趙喜永

（國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心牡丹江站，牡丹江 157000）

隨著我國(guó)衛(wèi)星通信和衛(wèi)星遙感事業(yè)的快速發(fā)展，衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收已經(jīng)呈現(xiàn)出快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、連續(xù)的特點(diǎn)，地面站作為數(shù)據(jù)接收的第一關(guān)，保證地面站的穩(wěn)定連續(xù)工作尤為重要。地面站的功能屬性決定它是雷擊災(zāi)害的高發(fā)部門(mén)，完善其雷電防護(hù)措施，提升雷電防護(hù)能力，是保證衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行的重點(diǎn)工作。

1 雷電對(duì)設(shè)備損害途徑及防護(hù)措施

1.1 雷電對(duì)電子設(shè)備損害途徑

我站近幾年發(fā)生的雷電災(zāi)害中被損壞的設(shè)備多為線纜端的終端設(shè)備，如馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、工控機(jī)主板、顯示器、變頻器及弱電設(shè)備等，經(jīng)過(guò)對(duì)我站機(jī)房外線連接分析和總結(jié)，機(jī)房與外部連接主要在是電源線、信號(hào)線及設(shè)備地線引線三種，被雷電損害的設(shè)備均是這三種連接方式中的組成部分。初步判斷我站雷電損害途徑為以上三種，進(jìn)而歸納為過(guò)電壓在線路中的傳導(dǎo)和地電位產(chǎn)生的反擊是造成設(shè)備損壞的主因。

1.2 常見(jiàn)雷擊存在的主要形式

1.2.1 直擊雷擊

直擊雷擊是兩個(gè)帶電荷的云層直接對(duì)大地的某一地點(diǎn)直接放電的現(xiàn)象。直擊雷擊可以對(duì)地面的人蓄、高大建筑物、樹(shù)木等直接放電，從而產(chǎn)生人員傷亡、建筑物損壞、山火等雷擊災(zāi)害。對(duì)于衛(wèi)星地面站對(duì)于直擊雷的防護(hù)主要采取建設(shè)避雷塔、盡量減少線纜的架空和裸露等。

1.2.2 感應(yīng)雷擊

感應(yīng)雷擊是由雷電發(fā)生后通過(guò)產(chǎn)生強(qiáng)大的變化電磁場(chǎng)對(duì)周?chē)O(shè)備造成損壞的一種雷擊現(xiàn)象。近年來(lái)發(fā)生雷擊現(xiàn)象表明這種雷擊破壞性更大，范圍更廣，危害程度更深。在地面站建設(shè)中要做好感應(yīng)雷的防護(hù)，減少裸露金屬與機(jī)房?jī)?nèi)的連接，特別是弱電設(shè)備的連接，因?yàn)楦袘?yīng)雷擊對(duì)弱電設(shè)備危害較大。

2 牡丹江站雷擊案例分析

經(jīng)過(guò)同本站沒(méi)有遭受雷擊天線系統(tǒng)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：一是雷擊天線與機(jī)房之間的連接采用通信電纜并全部處于管溝的水中，在兩端入戶處沒(méi)有將電纜的外護(hù)層金屬接地，并且雷擊天線距離控制機(jī)房距離較遠(yuǎn)地面空曠，其他天線均采用光纖作為信號(hào)傳導(dǎo)，避免了雷電襲擊。二是天線的供電配電箱沒(méi)有安裝SPD。三是機(jī)房設(shè)備沒(méi)有有效的進(jìn)行等點(diǎn)位連接，此外機(jī)房等電位連接采用的是普通接地線連接靜電地板下的金屬支架，泄放雷電性能較差。

3 牡丹江站雷電防護(hù)可行性改造方案

3.1 配電系統(tǒng)防雷改造

根據(jù)我站防雷實(shí)際，我們?cè)O(shè)計(jì)方案是三級(jí)防雷。站區(qū)總配電入戶處為一級(jí)防護(hù)，進(jìn)入業(yè)務(wù)樓、業(yè)務(wù)機(jī)房、天線塔基、UPS 等處的為二級(jí)防護(hù)，直接為核心設(shè)備供電前端為三級(jí)防護(hù)。在設(shè)計(jì)防護(hù)時(shí)要注意各級(jí)SPD 中的UP 值要依次減小，如二級(jí)防護(hù)UP值大于一級(jí)防護(hù)UP 值，會(huì)導(dǎo)致在雷電發(fā)生時(shí)二級(jí)防護(hù)先啟動(dòng)保護(hù)，一級(jí)防護(hù)后啟動(dòng)保護(hù)，這樣一級(jí)防護(hù)失去了保護(hù)的意義。

3.2 機(jī)房等電位改造方案

根據(jù)我站機(jī)房的設(shè)備較多、布局分散的特點(diǎn)，等電位方案采用星狀－網(wǎng)狀混合型等電位結(jié)構(gòu)。采用以上等電位連接主要考慮我站設(shè)備分布于不同機(jī)房、設(shè)備間連線復(fù)雜，所以在設(shè)備機(jī)房采用就近連接等電位系統(tǒng)。這種布局可以在高頻時(shí)獲得于一個(gè)低阻抗網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外界電磁場(chǎng)有一定的衰減作用，同時(shí)星狀接地結(jié)構(gòu)可以干擾電流不能形成回路，減少環(huán)路的干擾。

3.3 業(yè)務(wù)樓雷電泄放地網(wǎng)的改造方案

為提高業(yè)務(wù)樓現(xiàn)有防雷系統(tǒng)的性能，在業(yè)務(wù)樓四周加裝一圈防雷地網(wǎng)，并在地網(wǎng)中每隔一定間距下埋一根垂直接地體，外接地網(wǎng)與業(yè)務(wù)樓基礎(chǔ)內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)相連組成一個(gè)完整防雷地網(wǎng)。水平和垂直接地體埋深離地面70cm 以上（同時(shí)考慮凍土層），水平接地體用4mm×40mm 或以上規(guī)格的扁鋼，垂直接地體用40mm×40mm×4mm 或以上規(guī)格長(zhǎng)2.5m 的角鋼。通過(guò)這種改造提高了雷電泄放的能力，可以更好保護(hù)設(shè)備。

3.4 入戶線屏蔽改造和安裝站內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)中和裝置

入戶線的屏蔽也是防雷應(yīng)有的措施，通信電纜和光纜從外面或地下進(jìn)入業(yè)務(wù)樓或機(jī)房?jī)?nèi)時(shí)，需在入口處把外護(hù)層金屬和金屬加強(qiáng)芯等接地，防止把雷電引入到機(jī)房。在站內(nèi)安裝雷電電磁中和器，構(gòu)建雷電電磁中和矩陣，降低站域內(nèi)雷電電磁場(chǎng)強(qiáng)度，減少雷電下行通道的形成，雷電中和裝置易選取在重點(diǎn)保護(hù)位置，如我站的業(yè)務(wù)樓樓頂和三座天線避雷處。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文重點(diǎn)在通過(guò)我站的雷電防護(hù)實(shí)例，在遇到此種雷電現(xiàn)象給予一種有效參考，同時(shí)隨著未來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，必將能形成雷電防護(hù)更有效的辦法和措施。