計算機網絡系統設計

系統簡介 

計算機機房網絡通信系統雷電防護包括外部通信線路的雷電防護和機房內部設備之間的串口雷電防護。外部通信線路主要有音頻傳輸線路（PSTN）、數據傳輸線路（ X.25、ISDN、DDN等）、光纜等，內部通信線路主要為網線，另外還有同軸線纜（粗纜和線纜），但現在已較少采用。

外部通信線路在進入機房設備（調制解調器或其它設備）前端應安裝具備二級保護的防雷保護器，第一級一般為惰性氣體火花間隙放電器，通過 RLC解偶后，進入第二級半導體過電壓保護器。光纜一般不會傳導雷電，但光纜金屬護套和金屬芯線可能引入雷電燒毀設備，必須在進入設備之前，使芯線和護套接地，以達到避雷的目的。內部通信線路兩端也應安裝匹配的電涌保護器，主要表現為在服務器、網絡交換機、集線器等端口安裝電涌保護器，匹配原則參照防雷標準和計算機通信協議。所有電涌保護器應具備線與線只間、線與大地之間的防雷保護，保護器的通信速率、帶寬和損耗等應該符合GB 50057-94（2000版）《建筑物防雷設計規范》、GB 50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》以及計算機設備的IEEE標準通信的要求。

無線通訊經常在建筑物上架設天線，屬于地面特別突出物，是雷電釋放的危險途徑。饋線進入設備前應加裝防雷器。防雷器的插入損耗要求較小，所以一般只能使用間隙放電器件進行有效防護。

進行防雷設計時，必須在使用前詳細了解防雷器件及設備的工作要求。例如：PSTN調制解調器有帶鈴壓和不帶鈴壓二類，帶鈴壓調制解調器工作電壓為48v至54v，鈴壓為175v至180v，防雷器的保護電壓應大于180v；不帶鈴壓的調制解調器工作電壓為48v至54v，防雷器的保護電壓應不小于54v。如果兩類防雷器混裝，將對前者造成通訊信號短路，對后者造成防雷工作能力喪失。

雷電入侵計算機網絡的可能途徑：

1、入侵途徑

（1）雷電直接擊中計算機網絡物理線路

a．落雷點為電源高電壓側，雷電沿供電線路侵入到計算機網絡系統供電部分，產生過電流與過電壓造成網絡供電系統的UPS電源損壞、斷電、致使整個系統癱瘓。

b．雷電直擊網絡無線通信的天線、沿天饋進入計算機網絡系統，造成通信接口、接收系統、室內單元、路由器等網絡主要通信設備損壞。

c. 雷擊網絡通信有線線路（如光纜、DDN、幀中繼、X25專線、電話線），產生強大的機械力，猛烈的沖擊波，熾熱的高溫使通信線路損壞；過電壓過電流沿通信有線線路侵入到網絡系統內，造成路由器、交換機及前端設備的損壞。

（2）感應過電壓

a. 回路感應過電壓

  由于網絡系統在建筑物內大量布設各種導體線路（如電源線、數據通信線、天饋線），這些線路、網絡結構布局錯綜復雜，在建筑物內部的不同空間位置上構成許多回路，當建筑物遭雷擊或鄰近地區雷電放電時，將在建筑物內部空間產生脈沖暫態磁場，這種快速變化的磁場交鏈這些回路后，將在回路中感應出暫態過電壓，危及與這回路相連接的電子設備。

    網絡通信線路上感應過電壓分靜電感應與電磁感應：

靜電感應主要是指架空線路位于雷擊點附近，由雷云團先導通道中充滿電荷，對架空線產生靜電感應作用累積大量相反電荷，當雷云主放電開始，雷云中電荷迅速中和，從而使架空線上原先被束縛的電荷迅速釋放，形成暫態過電壓波。這種波以接近光速向架空線兩側傳播，侵入線路兩端連接的網絡設備將其損壞。

