雷電對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的入侵途徑及防護(hù)原則

防汛網(wǎng)防雷。黃河水利委員會(huì)水文局趙新生雷電對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的入侵途徑及防護(hù)原則雷電入侵網(wǎng)絡(luò)的途徑⑴中電線入侵電源由電力線路輸入室內(nèi)前可能遭受直擊雷和感應(yīng)雷，直擊雷擊中高壓電力線路，經(jīng)過(guò)變壓器耦合到220/380V低壓，入侵計(jì)算機(jī)供電設(shè)備；另外低壓線路也可能被直擊雷擊中感應(yīng)出雷電過(guò)電壓。在220/380V電源線上出現(xiàn)的雷電過(guò)電壓平均可達(dá)1萬(wàn)伏，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可造成毀滅性打擊。⑵由計(jì)算機(jī)通信線路入侵這分為三種情況：①當(dāng)?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r(shí)，強(qiáng)雷電壓將鄰近土壤擊穿，雷電流直接入侵到電纜外皮，進(jìn)而擊穿外皮，使高壓入侵線路。②雷云對(duì)地面放電時(shí)，在線路上感應(yīng)出上千伏的過(guò)電壓，擊壞與線路相連的微電子設(shè)備，并通過(guò)設(shè)備連線侵入到其他通信線路。這種入侵沿通信線路傳播，涉及面廣，危害范圍大。③若某一線路被雷電擊中時(shí)，與其相鄰并平行鋪設(shè)的其他線路會(huì)感應(yīng)出過(guò)電壓沖擊，危害相應(yīng)的連接設(shè)備。⑶地電位反擊電壓通過(guò)接地體入侵雷電擊中避雷針時(shí)強(qiáng)大的雷電流經(jīng)過(guò)引下線和接地體泄入大地，在接地體附近產(chǎn)生放射型的電位分布，會(huì)在靠近的其他電子設(shè)備接地體產(chǎn)生高壓地電位反擊，入侵電壓可高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏。因此建筑物避雷系統(tǒng)不但不能保護(hù)微電子設(shè)備，反而經(jīng)常引入雷電流。防護(hù)原則總的防雷原則是采用三級(jí)保護(hù):①將絕大部分雷電流直接引入地下泄散（外部保護(hù)）；②阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號(hào)線引入的過(guò)電壓波（內(nèi)部保護(hù)及過(guò)電壓保護(hù)）；③限制被保護(hù)設(shè)備上浪涌過(guò)壓幅值（過(guò)電壓保護(hù)）。這三道防線，相互配合，各行其責(zé)，缺一不可。一般避雷器存在的問(wèn)題（1）參數(shù)匹配與響應(yīng)速度表面上看起來(lái)，安裝避雷器之后將會(huì)避開(kāi)雷災(zāi)，但仔細(xì)分析后會(huì)發(fā)現(xiàn)如下幾點(diǎn)問(wèn)題:①避雷器的啟動(dòng)時(shí)間、分布參數(shù)的影響、最終設(shè)備的響應(yīng)，這三個(gè)最重要的因素會(huì)受雷電流波形的影響。②現(xiàn)有的能承受大電流沖擊的器件的啟動(dòng)速度都慢于設(shè)備中半導(dǎo)體器件的啟動(dòng)速度。③分布參數(shù)難以受控。不難看出，要使避雷器能夠有效保護(hù)設(shè)備，必須使雷電流參數(shù)、避雷器的參數(shù)、避雷器至設(shè)備的分布參數(shù)等等正好匹配，以便避雷器能先于設(shè)備啟動(dòng)。但實(shí)際的情況是，雷電流參數(shù)無(wú)法控制，避雷器至設(shè)備的分布參數(shù)很小，有時(shí)可以忽略，無(wú)法在實(shí)際操作中加以控制。④由于目前的器件水平限制，可以承受雷擊的大功率電壓嵌位元件（比如壓敏電阻）響應(yīng)速度很慢，因此設(shè)備可能先于避雷器啟動(dòng)，在這種情況下設(shè)備將會(huì)損壞，避雷器倒可能安然無(wú)恙。（2） 殘壓的問(wèn)題導(dǎo)通電壓與殘壓的矛盾：導(dǎo)通電壓選擇得小，殘壓就低。但是由于線路電壓的波動(dòng)，導(dǎo)通電壓選擇小了，避雷器將會(huì)經(jīng)常處于導(dǎo)通狀態(tài)，很快會(huì)損壞，有時(shí)甚至出現(xiàn)爆炸。因此，對(duì)于一般的避雷器而言，殘壓不可能做得很低。（3） 多級(jí)保護(hù)的客觀要求與安裝條件的矛盾對(duì)于電源系統(tǒng)的防護(hù)，按照有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須加裝三級(jí)防護(hù)，必須在總配電、分配電、設(shè)備側(cè)都加裝相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備。這是由于由電源系統(tǒng)引入的雷電能量非常大，特別是有些孤立的通信導(dǎo)航基站，但是，越是這樣的應(yīng)用場(chǎng)合，越無(wú)法這樣配置避雷器，因?yàn)榛究臻g太小。（4） 維護(hù)的問(wèn)題無(wú)論是否有人職守，由于避雷器的易損性，維護(hù)是一個(gè)大問(wèn)題，如果第一個(gè)雷將避雷器打壞了，怎么保證在第二個(gè)雷來(lái)之前將其更換呢？如果不能，設(shè)備就完了。解決方案一一“多級(jí)集成”“多級(jí)集成”避雷是目前的器件水平上最先進(jìn)的避雷技術(shù)方案，它不但解決了上述問(wèn)題，而且?guī)?lái)了諸多優(yōu)勢(shì)：即在一個(gè)避雷箱中采用特殊技術(shù)集成了多級(jí)保護(hù)，這時(shí)雷電能量不能直接作用于被保護(hù)的設(shè)備，多級(jí)能量釋放和吸收裝置可以逐級(jí)降低雷電能量，使作用于設(shè)備的能量達(dá)到最小。