劉　謙　劉玉平　金乾林　靳小秋

摘要 現(xiàn)代生活生產(chǎn)中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，雷擊對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成的危害也日益引起人們的關(guān)注。因此，研究雷電入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的途徑及防護(hù)措施有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。分析了雷電入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的2種主要途徑，并在此基礎(chǔ)上介紹了計(jì)算機(jī)信號(hào)線系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)電源系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、機(jī)房所在的建筑物的防雷措施。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；雷電災(zāi)害；防護(hù)措施

中圖分類號(hào) TP271；P446 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2009）07-0281-02

近些年來，伴隨著高新技術(shù)的發(fā)展，尤其是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正日益廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)。電子器件的集成化、超大規(guī)模集成化及新的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展都為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)和促進(jìn)作用。但是，構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備普遍存在著絕緣強(qiáng)度低、過電壓耐受能力差等致命弱點(diǎn)，一旦遭受雷擊過壓的沖擊，輕則造成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行中斷、設(shè)備永久性損壞，重則對(duì)系統(tǒng)所承負(fù)的需實(shí)時(shí)運(yùn)行的后續(xù)工作造成中斷癱瘓，從而造成不可估量的直接與間接的巨大經(jīng)濟(jì)損失和影響，對(duì)于金融、證券、醫(yī)療、保險(xiǎn)、航空、航天、國防等國家重要關(guān)鍵部門尤其如此，雷擊侵害的程度越來越嚴(yán)重。因此，研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的防雷措施是非常必要的。

1 雷電入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的途徑

雷電入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要有2種方法：直擊雷入侵和感應(yīng)雷入侵。雷擊直接擊在物體上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力,稱為直接雷擊。直擊雷擊中建筑物會(huì)發(fā)生強(qiáng)大的雷電流，如果電壓分布不均則會(huì)產(chǎn)生局部高電位，對(duì)周圍電子設(shè)備形成高電位反擊，會(huì)損壞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)備，甚至?xí)斐扇藛T傷亡。而由雷電電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場(chǎng)經(jīng)導(dǎo)體感應(yīng)出過電壓、過電流形成的雷擊稱為感應(yīng)雷。感應(yīng)雷由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，通過電力線路、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)線路入侵計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，造成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的大面積損壞。雷電入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要有以下2種途徑：一是直擊雷擊中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所在的建筑物并通過建筑物的接閃器泄放雷電流，導(dǎo)致數(shù)萬伏的地網(wǎng)地電位，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接地線侵入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形成電位反擊；二是通過電源線、信號(hào)線或天饋線引入感應(yīng)雷擊，通過電感性耦合（磁感應(yīng)）耦合到各類傳輸線而破壞設(shè)備。

2 計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的防雷措施

雷電主要通過系統(tǒng)的信號(hào)線、電源線、接地線等入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采取針對(duì)性的措施，盡可能的防御和減少雷擊對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成的損害，保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)。

2.1 信號(hào)線系統(tǒng)的防雷措施

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng)，與外界進(jìn)行著信息的交換。各建筑物之間或者建筑物與外接受控制系統(tǒng)之間有物理介質(zhì)的連線，這些連線會(huì)成為雷電入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的媒介。這些通信線一般為屏蔽雙絞線或者非屏蔽雙絞線。暴露在外的通信線會(huì)直接受到雷擊，通信線一般平行鋪設(shè)，當(dāng)其中一條線路受到雷擊后，會(huì)在相鄰的通信線間感應(yīng)出過電壓。即使是埋在地下的通信電纜，當(dāng)?shù)孛媸艿街睋衾谆蛘呃纂娡ㄟ^地面泄放時(shí)，強(qiáng)大的雷電會(huì)穿過土壤，侵入電纜，損壞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前，我國應(yīng)用最多的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信介質(zhì)為普通的雙絞線，由于線路遭受雷擊而損壞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的情況常有發(fā)生，必須注意通信線路的防雷措施。為了避免由于通信線路而引起的雷擊損害，通常采用的措施是在電纜接入網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備前接入信號(hào)避雷器，即線路中的瞬態(tài)過電壓保護(hù)器，它可以防護(hù)由于雷擊而造成的過電壓，阻斷過電壓及雷電波的入侵，盡可能降低雷電對(duì)系統(tǒng)設(shè)備造成的沖擊，減小損害。在選擇避雷器時(shí)，由于避雷器是串聯(lián)在通信線路上的，必須要綜合考慮線路的通信速度要求、線路的接口規(guī)則要求等，盡量能滿足兩方面的要求。隨著光纖通信的發(fā)展，由于信號(hào)線而造成的雷擊損害會(huì)越來越小，因?yàn)楣饫w物理方面的特性使光纖不會(huì)成為雷電入侵的傳輸介質(zhì)。但現(xiàn)在，必須對(duì)信號(hào)線的防雷足夠重視，以減輕雷電危害。

2.2 電源系統(tǒng)的防雷措施

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要工作，必須有電力的供應(yīng)。一般，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電力供應(yīng)是通過國家電力線供應(yīng)的，而電力線路可能遭受直擊雷和感應(yīng)雷。雷擊造成電力線路的過電壓，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成損害。雷電產(chǎn)生的強(qiáng)大過電壓、過電流無法一次性在瞬間完成泄流或者降壓，因此電源系統(tǒng)必須采取多級(jí)防雷措施。對(duì)于這點(diǎn)，我國現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)防雷技術(shù)要求有著明確的規(guī)定，即電源系統(tǒng)應(yīng)該采取3級(jí)雷電防護(hù)，在建筑物總配電裝置高壓端各相安裝高通容量的防雷裝置，作為第1級(jí)保護(hù)；在低壓端安裝閥門式防雷裝置作為第2級(jí)保護(hù)；在樓層配電箱安裝電源避雷箱作為第3級(jí)保護(hù)。如有必要還可以采取更多級(jí)的保護(hù)措施，在電源輸出端加防雷器、電源輸入端加電源終端防雷設(shè)備等。由此，通過多級(jí)的防雷保護(hù)，可以徹底泄放掉由雷電引起的過電流、降低過電壓，達(dá)到保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的目的。

