校园网的防雷设计

校园网的防雷设计

李　华

(湛江师范学院网络中心,广东湛江524048)

摘要:雷电是强雷地区和多雷地区校园网安全的一大隐患。文中在分析雷电对校园网的危害的基础上,

提出了针对校园网的防雷措施和防雷设计。关键词:校园网;雷电危害;防雷设计

中图分类号:TN876.7

文献标识码:B 文章编号:1005-7641(2004)03-0014-02

收稿日期:2003-07-11

作者简介:李华(1968-),男,黑龙江海伦人,讲师,硕士,主

要从事计算机网络、远程教育研究和开发。

0　引言

雷电是强雷地区和多雷地区的校园网安全的一大

隐患。广东省地处强雷地区和多雷地区,各地年平均雷暴日都在70天以上,湛江年平均雷暴日达95.6天,网络防雷问题更加艰巨。2002年夏季,仅我院校园网就有交换机等网络设备雷击损坏10余台,造成网络大面积故障。由于雷电属于自然灾害,具有难定位性、难预测性,而且不在厂家的保修范围内,所以造成较大的经济损失。

1　雷电的主要危害

1.1　直击雷

直击雷是雷电直接击中建筑物或网络设备,此时

雷电流通过被击中物体泄入地。直击雷具有极大的破坏力,可能会造成以下3种影响:

(1)巨大的雷电流泄入地,使地电位迅速抬高,造成反击事故,危害人身和设备安全;

(2)雷击流产生强大的电磁波,在电源线和信号线上感应出极高的脉冲电压;

(3)直击雷易造成火灾或爆炸事故。1.2　感应雷

云层之间的频繁放电产生强大的电磁波,在电源线和通信线路上感应极高的脉冲电压,峰值可达50kV ,并在电源线和通信线路中传播,损坏与之相连的设备或设备中的某些部件,如交换机接口板损坏、设备电源整流模块损坏等。1.3　传导雷

远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压,由室外电源线路和通信线路传至建筑物内,损坏电

器设备。1.4　开关过电压

供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等,都能在电源线路上产生高压脉冲,其脉冲电压可达到线电压的3.5倍,从而损坏网络设备,包括通信设备如交换机等,以及数据处理设备如网络中心的服务器、终端设备等。

2　雷电入侵校园网的方式

2.1　电力线

电力线路输入室内前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220/380V 低压电力线路,入侵计算机供电设备;另外,低压电力线路也可能被直击雷击中感应出雷电过电压。在220/380V 电源线上出现的雷电过电压平均可达上万伏,对计算机系统造成毁灭性打击。2.2　网络通信线路

第1种情况:当地面突出物遭受直击雷时,强雷电电压将邻近的土壤击穿,雷电流直接入侵到电缆外皮,进而击穿外皮,高压入侵线路;第2种情况:雷云对地面放电时,在线路上感应出上千伏的过电压,击穿与电缆相连的设备,并通过设备连线入侵其他通信线路,危害范围增大;第3种情况:若某一电缆被雷电击中,与之相邻的平行铺设的电缆也会感应出过电压,危害相应的连接设备。2.3　地电位反击电压通过接地体

雷电击中避雷针时,强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地,在接地体附近产生放射型的电位分布,在靠近的其他电子设备接地体产生高压地电位反击,入侵电压可达数万伏。因此,建筑物避雷系统有时会引入雷电流。

3　防雷设计

防雷设计需要综合运用接地、分流、均压、屏蔽等

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41・ 电　力　系　统　通　信 2004年第3期

防雷技术,对校园建筑物、校园网络设备、网络布线以及其他金属构件等应采取防雷措施。3.1　校园建筑物防雷

校园建筑物防雷装置由接闪器、引下线、接地线、接地体组成。其中,接闪器宜采用安装在建筑物上的避雷网(带)、避雷针或由其混合组成。在强雷区应采用主动式提前放雷避雷针,加强避雷效果。防雷装置的引下线不应少于2条,引下线数量较多且间距较小时,通过每条引下线的雷电流较小,反击危险减小。引下线沿最短接地路径敷设。接地体的埋设应围绕建筑物四周敷设成闭合环形地网,必要时向外辐射,以降低接地电阻。挖地沟深度1～1.2m ;垂直接地体使用L50×5镀锌角钢,长度2m ;水平接地体使用12cm 镀锌圆钢;接地引下线使用32mm 2多股铜心线;使用紫铜汇接牌。引下线、接地线和接地体的焊接要饱满,并作防腐处理。

