防雷電入侵計算機信息係統的各種途徑  

 1．1雷電遠點（diǎn）襲擊電力線：
　　我國電力線輸電（diàn）方式是由（yóu）發電廠通過升壓變壓（yā）器升壓後，輸電至低壓變壓器，經低壓變壓器（qì）的輸出給用戶（hù）。由於我（wǒ）國的（de）電壓基本波形是每秒50Hz的正弦（xián）波形曲線，在電（diàn）力線上形成每秒50次的交變磁場。如遇雷害（hài）發生（shēng）時，在雷電未擊穿大氣時（shí），將呈現出高（gāo）壓電場形式（shì）。根據電學（xué）基本原理，磁（cí）場與電場之間是相互共存可逆變化的（de），那麽，雷擊高壓電場通過（guò）靜電吸收原理，向大地方（fāng）向運（yùn）動。假（jiǎ）設電力線杆有5米高，那麽在相對濕度25％時，要擊穿5米空氣，需要15×106V雷擊高壓（3000V/mm）。如果在相對濕度95％時（下雨時），擊穿5米空氣需要5×106V雷擊（jī）高壓（1000V/mm）。電力線上的交變磁場對雷雲的吸（xī）引小於大地的靜電吸引。如果，雷雲擊穿5米空氣入地，需要很（hěn）高的電壓，雷電首先擊在（zài）電力線上，並從電力線的負載保護地線入（rù）地釋放，這樣就（jiù）擊穿了設備。在高壓線上的表現為擊（jī）穿變（biàn）壓器的絕緣，在變壓器（qì）低壓端（duān）與負載的連線上遭雷擊（jī），損失的是用電器。由於變壓（yā）器（qì）低壓輸出端是三條相線，做一（yī）條地線，當作零地合一線，變成三相四線製零地（dì）合一方式給用電器供電，雷電擊在火線與大地放電，就（jiù）等（děng）於火線與零線放電通過電力（lì）線（xiàn）直接擊穿用電器的電子元件。一般電子設備線與外殼的耐壓為每分鍾VAC1500V，火線與零線耐壓為工業級Vdc550－650V，這麽低（dī）的耐壓一旦遭受遠點（diǎn）雷擊，必將擊壞（huài）用電器。為此，在選擇防雷器時，首先考慮遠點雷擊。

1．2雷電近點電力線的侵入：
　　所謂雷（léi）電近點（diǎn）襲擊電力線，實際（jì）上是雷（léi）電襲擊（jī）用電器所在的（de）建築物（wù）避雷針，從而引起的雷（léi）電（diàn）電磁脈（mò）衝的（de）保護問題。雷電打在建築物避雷裝置上（shàng），按照GB50057－94《建（jiàn）築物防雷設計（jì）規範》規定，定義大樓接閃電能力（lì）為波形10 350 S三（sān）角波，雷擊電流為150KA。避雷針引下線由於線路電感的作用，IEC1312定義最多隻（zhī）能將50％的電流引（yǐn）入大地。100餘（yú）米高的大樓它的引下線電感為155 H左右（1.55 H/米），IEC1312定義電感大（dà）於37.5 H，則發生測（cè）閃雷擊，也就是說，10 350 S直擊雷引下線隻能引下50%的電流，餘下的電流將通過（guò）電力線屏（píng）蔽槽（cáo）、水管、暖氣（qì）管、金屬門窗（chuāng）等與地麵有連接的金（jīn）屬物質聯合引雷，但也隻引下少部分雷（léi）電流，餘下總電流的25％在大樓流竄至（zhì）UPS輸入輸出負（fù）載的電（diàn）源線、局（jú）域網線（xiàn）等，擊穿（chuān）小型機局域網端，最終由邏輯地（dì）線處下泄入地。對設備而言，部分雷電流將由UPS輸入電源（yuán）線對交流地線進行L－PE、N－PE泄放，UPS輸出L－PE′（邏輯地〕、N－PE′泄放，小型（xíng）機L－PE′ N-PE′泄（xiè）放，局域網線對邏輯地線等進行泄（xiè）放。最終結果，將擊穿UPS輸出對地（dì）線和輸入對地（dì）線端、小型機電（diàn）源對邏（luó）輯（jí）地線、網口對邏輯地線。為此，必須（xū）對UPS輸入（rù）輸出火線零線對交流地和直流邏輯地進行保護，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，隻有堵死一切雷電導入的端口，才能有效的保護設備免受雷電的侵（qīn）害。

1．3錯相位雷害
　　美國空軍電磁兼容手冊中，描述雷電發（fā）生時用肉眼（yǎn）可識別閃電為一組雷擊，每次不少於26個雷，它有大小和發生先後的區（qū）別，如（rú）果一個高能量雷打在一條火線上，而另一個低能量雷打在（zài）另（lìng）一條火線上，線線之間（jiān）就會產生一個電壓差，侵入設備。這種侵害（hài）設備的現象（xiàng），稱錯相位雷擊（jī），又稱（chēng）雷電的二次破壞，對三相UPS而言，它的輸入和輸出端，應安（ān）裝線與線之間的（de）保（bǎo）護，才能更全麵更立體的保護電子設備（bèi）。
小結：堵死雷電由電力線入侵電子設備（bèi），應該從遠點雷擊、近點雷擊和錯相位雷（léi）擊三種雷（léi）擊現（xiàn）象入手，實施全方位的保（bǎo）護，才能在發生雷（léi）擊時，有效的保護設備。
2）雷電作用下，建築物（wù）內感應雷害
雷電擊（jī）在（zài）建築物（wù）避雷針上，由避雷（léi）針通過（guò）引下線，將（jiāng）雷電流泄放大地，引（yǐn）下線自上而下產生一個（gè）變化（huà）旋轉快速運動（dòng）磁場，建築物內（nèi）的電源線、網絡線（xiàn）等相對（duì）切割磁力線，產生感應高壓並沿線路傳輸擊毀設備。
假設一機房的大樓避雷針引下線或大樓主鋼筋距主機房10米，假設機房為7 7m2。 di=75KA dt=10 S
則感應高壓U＝2 10－7 7 Ln
＝52500V
由此可（kě）知由雷電產生（shēng）的（de）感應電壓無孔不入，它可（kě）以危及機房內所有的用電器，在上海（hǎi）一座郵電（diàn）智能大廈一（yī）次雷擊（jī），4台服務器遭受雷擊，80多條廣域網絡線端口及4台網絡交換機的（de）RJ45端口（kǒu）全部損壞；廣東省1996年計算機係統遭受雷（léi）擊（jī）損失五億（yì）元人民幣。感應雷的能量雖小，但電壓較高。所以，對感應雷害的防護，應該是全麵的防護，但防護的級別可以低一些。

