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[摘 要]随着计算机和网络通信技术的高速发展，现代机房网络设备对防雷过电压的要求越来越高。为较好地维护机房网络设备的安全可靠运行，最大限度地抑制雷害对机房设备的伤害，减少雷击对机房的危害，根据现有的防护技术，针对所在机房雷害的来源，进行防雷设计。
[关键词]计算机网络系统 防雷 设计
中图分类号：C2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0178-01
一、目前存在的问题
雷电灾害是世界上十大自然灾害之一，雷电造成人员伤亡及设备损坏的事件屡有发生。随着现代通信技术的不断发展，精密电子设备被广泛应用在各行业的计算机通信网络系统中，由于精密电子设备抗过电压、过电流及电磁脉冲的能力极低，毫无防范的系统一旦遭受雷击，设备将会遭受重创。随着我国信息化建设进程的加快，信息系统的投入加大，计算机网络信息系统正扮演着愈来愈重要的角色，雷电灾害对其造成的威胁和危害也愈来愈大，每年都有多起因雷击造成计算机及网络通讯设施损坏，甚至威胁人身安全的事故发生。
二、雷电侵害计算机网络系统的来源分析
根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》、《交流电电气装置的接地》（DL/T621-1997）、《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）等相关技术要求，我们得出雷电侵害计算机网络有两种方式：直击雷侵害和感应雷侵害。雷电直接击中设备所在建筑物或设备连接线路并经过网络设备入地的雷击过电流称为直击雷；由雷电电流产生的强大电磁场经导体感应出的过电压、过电流所形成的雷击称为感应雷。直击雷击中建筑物，会产生强大的雷电流，如果电压分布不均会产生局部高电位，对周围电子设备形成高电位反击，击毁建筑物，损坏设备，甚至造成人员伤亡。感应雷由静电感应产生，也可由电磁感应产生，感应雷电压形成的机率很高，它通过电力线路、信号馈线感应雷电压入侵计算机网络系统，从而对建筑物内的低压电子设备构成威胁，甚至造成网络系统设备大面积损坏。因而雷电对计算机网络系统的入侵主要有以下下三个途径：
（1）直击雷经过建筑物接闪器（接山杆、接闪带）入地泄放雷电流，导致数万伏的地网地电位，通过设备接地线入侵网络设备形成地电位反击。
（2）雷电流沿建筑物避雷引下线入地时，在引下线周围产生强磁场，从而在引下线周围的金属管（线）上经感应而产生过电压，通过网络系统的电力或信号线入侵网络系统。因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机系统，反而可能引入了雷电流。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱，通常在100V以下，因此必须建立多层次的计算机防雷保护系统，层层防护，确保计算机网络系统的安全。
（3）进出建筑物的电源线或通信线等在大楼外受直接雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线路窜入，形成感应雷入侵。主要表现在：由交流电源供电线路入侵，计算机系统的电源由室外架空电力线路输入室内，架空电力线路可能遭受直击雷和感应雷；直击雷击中高压电力线路，经过变压器耦合到380V低压侧，入侵计算机供电设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应出雷电过电压。在220V电源线上出现的雷电过电压平均可达10000V，对计算机网络系统可造成毁灭性打击。
三、计算机网络系统的雷电防护
（1）建筑物直击雷防护
计算机网络系统机房所在大楼为第二类或第三类防雷建筑物，一般都按要求安装有防雷设施，如大楼天面的接闪网（带）、接闪杆或混合组成的接闪器等，这些接闪器通过大楼立柱基础的主钢筋，将强大的雷电流引入大地，形成较好的建筑物防雷设施。计算机系统设置在建筑物内，处于雷电的非暴露区，受建筑物防雷系统保护，直击雷直接击中计算机网络系统的可能性就非常小，因此通常不必再安装防护直击雷的设备。
（2）电源系统的防雷措施
由于雷电产生了强大的过电压、过电流，无法一次性在瞬间完成泄流和限压，所以电源系统必须采取多级的防雷保护，至少必须采取泄流和限压前后两级防雷保护。按照我国现行的计算机信息系统防雷技术要求规定，电源系统应该采取三级雷电防护，即在建筑物总配电装置高压端各相安装高通容量的防雷装置，作为第一级保护，在低压侧安装阀门式防雷装置作为第二级保护，在楼层配电箱安装电源避雷箱作为第三级保护。重要场合宜采取更多级的保护措施，如在UPS电源输出端加装防雷器，对重要设备电源输入端加装电源终端防雷设备等等。通过使用多级电源防雷设施，彻底泄放雷电过电流、限制过电压，从而尽可能地防止雷电通过电力线路窜入计算机网络系统，损害系统设备。
（3）信号系统的防雷措施
