王 兵
計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的防雷電侵害正愈來(lái)愈受到各級(jí)部門及企業(yè)的重視，本文分析了雷電侵害計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的幾種途徑，對(duì)電源系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)的防雷措施作了詳細(xì)介紹，并對(duì)機(jī)房的接地系統(tǒng)和靜電防護(hù)作了進(jìn)一步闡述。
雷電災(zāi)害是一種目前人類還無(wú)法抗拒的嚴(yán)重自然災(zāi)害，雷電造成人員傷亡及設(shè)備損壞的事件屢有發(fā)生。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，精密電子設(shè)備被廣泛應(yīng)用在各行業(yè)的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，由于精密電子設(shè)備抗過(guò)電壓、過(guò)電流及電磁脈沖的能力極低，毫無(wú)防范的系統(tǒng)一旦遭受雷擊，設(shè)備將會(huì)遭受重創(chuàng)。隨著我國(guó)信息化建設(shè)進(jìn)程的加快，信息系統(tǒng)的投入加大，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)正扮演著愈來(lái)愈重要的角色，雷電災(zāi)害對(duì)其造成的威脅和危害也愈來(lái)愈大，每年都有多起因雷擊造成計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)施損壞，從而導(dǎo)致信息傳輸中斷、信息受損乃至威脅人身安全的事故發(fā)生。
1 雷電侵害網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的幾種途徑
雷電侵害計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有兩種方式：直擊雷侵害和感應(yīng)雷侵害。雷電直接擊中設(shè)備所在建筑物或設(shè)備連接線路并經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備入地的雷擊過(guò)電流稱為直擊雷；由雷電電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場(chǎng)經(jīng)導(dǎo)體感應(yīng)出的過(guò)電壓、過(guò)電流所形成的雷擊稱為感應(yīng)雷。直擊雷擊中建筑物，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電流，如果電壓分布不均會(huì)產(chǎn)生局部高電位，對(duì)周圍電子設(shè)備形成高電位反擊，擊毀建筑物，損壞設(shè)備，甚至造成人員傷亡。感應(yīng)雷一般由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，通過(guò)電力線路、信號(hào)饋線感應(yīng)雷電壓入侵計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的大面積損壞。因而雷電對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的入侵主要有以下
三個(gè)途徑：
（1）直擊雷經(jīng)過(guò)建筑物接閃器（富蘭克林避雷針、避雷帶）入地泄放雷電流，導(dǎo)致數(shù)萬(wàn)伏的地網(wǎng)地電位，通過(guò)設(shè)備接地線入侵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備形成地電位反擊。
（2）雷電流沿建筑物避雷引下線入地時(shí)，在引下線周圍產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，從而在引下線周圍的金屬管（線）上經(jīng)感應(yīng)而產(chǎn)生過(guò)電壓，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電力或信號(hào)線入侵網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
（3）進(jìn)出建筑物的電源線或通信線等在大樓外受直接雷或感應(yīng)雷而加載的雷電壓及過(guò)電流沿線路竄入，侵害網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
由此可見，雷電主要是通過(guò)供電電源線路、通信線路及接地系統(tǒng)入侵計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。因而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷主要是針對(duì)上述三種可能進(jìn)行雷電防護(hù)，通過(guò)增加各級(jí)防雷設(shè)施，盡可能地防御和減輕雷電災(zāi)害對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成的損害。
由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般放置在建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)機(jī)房?jī)?nèi)，建筑物通常都有防直擊雷的避雷設(shè)施，一般情況下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備受到建筑物防雷設(shè)施防直擊雷的保護(hù)，處于雷電的非暴露區(qū)，因而遭受直擊雷的可能性相對(duì)較小，而遭受感應(yīng)雷的概率則較高，因而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)考慮更多的是感應(yīng)雷及雷電波入侵的防護(hù)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)電源線路和通信線路等潛在雷電入侵隱患加裝電涌保護(hù)器（SPD），來(lái)阻止或減輕雷電對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的沖擊。
2 電源系統(tǒng)的防雷措施
