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| 經(jīng)典案例 |
聯(lián)系方式雷電分析
雷電類型
雷擊現(xiàn)象可分為直擊雷與感應(yīng)雷兩種。直擊雷是在云體與地面(特別是突起物)之間，由于帶電的性質(zhì)不同而形成很強的電場，把大氣擊穿，從而擊壞放電通路上的建筑物與輸電線。感應(yīng)雷擊則是間接雷，是感應(yīng)電荷放電時造成的。感應(yīng)電荷是由于雷雨云的靜電感應(yīng)或放電時的電磁感應(yīng)作用，使建筑物上的金屬物體(如管道、鋼筋、電線等)感應(yīng)出與雷雨云相反的一種電荷。
防避直擊雷通常都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或金屬物件作為接閃器，將雷電流接收下來，并通過金屬導(dǎo)體導(dǎo)引至埋在地下起散流作用的接地裝置，再泄散入地。
由于感應(yīng)雷產(chǎn)生的途徑有多種，在距離帶電雷雨云較近的所有的金屬回路中均有產(chǎn)生破壞的可能性，只是有些雷電過電壓較小，不會對設(shè)備產(chǎn)生明顯的破壞力而已。但過電壓的存在對設(shè)備的使用壽命必然產(chǎn)生影響，因此感應(yīng)雷防范的難度遠(yuǎn)大于直擊雷的防范，而且所需要投入的費用也高于直擊雷的防護(hù)。只有根據(jù)感應(yīng)雷的特性，加以專項的防護(hù)，才能做到充分的防護(hù)。從引雷的3條途徑——電源系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和通訊線路，針對計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通訊的特性、需要的防雷等級程度，選用性價比合適的防雷產(chǎn)品，做到以合理的價格達(dá)到充分的防護(hù)，確保設(shè)備對直擊雷和感應(yīng)雷以及線路操作過電壓的全面防護(hù)。
雷害防護(hù)
為了保護(hù)建筑物和建筑物內(nèi)各類設(shè)備不受雷電損害或使雷擊損害降到最低程度，我們采取綜合防雷。綜合防雷設(shè)計方案應(yīng)包括兩個方面：直接雷擊的防護(hù)和感應(yīng)雷擊的防護(hù)。
1.直接雷擊的防護(hù)
主要使用避雷針、網(wǎng)、帶及良好的接地系統(tǒng)，其目的是保護(hù)建筑不受雷擊的破壞，給建筑物內(nèi)的人或設(shè)備提供一個相對安全的環(huán)境。
2.感應(yīng)雷的防護(hù)
目前，計算機等電子設(shè)備受到雷電感應(yīng)高壓損壞的途徑有2種，一是輻射性的感應(yīng)雷擊，它是強雷電磁場通過輻射或感應(yīng)造成設(shè)備損壞；二是由供電線路、信號線路和控制線路等各種線路傳導(dǎo)進(jìn)來的感應(yīng)雷電高壓脈沖損壞電子設(shè)備。因此我們采取電磁屏蔽措施、安裝浪涌過電壓保護(hù)器(包括供電系統(tǒng)和信號系統(tǒng))、等電位處理、良好接地等相應(yīng)的措施。
設(shè)計方案
咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院所處的湖北省咸寧地區(qū)，根據(jù)本地氣象資料表明，年雷暴日近90天，是雷電高發(fā)區(qū)。經(jīng)過計算，預(yù)期雷擊次數(shù)N=0.27次/年。
學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)中心機房位于信息樓的四樓，占地空間有40平方米，網(wǎng)絡(luò)由三條光纖引入(2條移動光纖，1條教育光纖)，使用RSR50-40路由器作為出口設(shè)備與移動網(wǎng)和教育網(wǎng)相連，內(nèi)網(wǎng)接天融信防火墻，核心層采用兩臺RG-S8606核心交換機，負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換，匯聚層位于樓棟，采用全千兆交換機S3760-12SFP/GT、千兆光纖連接核心交換機及每層樓的接入交換機。每個樓棟的小匯聚使用的是S2126G，也可提供接入服務(wù)，使用雙絞線與接入交換機S2026F互聯(lián)。
直擊雷屏蔽
機房已經(jīng)做過直擊雷的防護(hù)措施，并于其他附近樓層做了連接，打雷時可以引開主雷區(qū)。
為了慎重起見，我們?nèi)鏅z測信息樓的原有防擊雷措施，對不合格的部分進(jìn)行整改，測量防直擊雷裝置的接地電阻。為了使計算機網(wǎng)絡(luò)中心機房有一個良好的接地系統(tǒng)，整個防雷地網(wǎng)的電阻應(yīng)小于1歐姆，因此在辦公樓后面的草地上安裝了約40米、深200厘米的人工地網(wǎng)，并使用防雷接地模塊，每支間隔5米，再用鍍鋅扁鐵連接接地體，以確保接地電阻可以小于1歐姆。在信息樓左側(cè)重新布置一組地網(wǎng)，約30米，供其他機房接地用，在信息樓樓頂安裝3米的避雷針，并與避雷帶連接。
感應(yīng)雷屏蔽
在網(wǎng)絡(luò)中心機房，我們將所有的金屬門窗與天花龍骨多次連接，用作電磁屏蔽，從機房內(nèi)引出兩條主筋，并在引出點用銅板制作一匯流排，供設(shè)備和避雷器接地用，用3*30扁銅作水平環(huán)型體，將兩個主筋引出點連接，使金屬門窗、各種線路的屏蔽金屬管、各種電子設(shè)備的金屬外殼、機架均與匯流排連接。
在網(wǎng)絡(luò)中心機房布置一條70mm2的銅芯線，在每層的一個柱筋旁邊鑿一孔，將線引到一樓與地網(wǎng)直接相連。如果施工困難，可以將套上水管的銅芯線穿過墻，引出室外，連接地面接入地網(wǎng)。分機房設(shè)置等電位環(huán)，做法與網(wǎng)絡(luò)中心機房相同。我們將各種信號線的屏蔽管在進(jìn)入大樓時進(jìn)行等電位處理；在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)中心機房后，再次將屏蔽管與匯流排作接地處理。戶外光纖進(jìn)入室內(nèi)且接入服務(wù)器時，光纖內(nèi)的金屬芯要與等電位帶連接，作接地處理。