现代建筑物内的信息网络不再是一个信息孤岛，它必须是一个互连互通的开放性网络，来满足人们信息交换的需求。各建筑物之间以及建筑物与外部网络之间都需要物理介质的连接，内网与外网连接的通信方式有多种，有通过普通电话双绞线为通信介质实现互连的，如PSTN（拨号接入）、ISDN技术、DDN 技术、ADSL 技术等等；有通过5 类非屏双绞线、光纤为介质实现通信连接的。
在上述几种通信方式中，除光纖介质外，其它介质都可能因遭受直接雷或感应雷而侵害两端连接的网络系统。首先，暴露的通信电缆会直接受到雷电袭击；平行铺设的电缆，当某一电缆被雷电击中时，会在相邻的电缆感应出过电压。其次，即便是埋在地下的通信电缆，当地面遭受直击雷或雷电通过地面泄放时，强大的雷电压会穿透土壤，使雷电流入侵到电缆，窜入网络，与此连接的网络如果不采取任何防雷防范措施，一旦遭受雷击，系统将会遭受巨大的损失。
为了避免因通信电缆引入雷电侵害的可能性，通常采用的技术是在电缆接入网络通信设备前首先接入信号避雷器（信号SPD），即在链路中串入一个瞬态过电压保护器，它可以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压，阻断过电压及雷电波的侵入，尽可能降低雷电对系统设备的冲击。由于信号避雷器串接在通信线路中，所以信号避雷器除了满足防雷性能特征外，还必须满足信号传输带宽等网络性能指标的要求。因而选择相关产品时，应充分考虑防雷性能指标及网络带宽、传输损耗、接口类型等网络性能指标。
（4）其它防护措施
安装了计算机网络防雷系统，并不代表着网络就可以永远高枕无忧。定期检测是防雷系统后期维护的必要措施，每年至少应该在雷雨季节到来之前，委托有资质的检测机构对防雷系统进行一次安全检测，雷雨季节其间，应该加强外观巡视，经常检查防雷设备的性能指示标志（多数防雷产品具有失效报警功能），及时发现并更换设备。
四、结束语
计算机网络系统对雷电过压的防护要求比较高，对计算机网络系统进行防雷设计时，应根据机房所在的地理环境进行综合考虑，经过合理的雷电风险分析，针对雷害入侵机房设备的主要来源，进行逐层与整体相结合防护，并组织职能部门对计算机信息系统（场地）进行防雷安全定期检测。只有建立多层次的计算机防雷系统，才能确保计算机信息系统的安全运行，最大限度地防御和减轻雷电灾害对计算机信息系统造成的危害和损失。
参考文献
[1]建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）；
[2]电子计算机机房设计规范（GB50174-93）；
[3]建筑物防雷设计评价规范（DB50/217-2006）；
[4]电子信息系统防雷设计规范（DB50/213-2006）等.
[关键词]计算机网络系统 防雷 设计
中图分类号：C2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0178-01
一、目前存在的问题
雷电灾害是世界上十大自然灾害之一，雷电造成人员伤亡及设备损坏的事件屡有发生。随着现代通信技术的不断发展，精密电子设备被广泛应用在各行业的计算机通信网络系统中，由于精密电子设备抗过电压、过电流及电磁脉冲的能力极低，毫无防范的系统一旦遭受雷击，设备将会遭受重创。随着我国信息化建设进程的加快，信息系统的投入加大，计算机网络信息系统正扮演着愈来愈重要的角色，雷电灾害对其造成的威胁和危害也愈来愈大，每年都有多起因雷击造成计算机及网络通讯设施损坏，甚至威胁人身安全的事故发生。
二、雷电侵害计算机网络系统的来源分析
根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》、《交流电电气装置的接地》（DL/T621-1997）、《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）等相关技术要求，我们得出雷电侵害计算机网络有两种方式：直击雷侵害和感应雷侵害。雷电直接击中设备所在建筑物或设备连接线路并经过网络设备入地的雷击过电流称为直击雷；由雷电电流产生的强大电磁场经导体感应出的过电压、过电流所形成的雷击称为感应雷。直击雷击中建筑物，会产生强大的雷电流，如果电压分布不均会产生局部高电位，对周围电子设备形成高电位反击，击毁建筑物，损坏设备，甚至造成人员伤亡。感应雷由静电感应产生，也可由电磁感应产生，感应雷电压形成的机率很高，它通过电力线路、信号馈线感应雷电压入侵计算机网络系统，从而对建筑物内的低压电子设备构成威胁，甚至造成网络系统设备大面积损坏。因而雷电对计算机网络系统的入侵主要有以下下三个途径：
（1）直击雷经过建筑物接闪器（接山杆、接闪带）入地泄放雷电流，导致数万伏的地网地电位，通过设备接地线入侵网络设备形成地电位反击。
