隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異的發(fā)展，高等教育的手段、方法和理念都發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變。為適應(yīng)信息時(shí)代的發(fā)展，高校紛紛投巨資修建了一條教育信息化高速公路—校園網(wǎng)。信息資源共享、網(wǎng)上學(xué)術(shù)交流、視頻會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)課堂、遠(yuǎn)程教學(xué)等應(yīng)用層出不窮，極大地推進(jìn)了高等教育改革和發(fā)展，為教育事業(yè)帶來(lái)了勃勃生機(jī)。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)安全管理即高校校園網(wǎng)的安全管理越來(lái)越顯得十分重要了，其中一個(gè)非常重要的安全問(wèn)題往往被忽視，即高校校園網(wǎng)絡(luò)的雷電防護(hù)。

         一、雷電的破壞作用

        雷電是發(fā)生在因強(qiáng)對(duì)流而形成的雷雨云中和云地之間強(qiáng)烈瞬間放電現(xiàn)象,是一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害, 具有高電壓、大電流和瞬時(shí)性的特點(diǎn)。雷擊按其入侵網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的方式來(lái)分，主要有直擊雷和感應(yīng)雷。

         雷電直接擊中線路并經(jīng)電器設(shè)備進(jìn)入大地的雷擊過(guò)電流為直擊雷；而由雷閃電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場(chǎng)變化與導(dǎo)體感應(yīng)出的過(guò)電壓、過(guò)電流形成的雷擊稱(chēng)為感應(yīng)雷。它們都將對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生巨大的破壞情況，主要可以分為如下幾類(lèi)： 

        1.網(wǎng)絡(luò)供電電源的破壞：雷擊產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場(chǎng)，將產(chǎn)生高電壓和過(guò)電流，可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的供應(yīng)電源產(chǎn)生巨大的破壞，燒毀設(shè)備，進(jìn)一步可能引起火災(zāi)的發(fā)生。 

        2.網(wǎng)絡(luò)線路的破壞：一方面，雷電所產(chǎn)生強(qiáng)大電磁場(chǎng)脈沖與導(dǎo)線耦合傳導(dǎo)，沿著線路入侵，將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的擊毀，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是電子設(shè)備，不能承受太強(qiáng)的脈沖沖擊；另一方面，雷電也可能直接擊毀戶(hù)外的網(wǎng)絡(luò)線路，比如雙絞線等。 

        3.接地體的破壞：在機(jī)房設(shè)計(jì)的時(shí)候都將考慮接地體的問(wèn)題，這些設(shè)備接地體在雷擊時(shí)將產(chǎn)生瞬間高電位而損壞。這是因?yàn)榉雷o(hù)直擊雷的裝置將雷電電流引向自身由接地體分流流入大地，在接地體上形成高電位，使與接地體連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由于接地體電位升高而損壞。

        一般來(lái)說(shuō)，校園網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)、服務(wù)器和路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安置在建筑物內(nèi)，受建筑物的外部防雷系統(tǒng)保護(hù)，直擊雷破壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可能性較小，但建筑物外部的網(wǎng)絡(luò)線路可能受到直擊雷的破壞，若采用光纖線路，大大減少了直接雷破壞的可能；局域網(wǎng)中發(fā)生雷擊事件主要是感應(yīng)雷的破壞，因此防雷的重點(diǎn)是感應(yīng)雷。

         二、目前高校校園網(wǎng)絡(luò)防雷存在的主要問(wèn)題 

         校園網(wǎng)是一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò),主要存在著以下防雷弱點(diǎn): 

         1.從校園網(wǎng)遭到雷電的破壞的區(qū)域看, 在網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)到達(dá)的建筑中,大多數(shù)沒(méi)有可用的接地系統(tǒng), 有的建筑沒(méi)有合乎規(guī)范的接地系統(tǒng), 有的地極引上線路銹蝕嚴(yán)重, 接地系統(tǒng)形同虛設(shè),而且各建筑接地系統(tǒng)狀況也千差萬(wàn)別,一些建筑的接地電阻偏大, 使其應(yīng)有的防護(hù)效果大打折扣。

