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[摘要] 雷击是一种自然现象, 它能释放出巨大的能量、具有极强大的破坏能力。几个世纪来,人类通过对雷击破坏性的研究、探索,对雷电的危害采取了一定的预防措施,有效地降低了雷害。近年来,随着电子技术的不断发展,计算机网络防雷技术的使用越来越广, 本文就雷电危害计算机网络的途径，原理及计算机网络防雷技术的措施两个方面进行具体的论述，可供同行参考。
[关键词] 计算机 网络防雷 雷击防护
前言
随着科学技术的高速发展，计算机网络技术已经成为当今社会发展高新技术的重要支柱，其应用已经渗透到社会生活的各个领域。但是，雷电是计算机网络经常面临的一种自然灾害，其具有电压高、电流大、瞬时性等特点。
1.雷电危害计算机网络的途径及原理
微波通讯计算机网络精密设备内部结构的高度集成化造成设备耐压、电流承受能力下降，易遭受雷电破坏，轻者可造成计算机终端和通信设备接口破坏、通信中断，大量信息丢失或无法传输，重者使网络主机损坏、导致网络瘫痪，无法进行工作。只能正确认识雷电侵入方式及途径，才能进行有效防雷。
1.1 雷击侵入设备的途径
（1）直接雷击：是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。一般仿直击雷是通过外部避雷装置、引下线、接地装置构成完整的电气通路，将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁，但雷电任然会透过多种形式及途径破坏电子设备。
（2）感应雷击：雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。直击雷只有发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论是雷云对地闪击或雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压现象，并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远，致使雷害范围扩大。
（3）电磁脉冲：由于雷电电流有极大峰值和陡度，在它周围出现瞬变电磁场，处在这瞬变电磁场中的导体会感应出较大的电动势，而此瞬变电磁场，会在空间一定的范围内产生电磁作用，或者脉冲电磁波辐射，而这种空间雷电电磁脉冲波（LEMP）在三维空间范围里对一切电子设备发生作用。因瞬变时间极短或感应的电压很高，以致产生电火花，其电磁脉冲往往超过2.4GS，例如：现代银行、邮电、证劵机房或营业柜台通常应用计算机进行货币存取、信息传递与交换等业务，依据GB/T2887—2000《电子计算机场地通用规范》标准这些场合对磁脉冲承受限度应小于800A/m，故在新机房建设或旧机房改造时应对防雷与磁屏蔽必须充分注意。
（4）地电位反击：建筑物的外部防雷系统遭受直接雷击，在接地电阻的两端就会产生危险的过电压，由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引用设备，造成设备的损坏。
（5）球形雷：球形雷是一种特殊的雷电现象，简称球雷。一般是以橙或红色，或似红色火焰地发光球体（也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的），直径一般约为10—20厘米，最大的直径可达一米，存在的时间大约为百分之几秒至几分钟，一般是3至5秒，其下降时有的无声，有的发出嘶嘶声，一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或同期管道滚进楼房，多数沿带电体消失。
（6）操作瞬时过电压：当电流在导体上流动时，会产生磁场，储存能量，电流越大，导线越长，储能越大，所以当大型负载（特别是电感性负载）电气设备开关时，便会产生瞬时操作过电压。
1.2雷击防护的基本原理
所谓雷击防护：就是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地，是疏导，而不是堵雷或消雷。一个完整的防雷系统包括直接雷击防护和感应雷击的防护。缺少任何以免都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。一般将其分为外部避雷和内部避雷两部分。由避雷针、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物灾害事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。因此，根据电气、微电子设备的不同功能、受保护的程度和所属保护区确定防护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道，对电源线和数据、通信线路都应做多层级保护。
（1）外部无源保护：在0级保护区即外部作无源保护，主要依靠避雷针（网、线、带）和接地装置。保护原理：当雷云放电接近地面时，它使地面电场发生畸变。在避雷针（线）顶部，形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线，接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击。这是人们长期实践证明的有效的防直击雷的方法。建筑物的所有外露金属构件（管道），都应与防雷网（带，线）良好连接。
（2）内部防护：
① 电源部分保护，雷电侵入主要是通过线路侵入。对高压部分电力局有专用高压避雷装置，电力传输线把对地的电力限制到小于6000伏（IEC62.41），而线对线则无法控制。所以，对380伏低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分：建设在高压变压器后端到建筑总配电盘前端的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作一级保护；在建筑总配电盘至各楼层分配电箱间的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装电涌保护器，作为三级保护。目的是用分流（限幅）技术即采用高吸收能量的分流设备将雷电过电压（脉冲）的能量分流泄入大地，达到保护目的。