當雷電直接擊在避雷針避雷帶上時，由于雷電流幅值大，波頭陡度高，在雷電流的通道附近產生一個很強的瞬變磁場。這強大的磁場將直接在電源線或網絡通信線路上感應出過電壓，侵入到網絡系統中，損壞網絡設備。高強度（30KA雷電流）雷電放電可以對距離雷擊點1km范圍內網絡系統產生影響，甚至造成系統設備損壞。據統計，這種感應雷擊事故占計算機雷擊事故的70%。

b. 耦合與轉移過電壓

雷擊引起暫態高電壓或過電壓常常可以通過網絡線路耦舍或轉移到網絡設備上，造成設備的損壞。

（3）雷擊地電位抬高入侵

建筑物在遭受直接雷擊時，雷電流將沿建筑物防雷系統中各引下線和接地體入地，在此過程中，雷電流將在防雷系統中產生暫態高電壓，如果引下線與周圍網絡設備絕緣距離不夠且設備與避雷系統不共地，將在兩者之間出現很高的電壓，并會發生放電擊穿，導致網絡設備嚴重損壞，甚至威脅人身安全。

2 、計算機網絡設備抗干擾能力分析

因為計算機及網絡設備是由大量的大規模集成電路組成，其抗干擾能力弱，成雖采取了許多抗干擾措施，對低能量干擾比較有效，但對雷電電磁脈沖生成的過電壓過電流技術比較薄弱，對浪涌或雷電磁脈沖特別敏感，僅十幾伏的電壓就可通過電源系統、數據傳輸線等途徑將毀壞計算機主板、RS-232口、多功能卡、網絡設備。

設計依據

根據 GB 50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》第五章：防雷設計；GB 50057-94（2000版）《建筑物防雷設計規范》第六章：防雷擊電磁脈沖；第四節，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區對電涌保護器（SPD）的要求及YD/T 5098-2001《通信局（站）雷電過電壓保護工程設計規范》第五部分： SPD 的選擇；第5.3條：信號線用SPD；第5.5條：計算機、控制終端、監控系統的網絡數據線用SPD的要求，參照 IEC 61643-3 《低壓系統的電涌保排器》 第3部分《在電信系統中SPD的應用》和IEC 61644-1 1997《通信系統用SPD》標準要求，對于通信線路的防護，需對設備進線纜線使用 8/20μs 波形、通流容量 3KA以上的信號電涌保護器將數千伏的線路感應雷擊過電壓限制到設備允許值。
實施方法

在ADSL/DDN/ISDN通信線路進入設備前端安裝一套JSXD-RJ11信號電涌保護器，作為ADSL/DDN/ISDN通信線路的信號防雷保護。

在以太網絡服務器的網絡通信線前安裝一套JSXH-RJ45-E100計算機網絡通信線電涌保護器 ，用于服務器網絡通信線路的防雷保護。

在每臺網絡交換機的網絡通信端口分別安裝一套JSXH-24RJ45-E100 計算機網絡通信線電涌保護器，用于網絡交換機的網絡通信線路的防雷保護。

對電話接入的幀中繼線路采用一套JSXD-RJ11電話通信線電涌保護器 ，用于幀中繼通信線路的防雷保護。

網絡間傳輸使用的光纖無須進行防護，但是光纜的金屬加強筋需要做接地。

綜合布線
從防雷角度上考慮，布線一定要明確表示：
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； 
2、廣域網線纜不要與局域網線纜同槽架設； 
3、網線與墻壁布置時，有條件應遠距離安裝； 
4、屏蔽槽要求兩點接地；

程控電話防雷器     單價：180元

網絡交換機防雷器    單價：1860元

機柜式電源防雷      單價：385元    

防雷示意圖

 

說明：

本圖只包括網絡信號部分防護，電源防護另參考電源防雷圖,本方案只針對網絡交換機防雷，不針對終端用戶