漳州市避雷裝置安全監(jiān)測所 趙周杰 傅景龍

如今，隨著計算機技術以及互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，社會各個行業(yè)均開始廣泛應用計算機信息系統(tǒng)。計算機基本上滲透到我們的日常生活、學習、工作的各個方面。計算機信息系統(tǒng)作為現(xiàn)代計算機技術以及通信技術不斷發(fā)展衍生的產(chǎn)物，既可以屬于計算機及其外設組成的單機系統(tǒng)，也可以是網(wǎng)絡系統(tǒng)。計算機信息系統(tǒng)中涉及到許多集成電路信息設備，其耐受過電壓以及過電流水平均非常低，極易遭受雷電干擾，輕則影響計算機信息系統(tǒng)的正常運行，嚴重時會導致系統(tǒng)直接癱瘓，設備被被雷電擊壞?；诖?，加強計算機信息系統(tǒng)的雷電防護工作至關重要。本文首先闡述了計算機信息系統(tǒng)概念及防雷工作的必要性，接著重點分析了計算機信息系統(tǒng)的雷電干擾及有效防護措施，以供同行參考。

0 引言

雷電屬于一種自然現(xiàn)象，它具備瞬態(tài)電流大、電磁輻射強以及危害大等特點，對人們的正常生產(chǎn)生活均會帶來不良影響，不僅會造成嚴重的經(jīng)濟損失，而且還會造成人員傷亡事故[1]。因此，本文根據(jù)防雷實踐經(jīng)驗，首先闡述了計算機信息系統(tǒng)概念及雷電防護的必要性，接著重點分析了計算機信息系統(tǒng)的雷電干擾及有效防護措施，為今后更好開展計算機信息系統(tǒng)防雷保護工作提供指導。

1 計算機信息系統(tǒng)的概述及雷電防護的必要性

1.1 計算機信息系統(tǒng)概述

結(jié)合《中華人民共和國計算機信息系統(tǒng)安全保護條例》了解到，計算機信息系統(tǒng)主要是由計算機及與之有關的網(wǎng)絡、設備等共同組成的，它實際上是依據(jù)某些使用的具體需求對相關信息資料進行一系列操作（采集、處理、保存、發(fā)送以及檢索）的人機系統(tǒng)。簡單點來說，它大體上就是設備、技術以及人的人機系統(tǒng)。計算機信息系統(tǒng)不但可以作為一臺計算機及其外設組成的單機系統(tǒng)，還可看作網(wǎng)絡系統(tǒng)。平時大家經(jīng)常提到的網(wǎng)絡系統(tǒng)包含互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)以及廣域網(wǎng)，這些均屬于公共信息系統(tǒng)。計算機信息系統(tǒng)是用通信設備以及通信線路將分布在不同區(qū)域的具備獨立功能的若干計算機系統(tǒng)進行連接，在網(wǎng)絡軟件的作用下實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信以及資源共享的系統(tǒng)，它屬于現(xiàn)代計算機技術以及通信技術相結(jié)合的產(chǎn)物。

1.2 計算機信息系統(tǒng)雷電防護的必要性

由于各種計算機信息系統(tǒng)涉及到計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、通訊設備等電子信息系統(tǒng)，并且使用越來越頻繁，在工業(yè)、商業(yè)以及事業(yè)單位等各個領域發(fā)揮的作用均特別大，每天一個計算機信息系統(tǒng)往往需要分析處理非常多的數(shù)據(jù)量資料，計算機信息系統(tǒng)基本上每時每刻均需要采集許多的數(shù)據(jù)，并且對它們進行分析處理。所以，任何時刻的計算機信息系統(tǒng)故障均可能會給用戶造成難以評估的損失。而雷電較強的雷電流以及電磁脈沖對計算機信息系統(tǒng)的設具備強大的干擾性以及破壞性[2]。例如，1989年8月中旬黃島油庫一次雷擊事故中，由于避雷針遭遇雷電襲擊導致計算機房電子設備感應雷反擊使得黃島油庫發(fā)生火災，大火持續(xù)近五十多個小時，此次雷擊火災造成19人死亡，78人受傷，帶來的直接經(jīng)濟損失達數(shù)千萬元。2007年4月1日，河南省駐馬店市西平縣的一次強雷暴天氣導致八百余臺電視機、計算機、通信設備因為雷電襲擊而受到損壞，造成的經(jīng)濟損失達二十余萬元。由這一系列雷擊事故可知雷電的危害是非常大的，計算信息系統(tǒng)受雷電的干擾特別嚴重?；诖?，加強計算機信息系統(tǒng)的雷電防護工作十分必要。

