计算机网络防雷研究

摘要：本文以计算机网络为雷电防护对象，通过对计算机网络遭受的雷击成因特征分析，找出相应防护方法，并对其具体技术措施进行研究分析。结果表明，计算机网络防雷应综合运用接地、等电位、屏蔽、过压保护等技术措施，进行科学、全面、细致、周密的系统设计，才能真正提高计算机网络安全性能，起到较好的雷电防护效果。

关键词：计算机网络 ，防雷， 安全

Abstract: this article with the computer network for lightning protection object, and through the computer network suffered from the analysis of characteristics of the lightning causes, and find out the corresponding protective method, and the specific technical measures of research and analysis. The results show that the computer network lightning protection should be comprehensive use of grounding, potential, shielding, over-voltage protection technology measures of scientific, comprehensive, the perquisite for system design, can really improve computer network security performance, has a good lightning protection effect.

Key words: the computer network, the lightning protection, safety

中图分类号：G623.58文献标识码：A 文章编号：

1概述

计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。计算机系统硬件和通讯设施极易遭受到自然环境的影响，特别是雷电对计算机网络构成的威胁。这是因为计算机硬件采用的元器件集成度高、功耗低，最明显的缺点就是抗过压能力和抗干扰能力很低，易受雷电等电磁和其它过压的损坏，有实验测试，雷电电磁脉冲超过0.07高斯时，计算机就会失效，超过2.4高斯时，计算机就会永久性损坏。随着计算机网络在社会各行各业的广泛应用，如何做好计算机网络雷电安全的保护措施，提高网络系统的安全性和可靠性，保证计算机网络的正常运行，是迫在眉睫的事情。

2计算机网络雷灾成因特征分析

2.1 直接雷击损坏

雷电直接击中计算机网络系统，包括网络设备、信号传输线及电源线路。由于直接雷击的能量非常巨大，破坏能力很强，一旦被击中，其损失往往是毁灭性的，整个网络系统都有可能瘫痪。因此，预防直接雷击措施非常关键。一般来说，雷电直接击中机房内网络设备的可能性很小，被雷电直接击中的大多为室外的信号及电源线缆。特别是架空的传输线缆。埋在地下的光缆被雷电击中的事故也时有发生。

2.2感应雷的破坏

感应雷也称间接雷击或二次雷击。雷电在放电时，在空间会有很强的瞬变电磁场，附近导体中会产生静电感应和电磁感应，使金属导线回路产生较强的感应电流。

2.2.1静电感应

当空中有带电的雷云出现时，雷云下的地面及建筑物由于静电感应作用而带上相反的电荷，由于雷云的出现到发生雷击所需的时间相对于主放电过程的时间长的多，因此大地可以有充足的时间积聚大量的电荷，当雷击发生后，雷云所带的电荷通过雷击放电与大地异种电荷发生中和，而某些局部由于它与大地的电阻比较大，电荷不能同时消失，从而形成局部区域的高电压，这种感应高压在高压架空线上课达30～40万伏，一般低压架空线可达10万伏，普通通信线路可达1～6万伏。这些高电压可沿线路传输到电气设备上，对设备造成严重的破坏。

2.2.2电磁感应

由于雷电流迅速变化，具有极大地峰值及陡度，在其周围空间范围产生瞬变（交变）的电磁场，使附近的金属导体上感应出很高的电动势。

2.2.3电磁感应对计算机网络危害的途径

①雷电通过通信线路的感应而传入系统，损坏设备；

②雷电通过供电线路的感应而传入系统，损坏设备；

③雷击建筑物或邻近地区，雷电放电从而导致建筑物内部计算机通信网络环路中由于空间电磁场感应产生瞬间过电压而造成设备损坏；

④地网高电位反击。在采用独立接地系统的计算机网络，这种雷击事故较为常见，由于不同地网之间接地电阻不同，雷击时各地网的电位不同就会产生电位差，产生反击击穿放电，损坏与之相连接的设备；

⑤雷电沿高电位地网引入损坏设备。

2.3球形雷对计算机网络的危害及其防护措施

在雷雨频繁的天气时，偶尔会出现紫色、殷红色、或蓝色的火球在空中飘动，大小一般都在十到几十厘米间，存在的时间有几秒至几分钟，它能随空气中的气流流动，通过烟囱、窗户、门进到室内，可在室内发生爆炸，或又窜出室外，当人或动物碰到他时会造成严重的烧伤和伤亡事故。

球形雷的防护方法：

①雷雨天气不要打开门窗；

②建筑物所有金属门窗均须作防雷接地措施；

③对门、窗等通风地方安装防护金属网，并做好等电位措施。

3 计算机网络的防雷保护措施

计算机网络的防雷是一个综合性的系统工程，其技术框架如下图所示：

3.1防直接雷击措施

计算机网络防雷的第一道防线是拦截直击雷。通过安装接闪器来拦截雷电，从而避免被保护物自身遭到直接雷击。这是目前最经济、最有效的防直击雷方法。防直接雷击设施通常有接闪、分流、泄流即接闪器、引下线及接地体等三大部分组成，接闪器常见的有接闪杆、接闪带、接闪网格、接闪线等装置。

3.2 防雷电感应措施

3.2.1选址

当雷击建筑物时，雷电流通过防雷引下线泄放入地，在引下线周围空间存在着磁场，了解引下线周围的磁场强度，对机房的设计来说是十分重要的。引下线周围磁场强度可由下式计算得出：

式中真空磁导率Uo=4л×10-7韦伯/安培·米。I为电流强度，r为该点到引下线的垂直距离。由式中可知，B与r 成反比。所以越靠近引下线的地方，磁场越强；离引下线越远的地方，磁场越弱。

根据美国一项实验表明，当磁感应强度B=0.03GS时，计算机产生误动作；B=0.75GS时，计算机元件假性损坏；B≥2.4GS时，计算机元件真性损坏。

因此，计算机网络机房应尽量避免设在建筑物高层，宜选择在建筑物顶四层以下楼层中心部位。微电子设备尽量设置在高级别防雷区域内，且应远离建筑物引下线结构柱。

3.2.2屏蔽

屏蔽是防止和抑制任何形式电磁干扰的重要技术。屏蔽技术是利用屏蔽体（具有特定性能的材料）阻止或减小电磁骚扰能量传输的一种技术 。电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射吸收和引导作用。屏蔽不仅对辐射干扰有良好的抑制作用，而且对静电干扰和干扰的电容性耦合、电感性耦合均有明显的抑制效果。