雷電對網(wǎng)絡系統(tǒng)的入侵途徑及防護原則

防汛網(wǎng)防雷。黃河水利委員會水文局趙新生雷電對網(wǎng)絡系統(tǒng)的入侵途徑及防護原則雷電入侵網(wǎng)絡的途徑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雷，直擊雷擊中高壓電力線路，經(jīng)過變壓器耦合到220/380V低壓，入侵計算機供電設備；另外低壓線路也可能被直擊雷擊中感應出雷電過電壓。在220/380V電源線上出現(xiàn)的雷電過電壓平均可達1萬伏，對計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)可造成毀滅性打擊。⑵由計算機通信線路入侵這分為三種情況：①當?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r，強雷電壓將鄰近土壤擊穿，雷電流直接入侵到電纜外皮，進而擊穿外皮，使高壓入侵線路。②雷云對地面放電時，在線路上感應出上千伏的過電壓，擊壞與線路相連的微電子設備，并通過設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，與其相鄰并平行鋪設的其他線路會感應出過電壓沖擊，危害相應的連接設備。⑶地電位反擊電壓通過接地體入侵雷電擊中避雷針時強大的雷電流經(jīng)過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，會在靠近的其他電子設備接地體產(chǎn)生高壓地電位反擊，入侵電壓可高達數(shù)萬伏。因此建筑物避雷系統(tǒng)不但不能保護微電子設備，反而經(jīng)常引入雷電流。防護原則總的防雷原則是采用三級保護:①將絕大部分雷電流直接引入地下泄散（外部保護）；②阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號線引入的過電壓波（內(nèi)部保護及過電壓保護）；③限制被保護設備上浪涌過壓幅值（過電壓保護）。這三道防線，相互配合，各行其責，缺一不可。一般避雷器存在的問題（1）參數(shù)匹配與響應速度表面上看起來，安裝避雷器之后將會避開雷災，但仔細分析后會發(fā)現(xiàn)如下幾點問題:①避雷器的啟動時間、分布參數(shù)的影響、最終設備的響應，這三個最重要的因素會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速度都慢于設備中半導體器件的啟動速度。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設備，必須使雷電流參數(shù)、避雷器的參數(shù)、避雷器至設備的分布參數(shù)等等正好匹配，以便避雷器能先于設備啟動。但實際的情況是，雷電流參數(shù)無法控制，避雷器至設備的分布參數(shù)很小，有時可以忽略，無法在實際操作中加以控制。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）響應速度很慢，因此設備可能先于避雷器啟動，在這種情況下設備將會損壞，避雷器倒可能安然無恙。（2） 殘壓的問題導通電壓與殘壓的矛盾：導通電壓選擇得小，殘壓就低。但是由于線路電壓的波動，導通電壓選擇小了，避雷器將會經(jīng)常處于導通狀態(tài)，很快會損壞，有時甚至出現(xiàn)爆炸。因此，對于一般的避雷器而言，殘壓不可能做得很低。（3） 多級保護的客觀要求與安裝條件的矛盾對于電源系統(tǒng)的防護，按照有關國際標準的要求，必須加裝三級防護，必須在總配電、分配電、設備側(cè)都加裝相應的保護設備。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航基站，但是，越是這樣的應用場合，越無法這樣配置避雷器，因為基站空間太小。（4） 維護的問題無論是否有人職守，由于避雷器的易損性，維護是一個大問題，如果第一個雷將避雷器打壞了，怎么保證在第二個雷來之前將其更換呢？如果不能，設備就完了。