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        卫星通讯系统的雷电防护
        发布时间2014-7-15

        王宏民 京爱劳高科技有限公司 100005

        摘要文中对雷击电磁脉冲的干扰特点进?#26032;?#36848;阐述了雷电静电感应电磁感应和反击对通信设备的损害机理及其防护

        关键词雷击电磁脉冲高电位卫星通讯

        随着我国微电子技术的高速发展和在通信系统中的广泛应用雷害的对象不仅发生在通信网络系统本身同时还包括通信局站内的电源设备通信设备和监控系统等大量微电子设备所以必须引起足够的重视

        1.雷电入侵的三?#20013;?#24335;

        我们知道雷电的入侵途径有三?#20013;?#24335;直击雷雷电波侵入和雷电感应

        雷击电磁脉冲是一种干扰源它?#20405;干?#30005;直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应雷击电磁脉冲绝大多数是通过连接导体的干扰如雷电流或部分雷电流被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰

        外部防雷系统不能有效地防止雷电感应电磁脉冲电?#38450;?#28044;静电等许多外界干扰对微电子设备的危害这些设备由于灵敏度较高耐压值很低容?#36164;?#21040;感应雷电所形成电磁脉冲干扰因此在国家防雷规范中加装电涌保护器等电位连接屏蔽和合理布线这四个要素将成为今后设计通信系统防雷的必然选择

        2.雷击产生的高电位和大电流

        建筑物防雷设计规范GB50057-942000版规定?#34109;?#27861;?#28010;?#38647;击避雷针的雷电流大小?#20445;?#21487;按下述方法?#33539;?#20840;部雷电流i的50%流入建筑物防雷装置的接地装置如图1所示其另50%分配于引入建筑物的各种外来导电物电力线通信线等设施我们暂且不考虑建筑物多根避雷针引下线对雷电流进行分流的影响对雷击避雷针产生高电位进行描述

        雷击接闪器避雷针后雷电流流过引下线时各点的电位

        U = IRg + L0h                                 图1 高电位反击和大电流导入

        按照通信行业的标准卫星通信的防雷措施属于第二类建筑物防护如果雷电击中普通的避雷针这时产生的电压在几十至几百万伏雷电流流经引下线和接地装置时产生的高电压对其附近金属物或通信线路造成反击二次?#35834;?#29616;象为了将雷电流流散入大地而不会产生危险的高电位一般?#27492;?#25509;地电阻越低防雷得到的改善越多但是不能由于要达到某一很低的接地电阻而花费过大的投资

        出现反击二次?#35834;?#29616;象的危险可以计算来评价?#35789;?#25509;地装置的接地电阻降低为零雷电击中普通避雷针时也同样会产生很高的电位所以不是单一降低了接地电阻值就能将减小雷击后产生的高电压

        雷击普通避雷针后产生的高电压与雷电流的幅值和陡度成正比关系因此设法将雷击避雷针时的雷电流幅值I和雷电流陡度减小这样可以降低引下线和接地装置?#31995;?#30005;位U出现反击的概率?#19981;?#22823;大降低在此基础上接地电阻?#37096;?#20197;适当放宽

        应用农村广播电视接收的卫星通讯系统第一该系统的接地电阻值一般要小于5有的甚至要求小于2在农村如果土壤电阻率如黄土粘土地区?#31995;ͣ?#25509;地电阻达到小于5使较为容易?#27169;?#20294;造价也在几万元如果是偏远的山区土壤电阻率如岩石沙石地区较高要达到小于5的要求则需要采?#23186;?#38459;剂等非常规措施造价在几十万元第二该系统在不接地?#37096;?#20197;正常工作对工作接地要求不高主要是对防雷接地的要求因此为了避免雷击卫星天线和雷击后产生的雷电过电压可以采用限流式避雷针限流避雷针的特点是阻止高层建筑雷电上行先导的产生具有普通避雷针的引雷作用并将雷电流导入大地的特点限制?#26412;?#19978;升的雷击电流有效的降低雷电流幅值和陡度减少雷电感应引起的二次效应耐受雷电能力强对接地电阻的要求可以放宽到30具有自身?#25351;?#21151;能免维护寿命长

        使用这种限流式避雷针后可以降低接地电阻的造价削弱雷电感应的影响使农村卫星通讯系统的安装施工更简便

        3.卫星通讯的雷电防护

        根据卫星通讯的特点在雷电防护中不仅采用直击雷的防护也要对供电电源和信号线?#26041;?#34892;防护

         

        卫星天线采用AR限流避雷针防护避免天线遭受直接雷击同?#20445;?#38647;电击中AR限流避雷针后雷电流的幅值和陡度可以降低到雷电原值的4룬对卫星通讯设备的雷电感应或破坏?#19981;?#38477;低因雷电流引起的电位会有效地降低

        由于AR限流避雷针能够有效地限制了雷电流幅值和陡度降低了雷击后高电位减少了对周围卫星通信设备的干扰和破坏卫星通讯系统的接地电阻值可以适当放宽至30使卫星通讯的安?#26696;?#21152;方便投资降低

        供电电源采用两级防护电源入口端安装DSOP-型过电压保护器作为第一级防护防止雷电波沿线?#26041;?#20837;卫星通讯系统将绝大部分雷电流的能量泄放

        在接收机的电源入口端安装DSOP-型过电压保护器作为第二级的精细防护防止雷电波沿线?#26041;?#20837;卫星通讯系统将残余雷电流的能量泄放同时将雷电过电压限制到通讯设备能够耐受的水平

        在与接收机相连的计算机或其它传输设备的入口端安装DLP型数据线保护器防止雷电感应后产生的过电压将雷电过电压限制到计算机或其它传输设备能够耐受的水平

        4.结束语

        卫星通讯系统的防雷装置不单仅为外部防雷装置还必须考虑卫星通讯系统的内部防雷装置即根据卫星通讯系统的设备的不同功能作为分类保护又要根据雷电产生过电压危害的可能侵入途径从电源线到数据传输线路?#21152;?#20570;雷电保护

         

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