防雷電入侵計算機信息係統的各種途徑  

 1．1雷（léi）電遠點襲擊電力線：
　　我（wǒ）國電力線輸電（diàn）方式是（shì）由發電廠通過升壓變壓器升壓後，輸（shū）電至（zhì）低壓變（biàn）壓器，經低壓變壓器的（de）輸出給用戶。由於（yú）我國的電壓基本波形是每秒50Hz的正弦波形曲（qǔ）線，在電力線上形成（chéng）每秒50次的（de）交變磁場。如遇雷害發生時，在（zài）雷電未擊穿大（dà）氣時，將呈（chéng）現（xiàn）出高（gāo）壓電場形式。根據電學基本原理，磁場（chǎng）與電場之間（jiān）是相互（hù）共存可逆變化的，那麽（me），雷擊高壓電場通過靜電吸收原理（lǐ），向大地方向運動。假設電力線杆有5米高，那麽在相（xiàng）對濕度25％時，要擊穿5米（mǐ）空氣，需要15×106V雷擊高壓（3000V/mm）。如果在相對濕度95％時（shí）（下雨時（shí）），擊穿5米空氣需要5×106V雷擊高壓（1000V/mm）。電力線上的交變磁場對雷雲的吸（xī）引小（xiǎo）於大地的（de）靜電（diàn）吸引。如果，雷雲擊穿（chuān）5米空氣入地，需要（yào）很高的（de）電壓，雷電首先擊（jī）在電力（lì）線（xiàn）上，並從電力（lì）線的負載保護地（dì）線（xiàn）入地釋放，這樣就擊穿了設備。在（zài）高壓線上的表（biǎo）現為擊穿變壓器的絕緣（yuán），在變壓（yā）器低（dī）壓端與負載的連線上遭雷擊，損失（shī）的是用電器。由於變壓器低壓輸出端是三條相線，做一條地線（xiàn），當作零地合一線（xiàn），變成三相四線製零地合一方式給用電器供電，雷電擊在火線與大地放電，就等（děng）於火（huǒ）線與（yǔ）零線放電通過電力（lì）線（xiàn）直接（jiē）擊穿用電器的電子元件（jiàn）。一般電子設備線與外殼的耐壓為每分（fèn）鍾VAC1500V，火線與零線耐壓為工業級Vdc550－650V，這麽低的耐壓一旦遭受遠點雷擊，必將擊壞用電器。為此，在選擇防（fáng）雷器（qì）時，首先考慮遠點雷（léi）擊。

1．2雷電近點電力（lì）線（xiàn）的侵入：
　　所謂雷電近點襲擊電力線，實際上是雷電襲擊（jī）用電器所（suǒ）在的建（jiàn）築物避雷針，從而引（yǐn）起的雷電電（diàn）磁脈衝的保護問題（tí）。雷電打在建築（zhù）物（wù）避雷裝置上，按照GB50057－94《建築物防雷設計規（guī）範》規定，定義大（dà）樓接閃電能力為波形10 350 S三角波，雷擊電流為150KA。避雷針引下線由於線路電感的作用，IEC1312定義最（zuì）多（duō）隻能將50％的電流（liú）引（yǐn）入大地。100餘米高的大樓它的引（yǐn）下（xià）線電感為（wéi）155 H左右（1.55 H/米），IEC1312定義電感大於37.5 H，則發生測閃雷擊，也就是說，10 350 S直擊雷引下線隻能引下50%的電流，餘下（xià）的（de）電（diàn）流將通過電力線屏蔽槽、水（shuǐ）管、暖氣（qì）管、金屬門窗等與地麵有連接的（de）金屬物質聯合引雷，但也隻引下少部分雷電流，餘下總電流的25％在大樓流（liú）竄至UPS輸（shū）入輸出負載的電源線、局域網（wǎng）線等，擊穿小型機局域網端，最終由邏輯地線處下泄入地。對設備而言，部分雷電流將由UPS輸入電源線對交流地線進行（háng）L－PE、N－PE泄放，UPS輸（shū）出L－PE′（邏輯地（dì）〕、N－PE′泄（xiè）放，小型機L－PE′ N-PE′泄放，局（jú）域網線對邏輯地線（xiàn）等進行泄放。最終結果（guǒ），將擊（jī）穿UPS輸（shū）出對（duì）地線（xiàn）和輸入對地線端、小型機電源對邏輯地線（xiàn）、網口（kǒu）對邏（luó）輯地線。為此（cǐ），必須對UPS輸入（rù）輸（shū）出火線零線對交流地和直流（liú）邏輯地進行保護，必須對小型機、服務器及其它重要終端進行等電位保護，對網口進行保護，隻有堵（dǔ）死（sǐ）一切雷電導入的（de）端口，才能有效的保護設備免受雷電的侵害。

