīng)出過電壓，侵入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，損壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。高強(qiáng)度（30KA雷電流）雷電放電可以對(duì)距離雷擊點(diǎn)1km范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，甚至造成系統(tǒng)設(shè)備損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這種感應(yīng)雷擊事故占計(jì)算機(jī)雷擊事故的70%。

    c. 耦合與轉(zhuǎn)移過電壓

    雷擊引起暫態(tài)高電壓或過電壓常常可以通過網(wǎng)絡(luò)線路耦舍或轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，造成設(shè)備的損壞。

    3、雷擊地電位抬高入侵

    建筑物在遭受直接雷擊時(shí)，雷電流將沿建筑物防雷系統(tǒng)中各引下線和接地體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備絕緣距離不夠且設(shè)備與避雷系統(tǒng)不共地，將在兩者之間出現(xiàn)很高的電壓，并會(huì)發(fā)生放電擊穿，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，甚至人身安全。

    4、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備抗干擾能力分析

    因?yàn)橛?jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是由大量的大規(guī)模集成電路組成，其抗干擾能力弱，成雖采取了許多抗干擾措施，對(duì)低能量干擾比較有效，但對(duì)雷電電磁脈沖生成的過電壓過電流技術(shù)比較薄弱，對(duì)浪涌或雷電磁脈沖特別敏感，僅十幾伏的電壓就可通過電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸線等途徑將毀壞計(jì)算機(jī)主板、RS-232口、多功能卡、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

    三、雷害分析

    1、電源接地存在缺陷。計(jì)算機(jī)房的地線是一樓鋪設(shè)到七樓的計(jì)算機(jī)房,作為計(jì)算機(jī)單獨(dú)接地。地線過長(zhǎng),對(duì)雷電的起不到很好的泄流作用。

    2、交換機(jī)機(jī)屬于弱電設(shè)備，抗干擾能力較弱。當(dāng)雷電擊中房頂?shù)谋芾讕В纂娏髁鹘?jīng)建筑物結(jié)構(gòu)柱內(nèi)的柱筋（引下線）泄放入地時(shí)，在引下線周圍會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，在這個(gè)交變磁場(chǎng)影響下，電子設(shè)備內(nèi)部電路受感應(yīng)而產(chǎn)生高電壓，擊穿電子元件及集成電路。

    1、電源、網(wǎng)絡(luò)的布線不合理。對(duì)電源線、網(wǎng)絡(luò)線路沒有作屏蔽接地，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，電源線和網(wǎng)線很容易受雷擊或感應(yīng)雷電電磁脈沖，這些雷電電磁脈沖沿電源線、網(wǎng)絡(luò)線傳至交換機(jī)、微波設(shè)備，并將其損壞。

    2、寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備, 微波設(shè)備等均沒有安裝避雷器作防雷保護(hù)。

    上述幾點(diǎn)都是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、微波設(shè)備比較容易受雷擊影響的原因。。

    四、實(shí)施綜合防雷方案

    1、將計(jì)算機(jī)房的地線與大樓柱筋重復(fù)接地,形成共用接地，使地線更好地泄流。將機(jī)房的防靜電地板、機(jī)柜接地。

    2、調(diào)整交換機(jī)的擺放位置。盡量遠(yuǎn)離建筑物的結(jié)構(gòu)柱和外墻，減少雷電脈沖對(duì)設(shè)備的損害。

    3、調(diào)整布線，電源線和信號(hào)線盡可能避免沿建筑物的結(jié)構(gòu)柱和外墻敷設(shè)，并對(duì)電源線和信號(hào)線進(jìn)行屏蔽敷設(shè)。

    4、安裝電源和信號(hào)避雷器 :

    (1)選用和使用SPD注意事項(xiàng)簡(jiǎn)介：

    a 應(yīng)在不同使用范圍內(nèi)選用不同性能的SPD。在選用電源SPD時(shí)要考慮供電系統(tǒng)制式、額定電壓等因素。對(duì)于信號(hào)SPD在選型時(shí)應(yīng)考慮SPD與電子設(shè)備的相容性。

    b SPD保護(hù)必須是多級(jí)的 ，例如對(duì)機(jī)房電子設(shè)備電源部分雷電保護(hù)而言， 至少泄流型SPD與限壓型SPD前后兩級(jí)進(jìn)行保護(hù)。

    c 為各級(jí)SPD之間做到有效配合，當(dāng)兩級(jí)SPD之間電源線或通訊線距離未達(dá)規(guī)范時(shí)，應(yīng)在兩級(jí)SPD之間采用適當(dāng)退耦措施。

    d 建在城市、郊區(qū)、山區(qū)不同環(huán)境下的機(jī)房，設(shè)計(jì)選用過壓型SPD時(shí)，考慮網(wǎng)點(diǎn)供電電源不穩(wěn)定因素，選用合適工作電壓的SPD。

    e 信號(hào)SPD應(yīng)滿足信號(hào)傳輸帶率、工作電平、網(wǎng)絡(luò)類型的需要，同時(shí)接口應(yīng)與設(shè)備兼容。

    f 正確的安裝才能達(dá)到預(yù)期的效果。SPD的安裝應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)廠方提供的要求安裝。

    (2)電源方面采用三級(jí)分流限壓措施，將雷電流對(duì)電源的影響降至最低。第一級(jí)大樓的總配電房處。型號(hào)：HD-D380B-XL80，其特點(diǎn)通流容量大、抗干擾能力強(qiáng)、殘壓低。第二級(jí)設(shè)在計(jì)算機(jī)房的電源開關(guān)處，型號(hào)：HD-D220C-XS40，其特點(diǎn)避雷器對(duì)感應(yīng)雷產(chǎn)生的過電壓進(jìn)行限壓，特別適合各小型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的電源保護(hù)。第三級(jí)分別設(shè)在各交換機(jī)、服務(wù)器的電源開關(guān)處，型號(hào)：HD-D220CZ。

    (3)信號(hào)方面，在交換機(jī)到終端和級(jí)聯(lián)端口分別安裝電腦網(wǎng)絡(luò)避雷器，型號(hào)：HD-XNET-RJ45/4，其特點(diǎn)插入損耗低，響應(yīng)時(shí)間快，速率可達(dá)100M以上，充分考慮未來的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展空間。

    (4)微波設(shè)備安裝同軸電纜避雷器，型號(hào)：HD-T1800，防止感應(yīng)雷從微波天線侵入。