2 計算機信息系統(tǒng)的雷電干擾

2.1 直擊雷入侵造成的干擾

在雷擊落點處于高電壓側(cè)的時候，雷電形產(chǎn)生的雷電流、過電壓，通過供電線路進入計算機信息系統(tǒng)網(wǎng)絡中心供電模塊，電源會受到很大的沖擊，還可能會造成斷電與網(wǎng)絡系統(tǒng)崩潰等突發(fā)故障；當雷電擊中計算機信息系統(tǒng)時，很強的沖擊力往往會直接造成通信線路被燒毀，過電壓憑借通信線路進入至計算機信息系統(tǒng)，使得交換機以及路由器等部件也會遭受一定的破壞；在無線通信天線遭受雷擊干擾的時候，由天饋線入侵至計算機信息系統(tǒng)，使得設備的路由器、通信接口和別的網(wǎng)絡通信儀器會因為雷擊而損毀[3]。

2.2 感應雷入侵造成的干擾

針對計算機信息系統(tǒng)，其感應雷基本上涉及到兩種，分別是靜電感應以及電磁感應。其中，靜電感應具體表示:當雷電出現(xiàn)于架空線路周邊區(qū)域的時候，在靜電感應的作用下架空線累積了大量相反電荷，帶來暫態(tài)過電壓波。過電壓波在較短時間內(nèi)經(jīng)架空線入侵到計算機信息系統(tǒng)中心且對其帶來較大的破壞；電磁感應表示:雷電將避雷裝置擊中之后，因為雷電流幅值越來越大，在雷電流通道附近形成特別強的感應電磁場。這種磁場往往會在電源線上直接進行感應，同時憑借感應過電壓的方式進入計算機信息系統(tǒng)中，對計算機信息系統(tǒng)造成一定的干擾和破壞[4]。

2.3 雷擊地電位抬高入侵造成的干擾

在遭受雷擊之后，雷電流借助于引下線、接地體朝大地進行傳輸，同時和接地體的附近區(qū)域進行放射型電位分布，假如發(fā)現(xiàn)它和計算機信息信息系統(tǒng)設備設施靠近產(chǎn)生電位反擊，那么此時的電壓往往能夠達到上萬伏[5]。而計算機機房所處建筑物的防雷裝置不僅僅無法起到有效防護效果，甚至會引雷入室，對計算機信息系統(tǒng)帶來較大的危害，所以計算機信息系統(tǒng)中心的防雷應構(gòu)建多層防雷系統(tǒng)，要層層做好防護，才可以確保計算機信息系統(tǒng)的安全性。

3 計算機信息系統(tǒng)雷電有效防護措施

3.1 計算機信息系統(tǒng)的直擊雷防護措施

直擊雷一般會對計算機所處建（構(gòu)）筑物造成直接危害，針對直擊雷的有效防護措施通常會選擇防雷帶、接閃針、防雷網(wǎng)以及接地裝置等措施。接閃針、防雷帶、防雷網(wǎng)通常布設于房子的頂端。防雷帶、接閃針、防雷網(wǎng)等都需要設置若干引下線，最少要超過四根引下線進行均勻布設，相鄰線的間距離不能太大，要求不超過12m，且和各個樓層閉合的接地母線保持連接，憑借最短的距離與接地網(wǎng)相連接[6]。引下線的均勻布設可以較好地避免引下線相距過近，且獲得電位均衡的效果。計算機主控機房的房頂同樣需要布設接閃針、避雷裝置，且選擇鍍鋅扁鋼，要求分別和上面的防雷帶、下面的接地網(wǎng)保持相連，這樣可以對內(nèi)部的計算機設備及配套儀器進行較好地保護。計算機房里面的接地匯流排也需要接入接地網(wǎng)，同時需要注意各類儀器的保護接地、金屬外殼、走線架、工作接地等都在和匯流排保持相連的時候要求距離處于最短狀態(tài)，它們共同構(gòu)成1個等電位體。電源系統(tǒng)接地網(wǎng)、機房接地網(wǎng)、通訊系統(tǒng)接地網(wǎng)均需要有效連接，布設形成統(tǒng)一的接地網(wǎng)，實現(xiàn)均壓效果。通訊系統(tǒng)雷電防護是計算機信息系統(tǒng)防雷不可或缺的部分，對于雷擊的各種路徑，采取對應的雷電防護措施，才可以獲得有效的防護作用。同一建筑物內(nèi)輸電電源線路以及建筑物的防雷裝置一起使用1個接地網(wǎng)，建筑物的主鋼筋需要進行搭焊連接，還要與各層的均壓網(wǎng)進行連接，并且將其焊接為電氣上連通的接地系統(tǒng)，從而達到減少反擊過電壓的目的。

3.2 計算機信息系統(tǒng)的感應雷防護措施

感應雷包括靜電感應雷以及電磁感應雷。因為雷電流會形成較強的交變磁場，導致附近的金屬元器件形成感應電流，此類電流極易向附近物體放電，若感應至聯(lián)機的導線勢必會對計算機信息系統(tǒng)帶來較大的損害，所以需要采取有效的雷電防護措施[7]。