解決方案一一“多級集成”“多級集成”避雷是目前的器件水平上最先進的避雷技術方案，它不但解決了上述問題，而且?guī)砹酥T多優(yōu)勢：即在一個避雷箱中采用特殊技術集成了多級保護，這時雷電能量不能直接作用于被保護的設備，多級能量釋放和吸收裝置可以逐級降低雷電能量，使作用于設備的能量達到最小。多級之間還可以互相備份，一旦一級打壞了，其他級照樣可以起到保護作用，從而提供了更可靠的保障（見下圖）。采用“多級集成”防護的理由:一方面在技術上，用一般電氣設備的防雷裝置防雷，已不能完全解決微電子設備的防雷問題。由于微電子設備對雷電等沖擊干擾十分敏感，耐壓水平很低，對半導體分立元件電子設備行之有效的保護措施，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建筑物內(nèi)日益廣泛應用的微電子設備，特別是通信網(wǎng)絡的防護要求。另一方面，人們的習慣觀念也要更新。許多人包括一些高科技人員的觀念還停留在弗蘭克林時代，以為有了避雷針就萬事大吉！殊不知閃電由避雷針引入大地，大樓、人員和普通設備可能安然無恙，但雷電流在四周產(chǎn)生的巨大脈沖電磁場，卻使具有極為靈敏的微電子設備損壞，令業(yè)務受到嚴重影響。許多人不了解埋地電纜也會出現(xiàn)感應過電壓，例如通過避雷針的雷電入地電流為5kA時，在其附近5?10米處的無屏蔽電纜將會感應5k?7.5kV的高壓；實踐表明不少屏蔽良好的微電子設備在雷雨季節(jié)也發(fā)生故障，就是因為即使屏蔽系數(shù)達到90%，雷電感應過電壓仍有10V數(shù)量級。微電子的抗沖擊電磁干擾和過電壓防護是一項系統(tǒng)工程，必須貫徹整體防護思想。綜合運用分流（泄流）、均壓、屏蔽、接地和保護等各項技術，才能構(gòu)成一個完整的防護體系。黃河防汛通信網(wǎng)絡系統(tǒng)狀況及存在問題黃河防汛通信網(wǎng)絡系統(tǒng)黃河防汛通信網(wǎng)絡系統(tǒng)包括常規(guī)的語音和圖像傳輸、短波電臺通信、微波通信、計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星發(fā)送和接收等。正在使用的設備有微波通信站、交換機、短波電臺、衛(wèi)星地面接收站、Modem、路由器、數(shù)傳機、電話機、計算機及其配套設備。這些系統(tǒng)及其相關的設備，大多是由微電子器件組成的。存在問題⑴建筑物新增電氣設備防直擊雷措施不全，如某些衛(wèi)星天線、通信天線等裝置無防直擊雷保護。天饋線未穿金屬管屏蔽，金屬管兩端未能嚴格接地。⑵相當一部分防雷建筑物內(nèi)的配電系統(tǒng)、電腦設備、程控交換機、天饋線等電子設備無系統(tǒng)化的防雷電波侵入措施，雷電感應和雷電波極易對通信系統(tǒng)、程控交換機、計算機信息系統(tǒng)等微電子設施造成破壞。⑶電源系統(tǒng)未安裝三級保護裝置，機房配電箱未安裝一級電涌保護器，UPS前端未安裝二級電涌保護器，主要設備（如服務器、網(wǎng)絡交換機等）都沒安裝插座式過電壓保護器。⑷信號系統(tǒng)未安裝電涌保護裝置，服務器等重要設備沒有安裝電涌保護器,Modem、ISDN網(wǎng)絡終端、網(wǎng)絡交換機、集線器、路由器等設備都未能嚴格安裝電涌保護裝置。⑸機房內(nèi)未設環(huán)形接地母線，接地母線和大樓共用接地系統(tǒng)沒有規(guī)范連接。⑹金屬外殼沒有做安全接地和屏蔽接地，等電位連接不符合要求。⑺機房內(nèi)電源線與信號線沒有分別鋪設，且未進行屏蔽保護。信號線離大樓結(jié)構(gòu)柱子太近，易產(chǎn)生雷電感應。⑻有些機房內(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。建議廣泛開展“防雷減災”宣傳活動，增強防雷安全意識。加強領導和監(jiān)督。在黃河防汛系統(tǒng)成立“防雷減災”領導小組，設立防范雷電災害責任人，建立健全各項防雷安全工作制度。成立專業(yè)技術檢測機構(gòu)。為各單位防雷設施的定期檢測與日常維護工作提供技術支持。對重點防護區(qū)域，如:防汛指揮中