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标题: [转帖]防雷电入侵计算机信息系统的各种途径   [打印本页]

作者: 通天雷神    时间: 2002-11-21 21:15
标题: [转帖]防雷电入侵计算机信息系统的各种途径  
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防雷电入侵计算机信息系统的各种途径  

文中有错误的观点,请注意

 1.1雷电远点袭击电力线:
  我国电力线输电方式是由发电厂通过升压变压器升压后,输电至低压变压器,经低压变压器的输出给用户。由于我国的电压基本波形是每秒50Hz的正弦波形曲线,在电力线上形成每秒50次的交变磁场。如遇雷害发生时,在雷电未击穿大气时,将呈现出高压电场形式。根据电学基本原理,磁场与电场之间是相互共存可逆变化的,那么,雷击高压电场通过静电吸收原理,向大地方向运动。假设电力线杆有5米高,那么在相对湿度25%时,要击穿5米空气,需要15×106V雷击高压(3000V/mm)。如果在相对湿度95%时(下雨时),击穿5米空气需要5×106V雷击高压(1000V/mm)。电力线上的交变磁场对雷云的吸引小于大地的静电吸引。如果,雷云击穿5米空气入地,需要很高的电压,雷电首先击在电力线上,并从电力线的负载保护地线入地释放,这样就击穿了设备。在高压线上的表现为击穿变压器的绝缘,在变压器低压端与负载的连线上遭雷击,损失的是用电器。由于变压器低压输出端是三条相线,做一条地线,当作零地合一线,变成三相四线制零地合一方式给用电器供电,雷电击在火线与大地放电,就等于火线与零线放电通过电力线直接击穿用电器的电子元件。一般电子设备线与外壳的耐压为每分钟VAC1500V,火线与零线耐压为工业级Vdc550-650V,这么低的耐压一旦遭受远点雷击,必将击坏用电器。为此,在选择防雷器时,首先考虑远点雷击。

1.2雷电近点电力线的侵入:
  所谓雷电近点袭击电力线,实际上是雷电袭击用电器所在的建筑物避雷针,从而引起的雷电电磁脉冲的保护问题。雷电打在建筑物避雷装置上,按照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》规定,定义大楼接闪电能力为波形10 350 S三角波,雷击电流为150KA。避雷针引下线由于线路电感的作用,IEC1312定义最多只能将50%的电流引入大地。100余米高的大楼它的引下线电感为155 H左右(1.55 H/米),IEC1312定义电感大于37.5 H,则发生测闪雷击,也就是说,10 350 S直击雷引下线只能引下50%的电流,余下的电流将通过电力线屏蔽槽、水管、暖气管、金属门窗等与地面有连接的金属物质联合引雷,但也只引下少部分雷电流,余下总电流的25%在大楼流窜至UPS输入输出负载的电源线、局域网线等,击穿小型机局域网端,最终由逻辑地线处下泄入地。对设备而言,部分雷电流将由UPS输入电源线对交流地线进行L-PE、N-PE泄放,UPS输出L-PE′(逻辑地〕、N-PE′泄放,小型机L-PE′ N-PE′泄放,局域网线对逻辑地线等进行泄放。最终结果,将击穿UPS输出对地线和输入对地线端、小型机电源对逻辑地线、网口对逻辑地线。为此,必须对UPS输入输出火线零线对交流地和直流逻辑地进行保护,必须对小型机、服务器及其它重要终端进行等电位保护,对网口进行保护,只有堵死一切雷电导入的端口,才能有效的保护设备免受雷电的侵害。