過電壓屏蔽
我們在信息樓四樓的網(wǎng)絡(luò)中心機房電源進(jìn)入端安裝了一個20KA的電源避雷器，在防火墻的輸入端、服務(wù)器與中心交換機之間、防火墻與中心交換機之間、交換機入口處均安裝一個網(wǎng)絡(luò)避雷器。
在二級交換機(或集線器)與工作站之間，交換機(或集線器)的輸出端安裝與工作站對應(yīng)數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)避雷器(如果交換機或集線器與工作站在同一室內(nèi)可不安裝)。具體措施是在網(wǎng)絡(luò)中心機房內(nèi)光端機、路由器和交換機的電源進(jìn)線端，安裝電源第三級防雷器(以上設(shè)備共用一套防雷插座)，作為以上設(shè)備的電源末級防護(hù)；接著在網(wǎng)絡(luò)中心機房內(nèi)程控交換機的電源進(jìn)線端，安裝電源第三級防雷器作為設(shè)備的電源末級防護(hù)；最后在網(wǎng)絡(luò)中心機房的服務(wù)器電源進(jìn)線端，安裝插座式電源防雷器，作為服務(wù)器的電源末級的防護(hù)。
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)屏蔽
盡管在計算機及交換機等設(shè)備的電源外接引入線路已安裝了電源防雷保護(hù)裝置，作為網(wǎng)絡(luò)單機工作站和網(wǎng)絡(luò)交換機，其自身的引雷途徑還有電源和網(wǎng)絡(luò)，僅僅進(jìn)行電源線路的防雷保護(hù)是不充分的，還必須考慮網(wǎng)絡(luò)線路的防雷保護(hù)。
雷擊發(fā)生時，產(chǎn)生巨大的瞬變電磁場，在1公里范圍內(nèi)的金屬環(huán)路，如網(wǎng)絡(luò)金屬連線等都會感應(yīng)到雷擊，將會影響網(wǎng)絡(luò)的正常運行甚至徹底破壞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在電源第三級防雷時，已經(jīng)選用了帶有網(wǎng)絡(luò)接口的防雷保護(hù)插座兼作網(wǎng)絡(luò)工作站及服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)線路保護(hù)，現(xiàn)在我們只需對網(wǎng)絡(luò)交換機做網(wǎng)絡(luò)保護(hù)。具體措施是在網(wǎng)絡(luò)中心機房內(nèi)部的每臺24口的網(wǎng)絡(luò)交換機前端，安裝24口的網(wǎng)絡(luò)防雷器，在服務(wù)器的5類線接出端，安裝單口的網(wǎng)絡(luò)防雷器。
傳輸線路屏蔽
通信系統(tǒng)遭受雷擊的主要原因除線路直接遭受雷擊外，還有建筑物外通過傳輸線路引入和1公里范圍內(nèi)發(fā)生雷擊時的感應(yīng)雷。有2條電話線進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)機房，對于每條電話進(jìn)線的保護(hù)選用通訊防雷器連接。
維護(hù)與保修
維護(hù)與保修
每年雷雨季節(jié)前應(yīng)對接地系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)。我們主要檢查連接處是否緊固、接觸是否良好、接地引下線有無銹蝕、接地體附近地面有無異常，必要時應(yīng)挖開地面抽查地下隱蔽部分銹蝕情況，如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時處理。接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)每年進(jìn)行一次測量。
我們還應(yīng)對運行中的防雷器利用老化測試儀進(jìn)行一次檢測，在雷雨季節(jié)中要加強外觀巡視，若發(fā)現(xiàn)模塊顯示窗口出現(xiàn)紅色，應(yīng)及時更換。
設(shè)備遭受雷擊后應(yīng)對損壞情況進(jìn)行調(diào)查分析，調(diào)查的內(nèi)容主要包括：各種電氣絕緣部分有無擊穿網(wǎng)絡(luò)的痕跡，有無燒焦氣味，設(shè)備元件損壞部位。
對于雷擊損壞部件，我們要進(jìn)行保留，并在現(xiàn)場拍照或錄像，做好各種記錄。不僅如此，我們還應(yīng)該了解雷害事故地點附近的情況，分析附近地質(zhì)、地形和周圍環(huán)境特點及當(dāng)時的氣象情況。
另外，根據(jù)上述調(diào)查情況，我們組織有關(guān)專家分析，寫出調(diào)查分析報告及改進(jìn)措施。
產(chǎn)生的效果
以前，老校園網(wǎng)因為防雷措施不完善，在打雷季節(jié)經(jīng)常有核心交換機的模塊被雷打壞，還有整個交換機被打壞。通過校園網(wǎng)擴(kuò)建，尤其是網(wǎng)絡(luò)中心機房防雷工程的建設(shè)，校園網(wǎng)已經(jīng)安全運行2年。
在這2年期間沒有發(fā)生一起雷擊事故，只有少數(shù)的用戶樓層的底層交換機的端口被感應(yīng)雷打壞，其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作均正常。
(作者單位：1為湖北省咸寧高級中學(xué)，2為湖北咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心)
來源：《中國教育網(wǎng)絡(luò)》