        2.大多數(shù)校園內(nèi)樓棟單元的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)均安裝在宿舍樓樓梯口處, 電源就近接到宿舍樓電源總開(kāi)關(guān)處, 電源部分沒(méi)有相關(guān)的保護(hù), 雷電感應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)電壓容易造成交換機(jī)損壞,另外接入用戶(hù)的雙絞線長(zhǎng)短不一, 有的長(zhǎng)達(dá)三四十米, 且主要路徑多為沿樓道內(nèi)墻垂直上下, 容易感應(yīng)雷電損壞通信端口。

         3.校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用的設(shè)備有交換機(jī),路由器,服務(wù)器,計(jì)算機(jī)等,他們大多數(shù)是由微電子器件組成的,無(wú)系統(tǒng)的防雷電波侵入措施,本身的抗過(guò)電壓能力就不強(qiáng)。雷電就容易對(duì)這些電子設(shè)備造成破壞。一般而言, 交換機(jī)端口器件的抗過(guò)電壓能力遠(yuǎn)低于機(jī)內(nèi)電源使用的器件, 所以雷擊事故多造成交換機(jī)端口損壞。

        三、高校校園網(wǎng)絡(luò)防雷設(shè)計(jì)及措施 

        1.直擊雷防護(hù)及地網(wǎng)工程

         一個(gè)良好的接地系統(tǒng)是保護(hù)人身、設(shè)備安全、系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要保證，也是防雷系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。特別是在強(qiáng)雷區(qū)，一個(gè)合理的接地系統(tǒng)能更快地泄放雷電流，降低殘壓，防止地電位反擊事故，有效地降低雷害威脅。 

        2.電源系統(tǒng)的防護(hù)

        對(duì)于校園網(wǎng)的電源線防護(hù)，首先，進(jìn)入系統(tǒng)總配電房的電源進(jìn)線，應(yīng)采用金屬鎧裝電纜埋地敷設(shè)，電纜鎧裝層的兩端應(yīng)良好接地；如果電纜沒(méi)有鎧裝層，則應(yīng)將電纜穿鋼管埋地，鋼管兩端接地，埋地的長(zhǎng)度應(yīng)不小于15m。由總配電房至各大樓的配電箱以及機(jī)房樓層配電箱的電力線路，均應(yīng)采用金屬鎧裝電纜進(jìn)行敷設(shè)。這樣可以大大減少電源線感應(yīng)過(guò)電壓的可能性。 

        電源防雷的主要作用是防止雷擊過(guò)電壓從電源供入端進(jìn)入設(shè)備,保障設(shè)備以及數(shù)據(jù)傳輸暢通無(wú)阻。普通插座的接地端要接地，地線的好壞不但直接影響著電源防雷器的效能而且還影響到信號(hào)防雷器的效能。

        3.信號(hào)系統(tǒng)的防護(hù)

         盡管在電源和通信線路等外接引入線路上安裝了防雷保護(hù)裝置，由于雷擊發(fā)生時(shí)網(wǎng)絡(luò)線（如雙絞線）感應(yīng)到的過(guò)電壓，會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行甚至徹底破壞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在有外來(lái)線路進(jìn)入的DDN或ISDN一定要在重要線路的網(wǎng)絡(luò)接口上做相應(yīng)的保護(hù)，如防火墻內(nèi)外網(wǎng)接口。安裝RJ45防雷器等，一旦有雷擊就可以避免雷擊造成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p失。網(wǎng)絡(luò)傳輸線主要使用的是光纖和雙絞線。其中光纖不需要特別的防雷措施，但若室外的鎧狀光纖是架空的，那么需要將光纖的金屬部分接地。而雙絞線屏蔽效果較差，因此感應(yīng)雷擊的可能性比較大，應(yīng)將此類(lèi)信號(hào)線敷設(shè)在屏蔽線槽中，屏蔽線槽應(yīng)良好接地；也可穿金屬管敷設(shè)，金屬管應(yīng)全線保持電氣上的連通，并且金屬管兩端應(yīng)良好接地。應(yīng)綜合考慮工作電壓、傳輸速率、接口形式等。所有防雷器均應(yīng)良好接地。 

         4.等電位連接 

         集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主干交換機(jī)所在的中心機(jī)房應(yīng)設(shè)置均壓環(huán)，將機(jī)房?jī)?nèi)所有金屬物體，包括電纜屏蔽層、金屬管道、金屬門(mén)窗、設(shè)備外殼以及所有進(jìn)出大樓的金屬管道等金屬構(gòu)件進(jìn)行電氣連接，并接至均壓環(huán)上，以均衡電位。