1.3错相位雷害
  美国空军电磁兼容手册中,描述雷电发生时用肉眼可识别闪电为一组雷击,每次不少于26个雷,它有大小和发生先后的区别,如果一个高能量雷打在一条火线上,而另一个低能量雷打在另一条火线上,线线之间就会产生一个电压差,侵入设备。这种侵害设备的现象,称错相位雷击,又称雷电的二次破坏,对三相UPS而言,它的输入和输出端,应安装线与线之间的保护,才能更全面更立体的保护电子设备。
小结:堵死雷电由电力线入侵电子设备,应该从远点雷击、近点雷击和错相位雷击三种雷击现象入手,实施全方位的保护,才能在发生雷击时,有效的保护设备。
2)雷电作用下,建筑物内感应雷害
雷电击在建筑物避雷针上,由避雷针通过引下线,将雷电流泄放大地,引下线自上而下产生一个变化旋转快速运动磁场,建筑物内的电源线、网络线等相对切割磁力线,产生感应高压并沿线路传输击毁设备。
假设一机房的大楼避雷针引下线或大楼主钢筋距主机房10米,假设机房为7 7m2。 di=75KA dt=10 S
则感应高压U=2 10-7 7 Ln
=52500V
由此可知由雷电产生的感应电压无孔不入,它可以危及机房内所有的用电器,在上海一座邮电智能大厦一次雷击,4台服务器遭受雷击,80多条广域网络线端口及4台网络交换机的RJ45端口全部损坏;广东省1996年计算机系统遭受雷击损失五亿元人民币。感应雷的能量虽小,但电压较高。所以,对感应雷害的防护,应该是全面的防护,但防护的级别可以低一些。

3)、雷电作用下的网络雷害
3.1、广域网络
  一般讲,广域网络通常不遭受直击雷的破坏,1mm2的铜线遭受10KA的雷电袭击,它自身就断了。所以,广域网的雷害主要是感应雷害,击穿方式为线对线和线对机壳(地),在GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》标准中,广域网保护的最大雷电流为5KA,连接广域网一般有以下几类,一类是DDN租用专线,一类是ISD专线,一类是帧中继以及微波通讯方式 。对于专线的接收端口,它的耐压应为5倍工作电压,即Vdc25V,传输速率小于等于2M,插入保安器,使之在雷电作用下,短路保护5KA电流,而端口残压小于25V;而对于话线备份来说,它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175V,插入保安器,保安器的启动电压来说,它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175V,插入保安器,保安器的启动电压。


3.2局域网
  在局域网的传输电缆中,常常采用UTP电缆,UTP电缆的4对线中两对线(1-2,3-6线对)一对线接收一线发送,采用RJ45接口方式。既然局域网电缆采用RJ45型是一收一发,那么,就应按两对线进行雷电保护。
我们做过一次试验,在一条连接服务器的网线旁边,约距网线0.5米处,采用雷击发生器对网线0.5米处一条金属线发射雷电流。由小到大,发射电流为10KA,周边磁场污染了网线,瞬间服务器端口、芯片被击穿,这时,示波器记忆感应高压为100V。
在机房的综合布线中,施工人员为了布线工程的美观漂亮,把很多网线放在墙壁内,没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理,一旦大楼某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压,从而击毁设备。
另外,对于网络系统,由于雷电引起的电磁脉冲,在机房内产生3Gs的变化电磁场,必然引起网卡端口芯片的烧毁。


3.3综合布线
从防雷角度上考虑,布线一定要明确表示:
3.3.1电源线不要与网络线同槽架设,数据插座与电源插座保持一定距离;
3.3.2广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设;
3.3.3网线与墙壁布置时,有条件应远距离安装;
3.3.4屏蔽槽有厚度要求,并要求两点接地;


4)雷电作用下的二次效应 ------- 雷电高压反击雷
雷电袭击建筑物避雷针,由引下线将雷电流引入大地,由于大地电阻的存在,雷电电荷不能快速全部的与大地负电荷中和,必然引起局部地电位升高,交流配电地和直流逻辑地将这种高电位引入机房,UPS输出、输入端被击穿,小型机及其他网络设备连接断口被击穿。这种反击电压少则数千伏,多则数万伏,直接烧坏用电器的绝缘部分。


5)由雷击引起的人身安全问题
雷电泄放大地,由于地电阻较大,不能马上泄放,从而引起地电位升高,由于机房直流逻辑地线和交流配电保护地线不在一点入地,将两个电位值引入机房,这时,一个操作人员的一只手摸在UPS输出负载外壳上(如小型机),而另一只手(或身体)摸在交流配电地线上(如空调),两个电位值将通过操作人员的身体短路,造成操作人员伤亡。美国1996年为此而死亡198人,广东省1997年在报导雷击死亡的170人中,有相当一部分是为此而伤亡的。所以防雷保护设备的确很重要,但是保护人身安全更重要。
在通过具体分析了雷害入侵计算机信息系统的各种途径后,我们得出的结论是:防雷保护设计工作不是简单的避雷设施的安装和堆砌,而是一项要求高、难度大的系统工程,涉及多方面的因素。为此我们的设计指导思想的主旨是,本?quot;经济、实用、高标准严要求、高起点、高可靠性"的原则,在遵照执行国家有关标准,国家有关行业标准的基础上,还参考和引入IEC国际电工委员会的有关防雷技术标准要求,以期达到更好的防护效果。
 