同一幢建筑物内的所有网络设备、线路和其他电气设备、金属管道均需以防雷装置的接地网作为共用接地网,因为网络设备大都为弱电设备,地网的接地电阻≤2Ω,这样,当产生过电流、过电压时,将由防雷器分流出来的高能电流迅速引入大地,为室内设备提供有效的安全接地。建筑物外部和建筑物外部的设备如天线都应处于接闪器的保护半径之下。3.2　校园网设备防雷

网络中心、公共计算机机房、网络实验室等网络设备和计算机较多而且集中的场所,必须沿墙根敷设均压带。室内均压带使用32mm 2紫铜带作为主材。将紫铜带沿墙环绕一周,形成闭合状态,并与接地汇流牌可靠连接。室内的网络设备和其他电气设备的外壳、机柜和各种金属构件、防静电地板金属支脚等就近通过多股6mm 2铜心线连接等压环。等电位连接作用在于将室内形成一个等电位的屏蔽整体,消除室内设备、金属导体之间的电位差,防止雷电电磁脉冲对设备的损害。对网络中心,应安装防静电地板。3.3　感应雷电的防护

(1)电源防雷器在网络中心、公共计算机机房、网络实验室等网络设备和计算机较多而且集中场所的室外电源开关后端安装一套A 级40kA 三相电源防雷器。电源防雷器

安装在U PS 的前端。在室内电源开关后端安装B 级

20kA 单相电源防雷器。通过16mm 2多股铜心线可靠接地。作用在于拦截由电源线传入的瞬间浪涌脉冲产生的过电流、过电压,并迅速分流到接地级,保护后端设备。

(2)信号防雷器

在双绞线交换机端安装RJ 245接口的信号防雷器,其传输频率为100MHz ,通过16mm 2多股铜心线与均压环可靠接地。信号防雷器的作用在于拦截由信号线感应雷电所产生的过电流,保护后端设备。3.4　综合布线子系统的防雷

综合布线子系统包括工作区子系统、水平子系统、管理区子系统和建筑群子系统。其防雷措施为

(1)工作区子系统:由工作区内终端设备连接到RJ 45信息插座之间的设备组成,一般不需要安装防雷设施。

(2)水平子系统:布置在同一楼层上,一端接在信息插座上,另一端接在层配线间的跳线架上,连接管理子系统至工作区的电缆,应敷设在金属桥架或金属管内,不必再加装防雷设施。

(3)管理区子系统:放置网络设备,包括水平和主干布线系统的机械终端和交换线路。需要在机柜中安装信号防雷器。

(4)建筑群子系统:建筑物之间的传输线尽可能选用光缆,光通信可避免雷击侵害,但需要注意光缆中的金属加强件传导雷电流,所以光缆两端的金属件应接地。建筑群子系统不需要安装防雷器。

4　结束语

目前,随着“校校通”工程的展开,校园网将在教学、科研和管理中发挥越来越大的作用。防雷系统的建立,对保证网络中安全稳定地运行,保证重要的网络设备免受雷电危害,发挥着重要作用。

参考文献:

[1]　IEC6102421.International Electrotechnical Commission.

Protection of Structures against Lightning[S].

[2]　国家标准G B50057294.建筑物防雷设计规范[S].2000.[3]　国家标准G B7450287.电子设备雷击保护导则[S].

Lightning protection design of campus net w ork

L I Hua

(Network Center ,Zhanjiang Normal College ,Zhanjiang 524048,China )

Abstract :Lightning is a hidden peril on security of campus network es pecially for strong or frequent lightning areas.The paper analyses the

harms of lightning ,puts forwards a general measure for protection of campus network against lightning.K ey w ords :campus network ;harm of lightning ;design against lightning

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51・2004年第3期 电　力　系　统　通　信