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電源并非獨(dú)立的供電系統(tǒng),仍然由電力線路輸入室內(nèi)，理論上電力線路可能遭受直擊雷和感應(yīng)雷。如果直擊雷擊中高壓線路，經(jīng)過(guò)變壓器耦合到低壓端，通過(guò)計(jì)算機(jī)供電設(shè)備入侵計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；同樣低壓線路也可能被直擊雷擊中或感應(yīng)過(guò)電壓。無(wú)論是何種情況下的雷電造成電源線路的過(guò)電壓，均會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備造成毀滅性的損壞。
由于雷電產(chǎn)生了強(qiáng)大的過(guò)電壓、過(guò)電流，無(wú)法一次性在瞬間完成泄流和限壓，所以電源系統(tǒng)必須采取多級(jí)的防雷保護(hù)，至少必須采取泄流和限壓前后兩級(jí)防雷保護(hù)。按照我國(guó)現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷技術(shù)要求規(guī)定，電源系統(tǒng)應(yīng)該采取三級(jí)雷電防護(hù)，即在建筑物總配電裝置高壓端各相安裝高通容量的防雷裝置，作為第一級(jí)保護(hù)，在低壓側(cè)安裝閥門式防雷裝置作為第二級(jí)保護(hù)，在樓層配電箱安裝電源避雷箱作為第三級(jí)保護(hù)。重要場(chǎng)合宜采取更多級(jí)的保護(hù)措施，如在UPS 電源輸出端加裝防雷器，對(duì)重要設(shè)備電源輸入端加裝電源終端防雷設(shè)備等等。通過(guò)使用多級(jí)電源防雷設(shè)施，徹底泄放雷電過(guò)電流、限制過(guò)電壓，從而盡可能地防止雷電通過(guò)電力線路竄入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，損害系統(tǒng)設(shè)備。
3 信號(hào)系統(tǒng)的防雷措施
現(xiàn)代建筑物內(nèi)的信息網(wǎng)絡(luò)不再是一個(gè)信息孤島，它必須是一個(gè)互連互通的開放性網(wǎng)絡(luò)，來(lái)滿足人們信息交換的需求。各建筑物之間以及建筑物與外部網(wǎng)絡(luò)之間都需要物理介質(zhì)的連接，內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)連接的通信方式有多種，有通過(guò)普通電話雙絞線為通信介質(zhì)實(shí)現(xiàn)互連的，如PSTN（撥號(hào)接入）、ISDN技術(shù)、DDN 技術(shù)、ADSL 技術(shù)等等；有通過(guò)5 類非屏
蔽雙絞線、光纖為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)通信連接的。
在上述幾種通信方式中，除光纖介質(zhì)外，其它介質(zhì)都可能因遭受直接雷或感應(yīng)雷而侵害兩端連接的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。首先，暴露的通信電纜會(huì)直接受到雷電襲擊；平行鋪設(shè)的電纜，當(dāng)某一電纜被雷電擊中時(shí)，會(huì)在相鄰的電纜感應(yīng)出過(guò)電壓。其次，即便是埋在地下的通信電纜，當(dāng)?shù)孛嬖馐苤睋衾谆蚶纂娡ㄟ^(guò)地面泄放時(shí)，強(qiáng)大的雷電壓會(huì)穿透土壤，使雷電流入侵到電纜，竄入網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前我國(guó)正大力推廣寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)最近的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前應(yīng)用最多的寬帶上網(wǎng)方式為ADSL 方式，占全部用戶的89.3%，而ADSL 技術(shù)使用的介質(zhì)是普通的電話線路，因電話線路遭受雷擊，導(dǎo)致?lián)p壞兩端通信設(shè)備的事故常有發(fā)生，與此連接的網(wǎng)絡(luò)如果不采取任何防雷防范措施，一旦遭受雷擊，系統(tǒng)將會(huì)遭受巨大的損失。
為了避免因通信電纜引入雷電侵害的可能性，通常采用的技術(shù)是在電纜接入網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備前首先接入信號(hào)避雷器（信號(hào)SPD），即在鏈路中串入一個(gè)瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù)器，它可以防護(hù)電子設(shè)備遭受雷電閃擊及其它干擾造成的傳導(dǎo)電涌過(guò)電壓，阻斷過(guò)電壓及雷電波的侵入，盡可能降低雷電對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的沖擊。由于信號(hào)避雷器串接在通信線路中，所以信號(hào)避雷器除了滿足防雷性能特征外，還必須滿足信號(hào)傳輸帶寬等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的要求。因而選擇相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)充分考慮防雷性能指標(biāo)及網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸損耗、接口類型等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。
4 接地及防靜電要求
由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心設(shè)備都放置在計(jì)算機(jī)機(jī)房?jī)?nèi)，因而對(duì)機(jī)房提出了較高的環(huán)境要求，良好的接地系統(tǒng)是保證機(jī)房計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全運(yùn)行，以及工作人員人身安全的重要措施。按照現(xiàn)行《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，計(jì)算機(jī)機(jī)房應(yīng)采用下列四種接地方式：
（1）交流工作接地，接地電阻≤ 4 Ω。
（2）安全保護(hù)接地，接地電阻≤ 4 Ω。
（3）直流工作接地，接地電阻根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具體要求確定。
（4）防雷接地，應(yīng)按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行。
當(dāng)交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地和防雷接地采用共用一組接地裝置時(shí)，其接地電阻不應(yīng)大于其中最小值。