多級(jí)之間還可以互相備份，一旦一級(jí)打壞了，其他級(jí)照樣可以起到保護(hù)作用，從而提供了更可靠的保障（見(jiàn)下圖）。采用“多級(jí)集成”防護(hù)的理由:一方面在技術(shù)上，用一般電氣設(shè)備的防雷裝置防雷，已不能完全解決微電子設(shè)備的防雷問(wèn)題。由于微電子設(shè)備對(duì)雷電等沖擊干擾十分敏感，耐壓水平很低，對(duì)半導(dǎo)體分立元件電子設(shè)備行之有效的保護(hù)措施，不足以將危害限制到足夠小的程度?，F(xiàn)有的鋼筋混凝土建筑很難滿足對(duì)建筑物內(nèi)日益廣泛應(yīng)用的微電子設(shè)備，特別是通信網(wǎng)絡(luò)的防護(hù)要求。另一方面，人們的習(xí)慣觀念也要更新。許多人包括一些高科技人員的觀念還停留在弗蘭克林時(shí)代，以為有了避雷針就萬(wàn)事大吉！殊不知閃電由避雷針引入大地，大樓、人員和普通設(shè)備可能安然無(wú)恙，但雷電流在四周產(chǎn)生的巨大脈沖電磁場(chǎng)，卻使具有極為靈敏的微電子設(shè)備損壞，令業(yè)務(wù)受到嚴(yán)重影響。許多人不了解埋地電纜也會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)過(guò)電壓，例如通過(guò)避雷針的雷電入地電流為5kA時(shí)，在其附近5?10米處的無(wú)屏蔽電纜將會(huì)感應(yīng)5k?7.5kV的高壓；實(shí)踐表明不少屏蔽良好的微電子設(shè)備在雷雨季節(jié)也發(fā)生故障，就是因?yàn)榧词蛊帘蜗禂?shù)達(dá)到90%，雷電感應(yīng)過(guò)電壓仍有10V數(shù)量級(jí)。微電子的抗沖擊電磁干擾和過(guò)電壓防護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須貫徹整體防護(hù)思想。綜合運(yùn)用分流（泄流）、均壓、屏蔽、接地和保護(hù)等各項(xiàng)技術(shù)，才能構(gòu)成一個(gè)完整的防護(hù)體系。黃河防汛通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況及存在問(wèn)題黃河防汛通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)黃河防汛通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括常規(guī)的語(yǔ)音和圖像傳輸、短波電臺(tái)通信、微波通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星發(fā)送和接收等。正在使用的設(shè)備有微波通信站、交換機(jī)、短波電臺(tái)、衛(wèi)星地面接收站、Modem、路由器、數(shù)傳機(jī)、電話機(jī)、計(jì)算機(jī)及其配套設(shè)備。這些系統(tǒng)及其相關(guān)的設(shè)備，大多是由微電子器件組成的。存在問(wèn)題⑴建筑物新增電氣設(shè)備防直擊雷措施不全，如某些衛(wèi)星天線、通信天線等裝置無(wú)防直擊雷保護(hù)。天饋線未穿金屬管屏蔽，金屬管兩端未能?chē)?yán)格接地。⑵相當(dāng)一部分防雷建筑物內(nèi)的配電系統(tǒng)、電腦設(shè)備、程控交換機(jī)、天饋線等電子設(shè)備無(wú)系統(tǒng)化的防雷電波侵入措施，雷電感應(yīng)和雷電波極易對(duì)通信系統(tǒng)、程控交換機(jī)、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)等微電子設(shè)施造成破壞。⑶電源系統(tǒng)未安裝三級(jí)保護(hù)裝置，機(jī)房配電箱未安裝一級(jí)電涌保護(hù)器，UPS前端未安裝二級(jí)電涌保護(hù)器，主要設(shè)備（如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等）都沒(méi)安裝插座式過(guò)電壓保護(hù)器。⑷信號(hào)系統(tǒng)未安裝電涌保護(hù)裝置，服務(wù)器等重要設(shè)備沒(méi)有安裝電涌保護(hù)器,Modem、ISDN網(wǎng)絡(luò)終端、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、集線器、路由器等設(shè)備都未能?chē)?yán)格安裝電涌保護(hù)裝置。⑸機(jī)房?jī)?nèi)未設(shè)環(huán)形接地母線，接地母線和大樓共用接地系統(tǒng)沒(méi)有規(guī)范連接。⑹金屬外殼沒(méi)有做安全接地和屏蔽接地，等電位連接不符合要求。⑺機(jī)房?jī)?nèi)電源線與信號(hào)線沒(méi)有分別鋪設(shè)，且未進(jìn)行屏蔽保護(hù)。信號(hào)線離大樓結(jié)構(gòu)柱子太近，易產(chǎn)生雷電感應(yīng)。⑻有些機(jī)房?jī)?nèi)靜電地板未與環(huán)形接地母線連接，不符合共用接地要求。建議廣泛開(kāi)展“防雷減災(zāi)”宣傳活動(dòng)，增強(qiáng)防雷安全意識(shí)。加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)督。在黃河防汛系統(tǒng)成立“防雷減災(zāi)”領(lǐng)導(dǎo)小組，設(shè)立防范雷電災(zāi)害責(zé)任人，建立健全各項(xiàng)防雷安全工作制度。成立專業(yè)技術(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)。為各單位防雷設(shè)施的定期檢測(cè)與日常維護(hù)工作提供技術(shù)支持。對(duì)重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域，如:防汛指揮中