② 信号部分保护，对于信息系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护级根据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。其主要考虑的如：卫星接收系统、电话系统、网络专线系统、监控系统等。建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端，应对地加装电涌保护器，电缆中的空线对应接地，并做好屏蔽接地，其中应注意系统设备的在线电压、传输速率、按口类型等，以确保系统正常的工作。
③ 接地处理，在计算机机房的建设中，一定要有一个良好的接地系统，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危及工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题、防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。
（3）有外部防雷措施同时更需要完善内部防雷措施；外部防雷措施中避雷设施的引下线在接闪以后，会有很大的瞬变电流通过，也就是说在周围会产生很大的瞬变电磁场（LEMP）。因此，安装了外部避雷措施不能代替内部防雷措施。再者，我们都知道，避雷针的工作原理是引雷，所以在概率上来说，安装了避雷针以后，建筑物的避雷系统遭受雷击的可能性会增大，也就是说LEMP发生的几率会变大，过电压产生点的距离会缩短（引下线处），所以安装了外部避雷措施的含有电脑网络等系统的大厦更加需要内部防雷措施。
2.计算机网络防雷技术的措施
雷电主要是通过供电电源线路、通信线路及接地系统入侵计算机网络系统。因而网络系统的防雷主要是针对上述进行雷电防护，通过增加各级防雷设施，尽可能地防御和减轻雷电灾害对计算机网络造成的损害。防雷技术包括先进的直击雷防护、可靠的等电位连接、科学的屏蔽、规范的综合布线、合理的电涌保护、完善的共用接地系统。
基于上述的原因，我们认为计算机网络系统综合防雷方案有以下几点措施：
一是提高网络接口自身的抗力。
二是通过为计算机通信接口及电源系统加装通信接口防雷装置和电源防雷装置，为计算机通信系统提供良好的防雷保护。
三是合理的布线以及规范的接地是降低雷电可能引起的危害程度及其有效的措施。国际电信联盟（ITU）的K.36建议草案中，提出了对于内部通信接口的抗力要求。根据目前的情况，计算机通信接口在未加处置保护装置的情况下远远未能达到该建议中关于内部通信接口的抗力要求，极易遭到破坏。因此，为计算机通信网络接口和设备加装必要的防雷保护装置是目前保障计算机通信网络设备安全运行的直接有效的途径之一。
3.结束语
雷电对计算机网络系统的损害途径是多方面的，系统的防雷与接地，应以计算机网络系统机房网络设备为主要保护对象，实施综合防雷措施。
总而言之，对弱点设备的防雷保护设计应加以综合考虑，才可能获得良好的效果。
[关键词] 计算机 网络防雷 雷击防护
前言
随着科学技术的高速发展，计算机网络技术已经成为当今社会发展高新技术的重要支柱，其应用已经渗透到社会生活的各个领域。但是，雷电是计算机网络经常面临的一种自然灾害，其具有电压高、电流大、瞬时性等特点。
1.雷电危害计算机网络的途径及原理
微波通讯计算机网络精密设备内部结构的高度集成化造成设备耐压、电流承受能力下降，易遭受雷电破坏，轻者可造成计算机终端和通信设备接口破坏、通信中断，大量信息丢失或无法传输，重者使网络主机损坏、导致网络瘫痪，无法进行工作。只能正确认识雷电侵入方式及途径，才能进行有效防雷。
1.1 雷击侵入设备的途径
（1）直接雷击：是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。一般仿直击雷是通过外部避雷装置、引下线、接地装置构成完整的电气通路，将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁，但雷电任然会透过多种形式及途径破坏电子设备。
（2）感应雷击：雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。直击雷只有发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论是雷云对地闪击或雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压现象，并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远，致使雷害范围扩大。
（3）电磁脉冲：由于雷电电流有极大峰值和陡度，在它周围出现瞬变电磁场，处在这瞬变电磁场中的导体会感应出较大的电动势，而此瞬变电磁场，会在空间一定的范围内产生电磁作用，或者脉冲电磁波辐射，而这种空间雷电电磁脉冲波（LEMP）在三维空间范围里对一切电子设备发生作用。因瞬变时间极短或感应的电压很高，以致产生电火花，其电磁脉冲往往超过2.4GS，例如：现代银行、邮电、证劵机房或营业柜台通常应用计算机进行货币存取、信息传递与交换等业务，依据GB/T2887—2000《电子计算机场地通用规范》标准这些场合对磁脉冲承受限度应小于800A/m，故在新机房建设或旧机房改造时应对防雷与磁屏蔽必须充分注意。
（4）地电位反击：建筑物的外部防雷系统遭受直接雷击，在接地电阻的两端就会产生危险的过电压，由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引用设备，造成设备的损坏。