          四、專(zhuān)用防雷器的選型原則

         1.電源防雷器的選型 

        1.1 最大持續(xù)工作電壓的選擇

        防雷器最大持續(xù)工作電壓值，是關(guān)系到防雷器運(yùn)行穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)。在選擇防雷器的最大持續(xù)工作電壓時(shí)，除了符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求外，還應(yīng)考慮到電網(wǎng)可能出現(xiàn)的正常波動(dòng)以及可能出現(xiàn)的最高持續(xù)故障電壓。 

         1.2 殘壓的選擇 

        單純考慮防雷器殘壓越低越好，并不全面，并且容易引起誤導(dǎo)。對(duì)于壓敏電阻防雷器，殘壓越低，通常意味其最大持續(xù)工作電壓降低。因此過(guò)分強(qiáng)調(diào)殘壓，是需要付出降低最大持續(xù)工作電壓的代價(jià)，換來(lái)的后果，可能是在市電不穩(wěn)定地區(qū)，防雷器因長(zhǎng)時(shí)間承受持續(xù)過(guò)電壓而損壞。

        1.3 報(bào)警功能的選擇為了監(jiān)察防雷器的運(yùn)行狀況，當(dāng)防雷器出現(xiàn)損壞時(shí)，用戶(hù)應(yīng)該即時(shí)知道并及時(shí)更換損壞的防雷模塊。為了在不同的應(yīng)用環(huán)境下，都可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)察，需要選擇分別帶有聲光報(bào)警裝置或遙信報(bào)警裝置的防雷器。 

         2.信號(hào)防雷器的選型

         2.1 電壓等級(jí)的選擇

信號(hào)防雷器的最高工作電壓的選擇，應(yīng)依據(jù)通信線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ麟妷簛?lái)確定。它是選擇信號(hào)防雷器的一個(gè)重要參數(shù)，但是在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)不同通信線的選擇沒(méi)有一個(gè)公用的標(biāo)準(zhǔn)。防雷器的最高工作電壓必須大于通信線的工作電壓的1.2倍。

         2.2 速率匹配的選擇

         不同通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率有所不同，信號(hào)防雷器安裝在信號(hào)線上，其支持的傳輸速率應(yīng)不小于通信系統(tǒng)本身的傳輸速率，否則將導(dǎo)致通信中斷或誤碼率的增加，影響通信系統(tǒng)的正常工作。對(duì)于安裝了信號(hào)防雷器的通信系統(tǒng)，如果出現(xiàn)通信中斷或誤碼率的增加情況，其原因較為復(fù)雜，可能不是防雷器的原因，用戶(hù)可以從以下幾點(diǎn)著手檢查：通信線的長(zhǎng)度是否太長(zhǎng)，如果太長(zhǎng)，可考慮縮短；斷點(diǎn)數(shù)量；連接質(zhì)量；通信接頭是否緊固。

         2.3 插入損耗

        信號(hào)防雷器安裝在信號(hào)線上，因其附加電容的影響，在高頻的情況下，會(huì)有一定的插入損耗。在選擇信號(hào)防雷器時(shí)，其插入損耗應(yīng)小于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值。

        2.4 接口類(lèi)型的選擇

         信號(hào)防雷器是以串聯(lián)方式安裝在線路上。為了匹配阻抗及保持最小的接觸電阻，應(yīng)該選擇與通信線上同類(lèi)型的接口，對(duì)于RJ、SD類(lèi)型接口要注意線線對(duì)配合，對(duì)于同軸電纜接口要注意公母配合。

         結(jié)語(yǔ)

         總之，高校校園網(wǎng)絡(luò)防雷工程是一個(gè)系統(tǒng)工程,不可能依靠一、二種先進(jìn)的防雷設(shè)備和防雷措施就能完全消除雷擊過(guò)電壓和感應(yīng)過(guò)電壓的影響，必須針對(duì)雷害入侵途徑，對(duì)各類(lèi)可能產(chǎn)生雷擊的因素進(jìn)行分析，采用綜合防治，包括直擊雷防護(hù)、等電位聯(lián)接措施、屏蔽措施、規(guī)范綜合布線、雷電感應(yīng)及雷電電磁脈沖（LEMP） 的防護(hù)、完善合理的接地及地網(wǎng)系統(tǒng)，才能將雷害減少到最低限度，確保我們建成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全可靠。