作者: asp    时间: 2002-11-22 12:17
[这个贴子最后由asp在 2002/11/22 12:21pm 编辑]

本版面可以使用html语法

修正:击穿5米空气需要5×106V雷击高压
为 : 5 X 10<sup>6</sup>  

  1. 5 X 10&lt;sup&gt;6&lt;/sup&gt;
复制代码

作者: 国智    时间: 2003-9-25 20:13
不看!
作者: maliang    时间: 2004-6-9 10:14
不买
作者: chaoge75733    时间: 2004-7-12 16:38
怎么个买法啊?
作者: 一阵清风    时间: 2004-7-29 11:16
没有钱,怎么办!
作者: 通天雷神    时间: 2004-7-29 14:05
努力灌水:)
作者: Whjdw    时间: 2004-7-29 16:22
分段、分层的数码符号混乱。1.1、1.2、1.3、2)、
3)、3.1、3.2等等。一个看得累。
作者: xs02556    时间: 2004-7-30 16:35
现在不要了
作者: 昆雷    时间: 2004-7-31 11:26
下面引用由ASP2002/11/22 12:17pm 发表的内容:
本版面可以使用html语法
修正:击穿5米空气需要5×106V雷击高压
为 : 5 X 10<sup>6</sup>  
5 X 10<sup>6</sup>

5米属长空气间隙范畴,长空气间隙的放电电压,首先与电压种类(直流、工频和冲击电压)、极性、波形、气候条件以及间隙形式等因素有关。
对长间隙来说,放电电压与间隙长度不成正比,间隙越长,其击穿电场强度越低,当间隙很长后,常会发生奇怪的现象,放电通道也会出现很多预想不到的奇特怪象。
对于任何电压,5米间隙都承受不了5百万伏的电压。
5米间隙,在尖对板电极情况值下,在一个大气压下,其放电电压约为:工频电压,大概100万伏,或稍多一点;雷电冲击电压,200万伏左右;操作冲击电压,200万伏不到;对直流电压来说,也只有100万伏左右。


作者: 通天雷神    时间: 2004-7-31 11:31
受教。
作者: 昆雷    时间: 2004-8-1 11:54
昨天我没看此文,仅对上述5米放电电压值的不当提出质疑。后我在另一个网上看到此文,发现它的错误太多,所以今天特地购买它看一看。的确这是一篇充满错误的文章。许多观点、技术数据都有错,建议版主将其删除,以免误导人们。
作者: 通天雷神    时间: 2004-8-1 16:37
好的。不过还是将讨论保留吧。
作者: ccy3840    时间: 2004-8-6 13:48
雷电入侵计算机系统,但靠线路传导分析不透.这里有个电磁兼容防护问题.
作者: skyhawk    时间: 2004-8-17 17:07
该论文的作者好象是北京恒电的一位高工,经常发表一些另人耳目一新的观点。我手头有他的比较全的方案,挺有意思。通天雷神如果感兴趣,我可以给你发一份。里面有好多东西我看了也比较困惑,不明白他的道理。所以我想在小范围内讨论一下。
作者: ASP    时间: 2004-8-18 14:01
下面引用由昆雷2004/07/31 11:26am 发表的内容:
5米属长空气间隙范畴,长空气间隙的放电电压,首先与电压种类(直流、工频和冲击电压)、极性、波形、气候条件以及间隙形式等因素有关。
对长间隙来说,放电电压与间隙长度不成正比,间隙越长,其击穿电场强度越 ...

我只是修正写法,并不修正文章

关于文章,我不想发表意见!


作者: 李师宇    时间: 2006-4-18 17:45
受益




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