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计算机网络系统防雷设计方案
发布日期:2016-04-27   点击量:605   标签:防雷百科  
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    系统简介
    计算机机房网络通信系统雷电防护包括广域网雷电防护、局域网雷电防护、无线通信系统雷电防护、光缆通信雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护等。
    广域网远距离传输数据通信,在进入机房设备(调制解调器或其它设备)前端应安装具备二级保护的防雷保护器,第一级一般为惰性气体火花间隙放电器,通过RLC解偶后,进入第二级半导体过电压保护器。需要防护线与线之间、线与大地之间的雷电入侵,保护器的损耗指标应该适应计算机设备的IEEE标准通信的有关要求。
    数据传输线路(X.25、ISDN、DDN等)的防雷保护器必须能够抵御和吸收(8/20uS感应雷击)5KA雷电流,须具备线路与大地之间及线与线之间的雷电保护。进行PSDN等防雷设计,必须在使用前详细了解防雷器件及设备的工作要求。例如:PSDN调制解调器有带铃压和不带铃压二类,带铃压调制解调器工作电压为48v至54v,铃压为175v至180v,防雷器的保护电压应大于180v;不带铃压的调制解调器工作电压为48v至54v,防雷器的保护电压应不小于54v。如果两类防雷器混装,将对前者造成通讯信号短路,对后者造成防雷工作能力丧失。
    局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽,同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。局域网络通常以双绞线传输数据,无屏蔽保护,布线也往往不尽规范,除了有可能遭受感应雷击的袭击外,交流线路的干扰也会对网络系统造成影响。在局域网络的两端安装避雷器,可有效地防止各种过电压对设备造成的破坏。局域网的网口应该采取雷电防护措施,服务器、网络交换机、集线器等端口应加设专用防雷器。出户的局域网线及BNC远程局域网也须安装防雷器。485数据线接口、422数据线并口、RS232数据串口、TTY传感器数据接口等,均应安装匹配的防雷器,匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。
    无线通讯经常在建筑物上架设天线,属于地面特别突出物,是雷电释放的危险途径。馈线进入设备前应加装防雷器。防雷器的插入损耗要求较小,所以一般只能使用间隙放电器件进行有效防护。光缆一般不会传导雷电,但光缆金属护套和金属芯线可能引入雷电烧毁设备,必须在进入设备之前,使芯线和护套接地,以达到避雷的目的。
    雷电作用下的网络雷害
    1)、广域网络
    一般讲,广域网络通常不遭受直击雷的破坏,1mm2的铜线遭受10KA的雷电袭击,它自身就断了。所以,广域网的雷害主要是感应雷害,击穿方式为线对线和线对机壳(地),在GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》标准中,广域网保护的最大雷电流为5KA,连接广域网一般有以下几类,一类是DDN租用专线,一类是ISD专线,一类是帧中继以及微波通讯方式 。对于专线的接收端口,它的耐压应为5倍工作电压,即Vdc25V,传输速率小于等于2M,插入保安器,使之在雷电作用下,短路保护5KA电流,而端口残压小于25V;而对于话线备份来说,它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175V,插入保安器,保安器的启动电压来说,它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175V。
    2)、局域网
    在局域网的传输电缆中,常常采用UTP电缆,UTP电缆的4对线中两对线(1-2,3-6线对)一对线接收一线发送,采用RJ45接口方式。既然局域网电缆采用RJ45型是一收一发,那么,就应按两对线进行雷电保护。在机房的综合布线中,施工人员为了布线工程的美观漂亮,把很多网线放在墙壁内,没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理,一旦大楼某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压,从而击毁设备。另外,对于网络系统,由于雷电引起的电磁脉冲,在机房内产生3Gs的变化电磁场,必然引起网卡端口芯片的烧毁。
    3)、综合布线
    从防雷角度上考虑,布线一定要明确表示:
    1电源线不要与网络线同槽架设,数据插座与电源插座保持一定距离;
    2广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设;
    3网线与墙壁布置时,有条件应远距离安装;
    4屏蔽槽有厚度要求,并要求两点接地;
    4)、雷电作用下的二次效应
    雷电袭击建筑物避雷针,由引下线将雷电流引入大地,由于大地电阻的存在,雷电电荷不能快速全部的与大地负电荷中和,必然引起局部地电位升高,交流配电地和直流逻辑地将这种高电位引入机房,UPS输出、输入端被击穿,小型机及其他网络设备连接断口被击穿。这种反击电压少则数千伏,多则数万伏,直接烧坏用电器的绝缘部分。
    5)、雷击引起的人身安全问题
    雷电泄放大地,由于地电阻较大,不能马上泄放,从而引起地电位升高,由于机房直流逻辑地线和交流配电保护地线不在一点入地,将两个电位值引入机房,这时,一个操作人员的一只手摸在UPS输出负载外壳上(如小型机),而另一只手(或身体)摸在交流配电地线上(如空调),两个电位值将通过操作人员的身体短路,造成操作人员伤亡。美国1996年为此而死亡198人,广东省1997年在报导雷击死亡的170人中,有相当一部分是为此而伤亡的。所以防雷保护设备的确很重要,但是保护人身安全更重要。在通过具体分析了雷害入侵计算机信息系统的各种途径后,我们得出的结论是:防雷保护设计工作不是简单的避雷设施的安装和堆砌,而是一项要求高、难度大的系统工程,涉及多方面的因素。为此我们的设计指导思想的主旨是,本着经济、实用、高标准严要求、高起点、高可靠性的原则,在遵照执行国家有关标准,国家有关行业标准的基础上,还参考和引入IEC国际电工委员会的有关防雷技术标准要求,以期达到更好的防护效果。
    设计依据
    根据GB 50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第五章:防雷设计;GB 50057-94(2000版)《建筑物防雷设计规范》第六章:防雷击电磁脉冲;第四节,第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器(SPD)的要求及YD/T 5098-2001《通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范》第五部分:SPD 的选择;第5.3条:信号线用SPD;第5.5条:计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求,参照IEC 61643-3 《低压系统的电涌保排器》第3部分《在电信系统中SPD的应用》和IEC 61644-1 1997《通信系统用SPD》标准要求,对于通信线路的防护,需对设备进线缆线使用8/20μs波形、通流容量3KA的信号电涌保护器将数千伏的线路感应雷击过电压限制到设备允许值。
    实施方法
    在以太网络服务器通讯线路由器前及网控器的PSTN外线接入网网线上各安装壹套RJ45-E100/4S 计算机网络通信线电涌保护器,用于服务器网络通信线路的防雷保护。
    在网络交换机通讯系统进线端分别安装壹套RJ45-24E 计算机网络通信线电涌保护器,用于各设备网卡及通信线路的防雷保护。
    对电话接入的帧中继线路采用壹套RJ45-TELE/4S 电话通信线电涌保护器,用于帧中继通信线路的防雷保护。
    网络间传输使用的光纤无须进行防护,但是光缆的金属加强筋需要做接地。
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