3.2.1 信息系統(tǒng)控制中樞供電系統(tǒng)的感應雷防護措施

供電變壓器的高低壓側(cè)、架空線路終端桿都需要安裝金屬氧化物避雷裝置，屋里面380V交流電源屏內(nèi)同樣需要安裝避雷裝置。380V交流中性線在電源室需要連接于接地母線。各電源的所有接地線需要和分布在電纜溝內(nèi)的銅排保持相連，銅排要求和計算機機房環(huán)形接地母線保持相連[8]。

3.2.2 雷電電磁干擾的防護措施

計算機信息系統(tǒng)的機房可以安裝電磁干擾防護的屏蔽網(wǎng)，在對其進行布設的時候需要結(jié)合抗電磁干擾的實際需求來確定。全面的屏蔽網(wǎng)屬于緊閉的金屬殼體，主要借助于各金屬屏蔽體來阻擋亦或者減少進入計算機機房的電磁干擾亦或者過電壓能量。具體屏蔽措施如下:（1）機房屏蔽措施。計算機信息系統(tǒng)屏蔽可結(jié)合計算機機房內(nèi)儀器設備的功能以成本等情況選擇最佳的屏蔽方式。通常情況下，我們可借助于計算機所處建筑的金屬部件（金屬的門窗、鋼筋、框架等）進行焊接，共同構(gòu)成一個法拉第籠，同時和地網(wǎng)保持有效連接，構(gòu)成屏蔽網(wǎng)。計算機信息系統(tǒng)相關儀器設備可結(jié)合需求進行多級屏蔽。再者，計算機機房在進行防雷系統(tǒng)部布設的時候應注意進行防靜電處理，可以選擇防靜電鋁塑板布設墻壁，同時和計算機機房共地系統(tǒng)連接，使計算機機房構(gòu)成法拉第籠，從而有效屏蔽外界電磁場[9]。（2）信號線、電源線的屏蔽。架空電線在進入計算機機房之前需要采取屏蔽措施，屏蔽的兩端均需要應=可靠接地；室內(nèi)外的信號線也需要屏蔽，屏蔽線纜傳入金屬管理地，同時要求屏蔽層的2端進行接地。不管是電源線亦或者信號線在入室的時候，還需采取分流方式。（3）天線電纜的屏蔽措施。結(jié)合等電位的具體需要，該屏蔽措施要求在房頂、計算機機房內(nèi)、進入過線橋等區(qū)域進行接地。雷電在對信息系統(tǒng)進行襲擊的時候，天線電纜外皮中會存在雷電流，這個電流在線纜間形成感應電壓。選擇屏蔽以及接地方式能夠最大程度地減輕過電壓對計算機信息系統(tǒng)設備的危害。

3.2.3 線路來波的防護措施

因為雷電對金屬管道亦或者架空線路所形成的雷電波往往會順著各類管線進入計算機信息系統(tǒng)，嚴重威脅到計算機信息系統(tǒng)設備以及相關工作人員的安全。所以需要采取有效的防護措施。（1）在計算機信息系統(tǒng)入戶位置布設避雷裝置，從而對入波過電壓的幅值進行限制。在具體布設過程中，應科學選用避雷裝置的裝設區(qū)域，確保不管在哪種運行形式下，主電源室的變壓器至避裝置以及各電氣設備至避雷裝置的電氣距離均不超過其允許的最大距離。（2）布設進線段保護措施，以降低危險雷電波形成的幾率。通常情況下，電抗線圈對電氣設備的雷電防護效果比較明顯，對于主電源室的進線防護位置的終端桿上一般可以布設1組電抗線圈，從而達到防御雷電波的理想效果。若選擇電纜，那么在電纜以及架空線路的連接位置可以采用避雷裝置保護，它的接地要求和電纜的金屬外皮保持連接狀態(tài)。在避雷裝置保護器的布設過程中，需要盡量確保保護器的電阻小于4Ω，同時要確保接地線路的長度保持最短狀態(tài)，電源保護器可以在較短的時間內(nèi)促使雷電的電壓和電流泄入地面。接地線路的直徑要求與有關防雷實際要求相吻合，確保接地端的接地良好，防止雷擊事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

總之，隨著科學技術以互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，計算機信息系統(tǒng)開始在各個領域得到廣泛應用，由于計算機系統(tǒng)涉及到大量集成電路信息設備，特別容易遭受雷電襲擊和干擾，嚴重威脅到計算機信息系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。所以，要加強計算機信息系統(tǒng)的防護工作，不僅需要采取合理的直擊雷防護措施。而且還要采取科學有效的感應雷、線路來波防護措施，通過層層防護，才能夠取得良好的雷電防護效果，確保計算機信息系統(tǒng)的安全性，最大程度地減少或者避免雷電干擾所造成的各類損失。