关于雷电对网络设备的危害及其防护

关于雷电对网络设备的危害及其防护的分析

【摘要】文章针对雷电对计算机网络设备的破坏形式和途径，阐述了防治雷害的方法和措施

【关键词】网络设备，交换机房，防雷

雷电给网络设备及其设施带来了极大的危害，破坏途径也多种多样，程度更加广泛和深入。雷电的单一防护体系已不能满足现代网络安全的要求，应从单一防护体系转为多级防护。多级防护包括防直击雷、防感应雷电、防地电位反击引起的瞬间过电压影响等多方面的防护。由于微电子设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性，这就使其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感。如果防护不力，随时随地可能受到重大。损失。值得我们关注的是雷电不仅仅破坏系统设备，更为重要的是使系统的通讯中断、工作停顿，其间接损失无法估量。由于网络集成系统防护点多面广，为此我们应采取“综合防御、积极治理、多重保护”的防范原则，力争将其产生的危害降低到最低点。

一、室外网络设施雷电的防护

1.安装避雷针或接地装置。

外部防护主要采用避雷针（避雷网、避雷线和避雷带）和接地装置（接地线、地极）来加以防护。这是人们长期实践证明的防直击雷的有效方法，然而，被动放电式避雷针存在反应速度差、保护的范围小以及导通量小等不足。根据现代网络发展的要求，避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置，并且应该从30o、45o 、60o。等不同角度考虑，做到对各种雷击的防护，增大保护范围。避雷针或接地装置的要求是：

（1）避雷针应当装在高于天线尖端数米，以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。一般的做法是避雷针成为天线塔体的主杆，网络通信天线却装在避雷针外线大约1.5个波长以外。

（2）避雷地线的直流通路的电阻要求，应根据不同网络设备，不同物理环境、地形地貌和土质条件按规范要求进行实施，接地电阻越小越好。

（3）接地引入线长度应不大于30米，其材料应采用热镀锌扁钢或铜排，截面积应不小于40mm×4mm。要尽可能使用3毫米以上的实心导线，且最好是相同的金属材料。

（4）为了增大地表层的过电压的泄放面积，可采用埋设有一定问隔的多根接地体，且相互焊接。

2.网络线路的雷电过电压的防护。

尽管在电源和通信线路等外接引入线路上安装了防雷保护装置，由于雷击发生在网络线（如双绞线）感应到过电压，仍然会影响网络的正常运行，甚至彻底破坏网络系统。雷击时产生极大的瞬变磁场，在1公里范围内的金属环路，如网络金属连线等都会感应到极强的感应雷击；另外，当电源线或通信线路传输过来雷击电压时，或建筑物的地线系统在泻放雷击

时，所产生强大的瞬变电流，对于网络传输线路来说，所感应的过电压已经足以一次性破坏网络。所以网络信号线的防雷对于网络集成系统的整体防雷来说，是非常重要的环节。

网络传输线主要使用的是光纤和双绞线，其中光纤不需要特别的防雷措施，但若室外的铠状光纤是架空的，那么需要将光纤的金属部分接地。而双绞线屏蔽效果差，因此感应雷击的可能性比较大，应将此类信号线敷设在屏蔽线槽中，屏蔽线槽应良好接地，也可穿金属管敷设，金属管应全线保持电气上的连通，并且金属管两端应良好接地。在信号线上安装信号防雷器，对防感应雷是一种行之有效的办法。对于网络集成系统，可在网络信号线进入到广域网路由器之前安装雷科星（LKX）专用信号防雷器；在系统主干交换机，主服务器以及各分交换机，服务器的线号线入口处分别安装雷科星RJ45接口的信号防雷器。信号防雷器的选型应综合考虑工作电压、传输速率、接口形式等，所有防雷器均应良好接地。

3.交换机房雷害的防护。

首先，交换机房直击雷害侵人的是交换机房内的雷电流，它的防雷措施是在该交换机房内，接地干线设计有一条低阻抗的接地母线，将交换机房的网络设备连接到这条接地母线上，谋求等电位化。第二，从交换机房流出到室外的雷电流来看，只要该机房的接地电阻是小的，就会防止接地电位上升；因为接地电阻没有几欧姆左右，就没有好的防雷效果。第三，交换机房的网络设备的防感应雷措施：交换机房的防感应雷措施基本上采用机房内网络设备用的同样的防感应雷措施。其中有点不一样的是：网络光缆的根数较多，又有大型网络设备，为此，每个网络设备不会安装旁路回路，一方面，在交流电源线一侧，引入建筑物的这部分电缆上插接有避雷器，网络线路的接地线与交流电源线的接地线还要进行相互连接。网络线路侧用的避雷器，对于数字电路要用PnPn避雷元件，交流电源线用的避雷器采用氧化锌避雷器。

二、室内网络设备雷电的防护

室内网络设备遭受雷电的形式主要是感应雷。直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压现象，应此感应雷击的危害更大。

1.室内网络设备雷电的防护。

首先是电源部分的防护，对于高压部分，供电部门有专用的高压避雷装置。因此，对低压线路应进行过电压保护，按国家规范要求应采用三级分流限压措施：在高压变压器后端到交换机房配电机柜总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为一级保护，安装40kA 的电源避雷箱；在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器，安装20kA 的电源避雷箱；作为二级保护，在所有重要的、精密的设备的电源开关处，安装10kA的电源避雷箱，以及UPS的的端对地加装避雷器，作为三级保护。目的是用分流（限流）技术将雷电过电压（脉冲）能量分流疏导至大地，从而达到保护的目的。

2.机房通信设备的综合接地。

2.1．交换机的等电位连接。交换机等电位连接的目的在于减少需要防雷的空间内各种

金属部件和系统之间的电位差，所有进入交换机房的金属导体都应做等电位连接。

2.2．交换机房的位置。机房的位置应结合建筑工程的远、近规划。以及地形位置等因素来确定。对高层建筑，一般的做法是把机房设在4层以下首层以上的空间。在潮湿的地区，首层不宜设交换机房。

2.3．交换机的接地系统及屏蔽。交换机的接地包括：直流电源接地；网络设备机壳或机架屏蔽接地；入站网络光缆的金属护套或屏蔽接地；明线或电缆入站避雷器接地等。通常的做法是把交换机的所有接地与全站共用的网络接地装置相连，然后再把共用接地装置与大楼的防雷接地相连，做成合设地极。采用合设地极后，网络设备的接地装置需采用专用的接地干线，干线的截面积不小于25rnrn2的多股铜导线。

3. 为保证系统正常工作，每年在雷雨季节前后或春、秋检修时应定期用精密地阻仪检测地阻值，以确保地阻值始终保持在规定的范围内。

参考文献

1.GA173-1998 《计算机信息系统防雷保安器》

2.GB-50174-93 《计算机房防雷设计规范》

3.IEC1312 《雷电电磁脉冲的防护》