1．3錯相位雷害
　　美國空軍電磁兼容手冊中，描述雷電發生時用肉眼（yǎn）可識別閃電為一組雷擊，每次不少於（yú）26個雷，它有大小和發生（shēng）先後的區別，如果一個高能（néng）量雷打（dǎ）在一條火線上，而另一個低能量雷（léi）打在（zài）另一條火線上，線線之間就會產生一個電壓差，侵入設備。這種侵害（hài）設（shè）備的現象，稱錯相（xiàng）位雷擊，又稱雷電的二次破壞（huài），對（duì）三相UPS而言，它的輸入和輸出端，應安裝線與（yǔ）線之間的保護（hù），才能更全（quán）麵更立體的保護電子設備。
小結：堵死雷電由（yóu）電力線入侵（qīn）電子設備，應該從遠（yuǎn）點雷擊、近點雷擊和錯相位雷擊三種雷擊現象（xiàng）入手，實施全方位的（de）保護，才能在發生雷擊時，有效的保護設備。
2）雷電作用（yòng）下，建築（zhù）物內感應雷害
雷電擊在建築物避雷針上（shàng），由避雷針通過引下線，將雷電流泄放大地，引下線自上而下產生一（yī）個變化旋轉快速運動（dòng）磁場，建築物內的電源線、網絡線等相對切割（gē）磁力線，產生感應（yīng）高壓（yā）並沿線路傳輸擊毀設備。
假設（shè）一機房的大樓避雷針引下線或（huò）大樓主鋼筋距主機房10米，假設（shè）機房為7 7m2。 di=75KA dt=10 S
則感應高壓U＝2 10－7 7 Ln
＝52500V
由此（cǐ）可知由雷電產（chǎn）生的感應電壓無孔不入，它可以危及機房內所有的用電器，在上（shàng）海一座郵電智能大廈一次雷擊，4台（tái）服（fú）務器遭受雷擊，80多條廣（guǎng）域網絡線端口及4台網（wǎng）絡（luò）交換機的RJ45端（duān）口全部損壞；廣東省1996年計算機係統遭受雷擊損（sǔn）失五億元人民幣。感應雷的能量雖小，但電壓較高。所（suǒ）以，對（duì）感應雷（léi）害的防護，應該是全麵的防護，但防護（hù）的（de）級別可以低一些（xiē）。

3）、雷（léi）電作用下的網絡雷害
3.1、廣域網絡
　　一般講（jiǎng），廣域網絡通常不遭受直擊雷的破壞，1mm2的銅線遭受（shòu）10KA的雷電襲擊，它自身就斷了。所以，廣域網的（de）雷害（hài）主要是感應雷害，擊穿方式為線對線和線對機（jī）殼（地），在GA173-1998《計算機信息係統防雷保安器》標準中，廣域網（wǎng）保護的最大雷（léi）電流（liú）為5KA，連接廣域網一般（bān）有以下幾類，一類是DDN租用（yòng）專線，一（yī）類是ISD專線（xiàn），一類是幀中繼以及微（wēi）波通訊方式（shì）。對於專（zhuān）線的接收端口，它的（de）耐壓應為5倍工作電壓，即Vdc25V，傳輸速（sù）率小於等於2M，插入保安器，使之在雷（léi）電作用（yòng）下，短路保護5KA電流，而端（duān）口殘壓小於25V；而對於話線備份來說，它的工作電壓為48V加93 V振鈴電壓（yā）共計175V，插入保安（ān）器，保安器的啟動電壓來（lái）說（shuō），它的工作電壓為48V加93 V振鈴（líng）電壓共計175V，插入（rù）保安器（qì），保安器（qì）的啟動電壓。

