浅谈信息系统雷电防护

摘要：通过对信息系统雷电灾害的分析，采取有利措施，重点探讨了雷电流对信息系统产生的危害及雷电防护措施，对减少信息系统遭受雷击提出了合理建议。

关键字：信息系统；雷电；防护

前言：

近年来，随着科学技术的发展，各种信息设备得到了广泛的应用。而信息设备对雷电较敏感，耐雷电电磁脉冲(LEMP)能力差。因此，信息系统雷电害灾害问题就日益凸显出来。由于信息系统防雷牵涉的范围很广，必须系统考虑才能达到有效的成果。

1.雷电灾害概况

2010年3月31日21时20分左右，哈尔滨市呼兰区谋企业办公信息系统遭雷击，该单位监控系统服务器、多个摄像头破损后无影像，办公多台计算机主板、卫星天线及场区所有弱电系统全部受损。造成此次雷电灾害的主要原因是该企业无信息系统防护设施和感应雷防护装置。

2.雷电对信息系统的危害

2.1直击雷的危害：

雷电放电主通道通过被保护物，就称被保护物被直击雷击中。信息系统设备或信息系统所在建筑物被雷电直接击中会造成设备损坏，人员伤亡等极大危害

2.2 感应雷的危害：

雷电放电主通道没有经过被保护物，但放电过程中产生强大的瞬变电磁场在附近的导体中感应到电磁脉冲，称为LEMP，即感应雷。LEMP可通过两种不同的感应方式侵入导体。一是静电感应，在雷云中电荷积聚时，就近的导体会感应相反的电荷，当雷击放电时，雷云中电荷迅速释放，而导体中的静电荷在失去雷云电场束缚后也会沿导体流动寻找释放通道，就会在电路中形成LEMP；二是电磁感应，在雷云放电时，迅速变化的雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场，附近的导体中就会产生很高的感生电动势，在电路中形成LEMP。

LEMP沿导体传播，损坏电路中的设备或设备中的器件。信息系统中系统接口多，线路长，给LEMP的产生，耦合和传播提供了良好环境，而信息系统设备随着科技的发展，集成度越来越高，抗过电压能力越来越差，极易受LEMP的袭击，并且损害的往往是集成度较高的系统核心器件，所以更不能掉以轻心，因此感应雷防护也成为信息系统雷电防护的重点。

3.信息系统的雷电防护措施

3.1直击雷的保护：

为了尽量减少LEMP的产生，一般宜采用抑制型或屏蔽型的直击雷保护措施，如避雷带，避雷网和避雷小针等，以减小直击雷击中的概率。并尽量采用多根均匀布置的引下线，因为多根引下线的分流作用可降低引下线沿线压降，减少侧击的危险，并使引下线泻流产生的磁场强度减小。引下线的均匀布置可使引下线泻流产生的电磁场在建筑物内空间内部部分抵消，以抑制LEMP的产生强度。接地体宜采用环型地网，引下线宜连接在环型地网的四周，这样有利于雷电流的散流和内部电位的均衡。

3.2感应雷的保护：

静电感应产生的LEMP一般通过电力电缆，通信电缆，视频电缆，光纤电缆的金属外皮和天馈线侵入信息系统。所以对于进出电缆防雷防护的主要措施是：

一要进出电缆必须带金属屏蔽层，且应埋地进出建筑物，并在进出户外电缆金属外屏蔽层与联合接地体作等电位联结；

二要在电源上逐级加装三级以上SPD，实行多级防护，使LEMP在经过多级泄流后的残压小于信息系统设备的耐压值；

三要对于天馈线防雷主要在同轴电缆进户处加装相应的高频浪涌保护器，并且天馈线的顶端通过金属支架接地，如无金属支架，则采用Φ12以上镀锌圆钢下引接地。如果天馈线较长，在其中间应隔20米左右与下引接地线跨接一次；

四要在建筑物内的信息系统综合布线保护管宜采用金属管。

避雷器的防雷能力与安装方式有密切关系，主要是引线阻抗会产生额外的残压。应尽可能地缩短电力线与避雷器间的连线以及避雷器与接地汇流排板间连线的长度。多级布置避雷器可减小引线阻抗产生的额外残压，因为前级避雷器已将大部分雷电流泄放入地，在后级避雷器中泄放的雷电流较小。U1=I1×(Z11＋Z12＋Z13)，U2=I2×(Z12＋Z22＋Z23)，一般来说，后级泻放的雷电流I2为前级I1的20％左右，所以必然导致引线上的附加残压减小。

低阻抗地线均压网络设计：

LEMP造成危害主要是LEMP引入后产生的毁坏性浪涌电位差造成。上述各种防雷措施主要也是想尽可能减小浪涌电位差，这是信息系统防雷的基础，离开了这个基础，单凭装避雷器是不可能解决信息系统防雷的。确保雷击时不产生毁坏性浪涌电位差的关键，是在于需要设计一个低阻抗地线网络系统，该系统由适应不同电特性和负载特性的地线网络组成。它们间相互绝缘，并只能由一个公共接地点连接，彼此间没有闭合回路，并由公共接地点给各地线网络提供基准零电位即等电位联结。相互绝缘和彼此间没有闭合回路可以保证不会因为公共阻抗过大而产生的共态共模干扰和相互间的传导，耦合干扰；等电位联结可以保证不会因为LEMP通过接地极时因接地阻抗过大使某段地线网络电位上升，而产生毁坏性电位差。可以始终保护其低阻抗均压的性质。并且该接地汇集下引线与其他下引线的多重互连是对安全有益的。

结束语：

信息系统防雷重点是防感应雷，而其防雷基础是努力实现等电位。由于信息系统设备种类繁多，它们的耐过压能力也有差别，因此，还不能对防雷的等电位进行定量分析。上述措施经过实践证明是有效的，但不表示是最可靠和最安全的，我们还需在实践中不断探索研究来解决各种问题，这样才能雷电防护工作健康、高速发展。