直流地的接法通常采用網(wǎng)格地，直流網(wǎng)格地應(yīng)采用銅帶，在活動(dòng)地板下面按一定密度成交叉網(wǎng)格排列，其交叉點(diǎn)與活動(dòng)地板支撐的位置要交錯(cuò)排列，網(wǎng)格地交點(diǎn)處需用錫焊焊接在一起。為了使直流網(wǎng)格地與大地絕緣，在銅帶下應(yīng)墊2～3mm 厚的絕緣橡皮或聚氯乙烯等絕緣物體。接地引下線應(yīng)選用多芯銅電纜。計(jì)算機(jī)終端及網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)機(jī)柜不宜就地做接地保護(hù)，應(yīng)由系統(tǒng)統(tǒng)一考慮設(shè)計(jì)，以防止不同接地系統(tǒng)的電壓差而損壞設(shè)備，以確保整個(gè)系統(tǒng)的等電位。靜電防護(hù)也是機(jī)房安全要求的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，當(dāng)靜電電壓達(dá)到2KV 時(shí)，人就會(huì)有受電擊的感覺，靜電電壓積累到一定程度，也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障，通常機(jī)房?jī)?nèi)絕緣體的靜電電壓不應(yīng)大于1KV，因而機(jī)房必須采取較好的靜電防護(hù)措施。
5 其它防護(hù)措施
5.1 避免系統(tǒng)設(shè)計(jì)遺留防雷隱患由于網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平參差不齊，部分設(shè)計(jì)人員不僅缺乏防雷安全知識(shí)，而且缺乏防雷安全意識(shí)，往往導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在布線設(shè)計(jì)時(shí)就留下了防雷安全隱患。因此，對(duì)室外網(wǎng)絡(luò)布線，應(yīng)盡量使用光纖通信介質(zhì)，如果使用電纜應(yīng)避免使用架空走線方式，而采取地埋敷設(shè)電纜。另外，信息中心是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心，網(wǎng)絡(luò)的重要通信設(shè)備均設(shè)置在此，所以計(jì)算機(jī)機(jī)房的選位也涉及到防雷安全，從防雷角度考慮，計(jì)算機(jī)機(jī)房應(yīng)避免選擇在大樓的頂部或邊角位置，對(duì)多層或高層建筑物宜設(shè)置在二、三層，以減輕建筑物遭雷擊時(shí)直接雷對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的沖擊。同樣，防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的專業(yè)性較強(qiáng)，因而計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷工程必須實(shí)行設(shè)計(jì)審核制度，即防雷工程設(shè)計(jì)方案須經(jīng)當(dāng)?shù)胤览字行膶徍藗浒福览坠こ痰脑O(shè)計(jì)、施工單位必須持有國(guó)家氣象主管機(jī)構(gòu)的資質(zhì)（格）證書。防雷工程竣工后需經(jīng)當(dāng)?shù)乇O(jiān)管部門或具有防雷檢測(cè)資質(zhì)的單位進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收，經(jīng)檢測(cè)驗(yàn)收合格后，方可交付使用。設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)?shù)姆览紫到y(tǒng)不僅不能有效防止雷電侵害，相反可能導(dǎo)致引入雷電災(zāi)害。
5.2 使用安全合格產(chǎn)品
安裝的防雷裝置必須是按國(guó)家有關(guān)規(guī)定取得《計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全專用產(chǎn)品銷售許可證》的專用產(chǎn)品。禁止使用未貼“銷售許可”標(biāo)志、不合格或禁用的防雷產(chǎn)品。
目前，絕大部分防雷產(chǎn)品自身辦理了相關(guān)保險(xiǎn)手續(xù)，為了避免因防雷產(chǎn)品自身問(wèn)題，給用戶帶來(lái)不必要的損失，在選購(gòu)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)確保產(chǎn)品已辦理了相關(guān)保險(xiǎn)手續(xù)。
5.3 定期檢測(cè)制度
安裝了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)防雷系統(tǒng)，并不代表著網(wǎng)絡(luò)就可以永遠(yuǎn)高枕無(wú)憂。定期檢測(cè)是防雷系統(tǒng)后期維護(hù)的必要措施，每年至少應(yīng)該在雷雨季節(jié)到來(lái)之前，委托當(dāng)?shù)胤览字行膶?duì)防雷系統(tǒng)進(jìn)行一次安全檢測(cè)，雷雨季節(jié)其間，應(yīng)該加強(qiáng)外觀巡視，經(jīng)常檢查防雷設(shè)備的性能指示標(biāo)志（多數(shù)防雷產(chǎn)品具有失效報(bào)警功能），及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換設(shè)備。
6 結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái)，我國(guó)不斷加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的安全保護(hù)工作，國(guó)家氣象局和公安部及各省、地區(qū)相關(guān)部門都聯(lián)合發(fā)文，出臺(tái)了相關(guān)的管理規(guī)定。要求各單位切實(shí)重視計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的防雷設(shè)施的建設(shè)，并組織職能部門對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)（場(chǎng)地）進(jìn)行防雷安全定期檢測(cè)。只有建立多層次的計(jì)算機(jī)防雷系統(tǒng)，才能確保計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行，最大限度地防御和減輕雷電災(zāi)害對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)造成的危害和損失。