2.3 接地系統(tǒng)的防雷措施

防雷器件首先起到的是對(duì)雷電流的吸收和泄放作用，同時(shí)也是一種等電位連接器。所有防雷器件的防護(hù)原理均是在雷擊發(fā)生的瞬間迅速啟動(dòng)響應(yīng)，保證設(shè)備、大地、建筑物及其附屬設(shè)備搭接構(gòu)成一等電位體，從而避免過電壓的損壞。實(shí)現(xiàn)均壓等電位的關(guān)鍵就是整個(gè)機(jī)房的地線系統(tǒng)，接地系統(tǒng)在系統(tǒng)防雷中非常重要。理想的建筑物避雷系統(tǒng)的接地裝置，包括接閃器及引下線的理想狀態(tài)最好是無任何電阻，一旦雷擊發(fā)生，避雷針接閃時(shí)，不論雷電流有多大，接地裝置上任何一點(diǎn)對(duì)大地的電勢(shì)差為零，因此接地的阻值應(yīng)盡可能的小。依據(jù)《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174－93）規(guī)定，交流工作接地和安全保護(hù)接地，接地電阻均不應(yīng)大于4Ω，直流工作接地中，接地電阻應(yīng)按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具體要求確定，如工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ79-85）中規(guī)定電信站接地電阻應(yīng)小于等于1Ω。

IEC1024標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地4種接地宜共用一組接地裝置。但是由于某些計(jì)算機(jī)設(shè)備的工作狀態(tài)差異不同，接地系統(tǒng)共地很難實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用等電位理論、達(dá)到瞬間等電位方式，或常態(tài)獨(dú)立接地方式（即機(jī)房接地系統(tǒng)與其他交流地、安全保護(hù)地、防雷地進(jìn)行軟連接）。機(jī)房的各種地線間及地線與大樓結(jié)構(gòu)的主鋼筋之間，必須進(jìn)行有效的連接，即全部采用共用接地系統(tǒng)，當(dāng)雷電引起地電位高壓反擊時(shí)，整個(gè)大樓及機(jī)房呈現(xiàn)系統(tǒng)等電位，防雷系統(tǒng)呈現(xiàn)工作狀態(tài)，保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。

2.4 機(jī)房所在建筑物的防雷措施

機(jī)房所在建筑物的外部接閃體承擔(dān)了大部分的雷電電磁能量，是防雷系統(tǒng)中重要的一環(huán)，并與內(nèi)部防雷工作有著直接的聯(lián)系。從防護(hù)功能上來說，一套完善的防雷設(shè)施，必須采取接閃、分流、屏蔽、均壓、接地等技術(shù)措施。因此，建筑物防雷設(shè)施應(yīng)包括接地體、引下線、避雷網(wǎng)格、避雷帶、避雷針、均壓環(huán)、等電位、避雷器等8個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。從設(shè)計(jì)到施工應(yīng)分為2個(gè)階段進(jìn)行。第1階段是隨建筑物一體化施工的直擊雷防護(hù)設(shè)施，其設(shè)計(jì)的目的是保護(hù)建筑物本身不受雷電損害以及盡最大可能減弱雷擊時(shí)對(duì)建筑物內(nèi)的電磁效應(yīng)，同時(shí)為建筑物內(nèi)部設(shè)備的感應(yīng)雷防護(hù)提供必要的基礎(chǔ)條件。它的特點(diǎn)是與建筑工程的土建部分同步進(jìn)行。第2階段設(shè)計(jì)的目的是保護(hù)建筑物內(nèi)的弱電設(shè)備安全，如通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，即建筑物防雷設(shè)施的感應(yīng)雷防護(hù)部分。它的特點(diǎn)是與建筑工程設(shè)備安裝同步進(jìn)行。在第2階段中應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)，在安裝計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備等抗干擾（或過電壓）能力比較低的電子設(shè)備前，首先弄清設(shè)備安裝所在建筑物的直擊雷防護(hù)設(shè)施的基本情況，包括接閃器、網(wǎng)格、防雷接地體的形式及工頻電阻值、等電位連接、引下線分布、動(dòng)力進(jìn)線形式、高低壓避雷器安裝等；高層建筑還要了解均壓環(huán)和玻璃幕墻接地的形式及過渡電阻值等基本設(shè)計(jì)參數(shù)，才能確定機(jī)房的位置、纜線的分布、接地系統(tǒng)的形式和限壓分流等技術(shù)方案，脫離實(shí)際的設(shè)計(jì)帶有很大的盲目性。對(duì)于防雷設(shè)備，應(yīng)定期進(jìn)行檢查、排錯(cuò)，最大程度上減小雷電危害。

3 結(jié)語

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的防雷越來越受到重視，通過介紹雷電入侵計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的途徑及主要防

護(hù)措施，并查閱了國家對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)防雷的有關(guān)規(guī)定要求，以期對(duì)預(yù)防和減小計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的雷電災(zāi)害起到一定的指導(dǎo)作用。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部.建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國計(jì)劃出版社，2001.

[2] 公安部.計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

[3] 中華人民共和國電子工業(yè)部.電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.