（5）球形雷：球形雷是一种特殊的雷电现象，简称球雷。一般是以橙或红色，或似红色火焰地发光球体（也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的），直径一般约为10—20厘米，最大的直径可达一米，存在的时间大约为百分之几秒至几分钟，一般是3至5秒，其下降时有的无声，有的发出嘶嘶声，一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或同期管道滚进楼房，多数沿带电体消失。
（6）操作瞬时过电压：当电流在导体上流动时，会产生磁场，储存能量，电流越大，导线越长，储能越大，所以当大型负载（特别是电感性负载）电气设备开关时，便会产生瞬时操作过电压。
1.2雷击防护的基本原理
所谓雷击防护：就是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地，是疏导，而不是堵雷或消雷。一个完整的防雷系统包括直接雷击防护和感应雷击的防护。缺少任何以免都是不完整的、有缺陷的和有潜在危险的。一般将其分为外部避雷和内部避雷两部分。由避雷针、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物灾害事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。因此，根据电气、微电子设备的不同功能、受保护的程度和所属保护区确定防护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道，对电源线和数据、通信线路都应做多层级保护。
（1）外部无源保护：在0级保护区即外部作无源保护，主要依靠避雷针（网、线、带）和接地装置。保护原理：当雷云放电接近地面时，它使地面电场发生畸变。在避雷针（线）顶部，形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线，接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击。这是人们长期实践证明的有效的防直击雷的方法。建筑物的所有外露金属构件（管道），都应与防雷网（带，线）良好连接。
（2）内部防护：
① 电源部分保护，雷电侵入主要是通过线路侵入。对高压部分电力局有专用高压避雷装置，电力传输线把对地的电力限制到小于6000伏（IEC62.41），而线对线则无法控制。所以，对380伏低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分：建设在高压变压器后端到建筑总配电盘前端的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作一级保护；在建筑总配电盘至各楼层分配电箱间的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装电涌保护器，作为三级保护。目的是用分流（限幅）技术即采用高吸收能量的分流设备将雷电过电压（脉冲）的能量分流泄入大地，达到保护目的。
② 信号部分保护，对于信息系统，应分为粗保护和精细保护。粗保护级根据所属保护区的级别确定，精细保护要根据电子设备的敏感度来进行确定。其主要考虑的如：卫星接收系统、电话系统、网络专线系统、监控系统等。建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端，应对地加装电涌保护器，电缆中的空线对应接地，并做好屏蔽接地，其中应注意系统设备的在线电压、传输速率、按口类型等，以确保系统正常的工作。
③ 接地处理，在计算机机房的建设中，一定要有一个良好的接地系统，因所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身安全。如果机房接地系统做得不好，不但会引起设备故障，烧坏元器件，严重的还将危及工作人员的生命安全。另外还有防干扰的屏蔽问题、防静电的问题都需要通过建立良好的接地系统来解决。
（3）有外部防雷措施同时更需要完善内部防雷措施；外部防雷措施中避雷设施的引下线在接闪以后，会有很大的瞬变电流通过，也就是说在周围会产生很大的瞬变电磁场（LEMP）。因此，安装了外部避雷措施不能代替内部防雷措施。再者，我们都知道，避雷针的工作原理是引雷，所以在概率上来说，安装了避雷针以后，建筑物的避雷系统遭受雷击的可能性会增大，也就是说LEMP发生的几率会变大，过电压产生点的距离会缩短（引下线处），所以安装了外部避雷措施的含有电脑网络等系统的大厦更加需要内部防雷措施。
2.计算机网络防雷技术的措施
雷电主要是通过供电电源线路、通信线路及接地系统入侵计算机网络系统。因而网络系统的防雷主要是针对上述进行雷电防护，通过增加各级防雷设施，尽可能地防御和减轻雷电灾害对计算机网络造成的损害。防雷技术包括先进的直击雷防护、可靠的等电位连接、科学的屏蔽、规范的综合布线、合理的电涌保护、完善的共用接地系统。
基于上述的原因，我们认为计算机网络系统综合防雷方案有以下几点措施：
一是提高网络接口自身的抗力。
二是通过为计算机通信接口及电源系统加装通信接口防雷装置和电源防雷装置，为计算机通信系统提供良好的防雷保护。
三是合理的布线以及规范的接地是降低雷电可能引起的危害程度及其有效的措施。国际电信联盟（ITU）的K.36建议草案中，提出了对于内部通信接口的抗力要求。根据目前的情况，计算机通信接口在未加处置保护装置的情况下远远未能达到该建议中关于内部通信接口的抗力要求，极易遭到破坏。因此，为计算机通信网络接口和设备加装必要的防雷保护装置是目前保障计算机通信网络设备安全运行的直接有效的途径之一。
3.结束语
雷电对计算机网络系统的损害途径是多方面的，系统的防雷与接地，应以计算机网络系统机房网络设备为主要保护对象，实施综合防雷措施。
总而言之，对弱点设备的防雷保护设计应加以综合考虑，才可能获得良好的效果。