3.2局域網
　　在（zài）局域網的傳輸電纜中，常常采用UTP電纜，UTP電纜的4對線中兩對線（1-2，3-6線對）一對線接收一（yī）線發送，采用RJ45接口方式。既然局域網電纜采用RJ45型是一收一發，那麽，就應按兩對線進行（háng）雷電（diàn）保護。
我們做過一次試驗，在一條（tiáo）連接服務（wù）器的網線旁邊，約距網線0.5米（mǐ）處，采用雷擊發生器對網線0.5米處一條金屬（shǔ）線發射雷電流。由小到大，發射電流為（wéi）10KA，周邊磁場汙染了網線，瞬間（jiān）服務（wù）器端口、芯片被擊穿，這時，示波器記憶感應高壓為100V。
在機房的綜合布線中，施工人（rén）員為了布線工程的美觀漂亮（liàng），把很多網線放在（zài）牆壁內，沒有考慮對（duì）UTP電纜的屏蔽處理，一旦大樓某些（xiē）鋼（gāng）筋泄放雷擊電流都將引起感應高壓，從而擊毀（huǐ）設備。
另外，對於網絡係統，由於雷電引起（qǐ）的電磁脈衝，在機房內產生3Gs的變化電磁場，必然（rán）引起網卡（kǎ）端口芯片的燒（shāo）毀。

3.3綜合布線
從防雷角度上考慮（lǜ），布線一定要（yào）明確（què）表示：
3.3.1電源線不要與網絡線同槽架設，數據插座與電源插座保持一定距離（lí）；
3.3.2廣域網線纜不要（yào）與局域網線纜同槽架設；
3.3.3網線與牆壁布（bù）置時，有條件應（yīng）遠距離（lí）安裝；
3.3.4屏蔽槽有厚度要求，並要求兩點接地（dì）；

4）雷電作用下的二次效應 ------- 雷電高壓反擊雷
雷電襲擊（jī）建築物避雷針，由引下線將雷電流引入大（dà）地，由於大地電阻的存在，雷電電荷不能快速全（quán）部的與大地負電荷中和，必然（rán）引起局部地電位升高，交流配電（diàn）地和直流邏輯地（dì）將這種高電（diàn）位引入機房，UPS輸出、輸入端被擊（jī）穿，小型機及其他（tā）網絡設備連接斷口（kǒu）被擊穿。這種反擊電壓（yā）少則（zé）數千伏，多則數萬伏，直接燒壞用電器的絕緣部分。

5）由雷擊引起的人身安全問題
雷電泄放大地，由於（yú）地電阻較大，不能馬上泄放，從而引起地電位升高（gāo），由於機（jī）房（fáng）直流邏輯地線和交流配電保護地線不在一點入（rù）地，將兩個電位值引入機房，這時，一個操作人員的一隻手摸在（zài）UPS輸出負載外殼上（如（rú）小型機），而另一隻手（或身體）摸在交流配電地線上（如空調），兩個電位值將通（tōng）過操（cāo）作人員（yuán）的身體短路，造成操作人員傷亡。美國1996年為此而死亡198人，廣東省（shěng）1997年在報導雷擊死亡（wáng）的170人中，有相當一部分（fèn）是為此而傷亡（wáng）的。所以防雷（léi）保護設備的確很重要，但是（shì）保護人身安全更重要。
在（zài）通過具體（tǐ）分析了雷害入侵計算機信息係統（tǒng）的各種途徑後，我（wǒ）們得（dé）出的結論是：防雷保護設計（jì）工（gōng）作不是簡單的（de）避雷設施的安裝和（hé）堆砌，而是一項要求高、難度大的係統工程，涉及多方麵的因素。為（wéi）此我（wǒ）們的設計指導思（sī）想的主（zhǔ）旨是，本?quot;經濟、實用（yòng）、高標準嚴（yán）要求、高起點、高可靠性"的原則，在遵（zūn）照執行國（guó）家有關標準，國家有關行業標準的基礎上，還參考和引入IEC國際電工委員會的有關（guān）防雷技術標準要求，以期達到更好（hǎo）的防護效果（guǒ）。