3）、雷電作用下的網絡雷害
3.1、廣域網絡
　　一般講，廣域網絡通常不遭（zāo）受直擊雷的破（pò）壞，1mm2的銅（tóng）線遭受10KA的雷電襲擊，它自身就斷了。所以，廣域網（wǎng）的雷害主要是感應雷害，擊穿方式為線對線和線對機殼（地），在GA173-1998《計算機信（xìn）息係統防雷（léi）保安器（qì）》標準中，廣域網保護的最大雷電流為5KA，連接廣域網一（yī）般有以下幾類，一類是DDN租用專線，一類是ISD專線，一類是幀中繼以及微波通訊方式。對於專線的接收端口，它（tā）的耐（nài）壓應為5倍工作電壓，即Vdc25V，傳輸（shū）速率小（xiǎo）於等於2M，插入（rù）保安器，使之在雷電作用下，短路保護5KA電流，而端口殘壓小於25V；而對於話線備（bèi）份（fèn）來說，它的工作電壓為48V加93 V振（zhèn）鈴電壓共計175V，插入保安器，保安器的啟動（dòng）電壓來說，它的工作電壓為48V加93 V振鈴電壓共（gòng）計175V，插入保（bǎo）安器，保安器的啟動電壓。

3.2局域網
　　在局域網的傳輸電纜中，常常采用UTP電纜，UTP電纜（lǎn）的4對線中兩對線（1-2，3-6線對）一對線接收一線發送，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（me），就應按兩對線進行雷電保護。
我（wǒ）們做過一次試驗，在一條連接服務器的網線旁邊（biān），約距網線0.5米處，采用雷擊發（fā）生器對網線0.5米處一條金（jīn）屬線發射雷電流。由小到大，發射電流為10KA，周邊磁（cí）場汙染了網線（xiàn），瞬間服務器端口、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（xiàn）中，施工人員為了布（bù）線工程的美觀漂亮，把很多網線放在牆壁內，沒有考慮對UTP電纜的屏蔽處理，一旦大樓某些鋼筋泄放雷擊電流都將（jiāng）引起（qǐ）感應高壓，從而擊（jī）毀設備。
另外，對於網絡係統，由於雷電引起的電磁脈衝，在機房內產生3Gs的變化電磁場，必然引起網卡端口芯片的（de）燒毀。

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

4）雷電作用下的（de）二次效應 ------- 雷（léi）電高（gāo）壓反擊雷
雷電（diàn）襲擊建築（zhù）物避雷針，由引下線將雷電流引入大（dà）地，由於大地（dì）電阻的存在（zài），雷電電荷不能快速全部的與大地負電荷中和，必然引起局部地電位升高，交流配電地和直流邏輯地將這種高電位引入機房，UPS輸出、輸入端被擊穿，小型機及其他網絡設備連接斷口被擊穿。這種反擊電壓少則數千伏（fú），多則數（shù）萬伏，直接燒壞（huài）用電器的絕緣部分（fèn）。

5）由雷（léi）擊引起的人身安全問題
雷（léi）電泄放大地，由於地電阻較大（dà），不能馬上泄放，從而引起地電位升高，由於機房直（zhí）流邏輯地（dì）線和交流配電保護地線不在一點入地，將兩個電位值引入機房，這時，一（yī）個操作人（rén）員的一隻手摸在UPS輸出負載外殼（ké）上（如小型機），而另一隻手（或身體）摸在交流（liú）配（pèi）電地線上（如空調），兩個（gè）電位（wèi）值將通過操作人員的身（shēn）體短路，造成操作人員傷亡。美國1996年為（wéi）此而死（sǐ）亡198人，廣東省1997年在報導雷擊死亡的170人中，有（yǒu）相當一部分是（shì）為此而傷亡的。所以防雷保護設備的確很重要，但是保護人身安全更重要。
在通過具體分析了雷害入侵（qīn）計算機信（xìn）息係統的各（gè）種途徑（jìng）後，我們得出的結論（lùn）是：防雷保護設計工作不是簡單（dān）的避雷設（shè）施的安裝和堆砌，而是一項要求高（gāo）、難度大的（de）係統工程，涉（shè）及多方麵的因素。為此我（wǒ）們的設計指導思想的主旨是（shì），本?quot;經（jīng）濟、實用、高標準嚴要求、高起點、高可靠（kào）性"的原則（zé），在遵照執行國家有關標準（zhǔn），國家有關行業標準的基（jī）礎上，還參（cān）考和引入IEC國際電（diàn）工委員會的有（yǒu）關防雷技術標準要求，以期（qī）達到更好的防護效果。