（2）雷电流沿建筑物避雷引下线入地时，在引下线周围产生强磁场，从而在引下线周围的金属管（线）上经感应而产生过电压，通过网络系统的电力或信号线入侵网络系统。因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机系统，反而可能引入了雷电流。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱，通常在100V以下，因此必须建立多层次的计算机防雷保护系统，层层防护，确保计算机网络系统的安全。
（3）进出建筑物的电源线或通信线等在大楼外受直接雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线路窜入，形成感应雷入侵。主要表现在：由交流电源供电线路入侵，计算机系统的电源由室外架空电力线路输入室内，架空电力线路可能遭受直击雷和感应雷；直击雷击中高压电力线路，经过变压器耦合到380V低压侧，入侵计算机供电设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应出雷电过电压。在220V电源线上出现的雷电过电压平均可达10000V，对计算机网络系统可造成毁灭性打击。
三、计算机网络系统的雷电防护
（1）建筑物直击雷防护
计算机网络系统机房所在大楼为第二类或第三类防雷建筑物，一般都按要求安装有防雷设施，如大楼天面的接闪网（带）、接闪杆或混合组成的接闪器等，这些接闪器通过大楼立柱基础的主钢筋，将强大的雷电流引入大地，形成较好的建筑物防雷设施。计算机系统设置在建筑物内，处于雷电的非暴露区，受建筑物防雷系统保护，直击雷直接击中计算机网络系统的可能性就非常小，因此通常不必再安装防护直击雷的设备。
（2）电源系统的防雷措施
由于雷电产生了强大的过电压、过电流，无法一次性在瞬间完成泄流和限压，所以电源系统必须采取多级的防雷保护，至少必须采取泄流和限压前后两级防雷保护。按照我国现行的计算机信息系统防雷技术要求规定，电源系统应该采取三级雷电防护，即在建筑物总配电装置高压端各相安装高通容量的防雷装置，作为第一级保护，在低压侧安装阀门式防雷装置作为第二级保护，在楼层配电箱安装电源避雷箱作为第三级保护。重要场合宜采取更多级的保护措施，如在UPS电源输出端加装防雷器，对重要设备电源输入端加装电源终端防雷设备等等。通过使用多级电源防雷设施，彻底泄放雷电过电流、限制过电压，从而尽可能地防止雷电通过电力线路窜入计算机网络系统，损害系统设备。
（3）信号系统的防雷措施
现代建筑物内的信息网络不再是一个信息孤岛，它必须是一个互连互通的开放性网络，来满足人们信息交换的需求。各建筑物之间以及建筑物与外部网络之间都需要物理介质的连接，内网与外网连接的通信方式有多种，有通过普通电话双绞线为通信介质实现互连的，如PSTN（拨号接入）、ISDN技术、DDN 技术、ADSL 技术等等；有通过5 类非屏双绞线、光纤为介质实现通信连接的。
在上述几种通信方式中，除光纖介质外，其它介质都可能因遭受直接雷或感应雷而侵害两端连接的网络系统。首先，暴露的通信电缆会直接受到雷电袭击；平行铺设的电缆，当某一电缆被雷电击中时，会在相邻的电缆感应出过电压。其次，即便是埋在地下的通信电缆，当地面遭受直击雷或雷电通过地面泄放时，强大的雷电压会穿透土壤，使雷电流入侵到电缆，窜入网络，与此连接的网络如果不采取任何防雷防范措施，一旦遭受雷击，系统将会遭受巨大的损失。
为了避免因通信电缆引入雷电侵害的可能性，通常采用的技术是在电缆接入网络通信设备前首先接入信号避雷器（信号SPD），即在链路中串入一个瞬态过电压保护器，它可以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压，阻断过电压及雷电波的侵入，尽可能降低雷电对系统设备的冲击。由于信号避雷器串接在通信线路中，所以信号避雷器除了满足防雷性能特征外，还必须满足信号传输带宽等网络性能指标的要求。因而选择相关产品时，应充分考虑防雷性能指标及网络带宽、传输损耗、接口类型等网络性能指标。
（4）其它防护措施
安装了计算机网络防雷系统，并不代表着网络就可以永远高枕无忧。定期检测是防雷系统后期维护的必要措施，每年至少应该在雷雨季节到来之前，委托有资质的检测机构对防雷系统进行一次安全检测，雷雨季节其间，应该加强外观巡视，经常检查防雷设备的性能指示标志（多数防雷产品具有失效报警功能），及时发现并更换设备。
四、结束语
计算机网络系统对雷电过压的防护要求比较高，对计算机网络系统进行防雷设计时，应根据机房所在的地理环境进行综合考虑，经过合理的雷电风险分析，针对雷害入侵机房设备的主要来源，进行逐层与整体相结合防护，并组织职能部门对计算机信息系统（场地）进行防雷安全定期检测。只有建立多层次的计算机防雷系统，才能确保计算机信息系统的安全运行，最大限度地防御和减轻雷电灾害对计算机信息系统造成的危害和损失。
参考文献
[1]建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）；
[2]电子计算机机房设计规范（GB50174-93）；
[3]建筑物防雷设计评价规范（DB50/217-2006）；
[4]电子信息系统防雷设计规范（DB50/213-2006）等.