衛(wèi)星地球站天饋電子設(shè)備防雷探討

4、避雷針
4．1 避雷針是引雷針
避雷針實際是引雷針。俄羅斯叫其為“接閃器”，美、英稱為“導(dǎo)電針”。接受直擊雷的防雷裝置稱為接閃器，例如：避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線、法拉第籠等等。避雷針是接閃器的一種。避雷針的保護作用是攔截閃電，使閃電打在自已身上，從而使建筑物避免遭受直接雷擊而受到保護。避雷針把雷電的能量沿鐵塔或引下線安全地導(dǎo)入地中。避雷針的保護范圍采用滾球法。避雷針的上部空間是其引雷空域，下部空間是其保護范圍，使不直接遭受雷擊。
4．2避雷針應(yīng)用環(huán)境
4．2．1避雷針防雷不宜用在山區(qū)建筑物
在雷雨低于山頭的坡地上往往產(chǎn)生側(cè)向雷擊。應(yīng)采用避雷帶或避雷網(wǎng)。
4．2．2避雷針防雷不宜用在高層建筑物
按防雷《規(guī)范》，避雷針高度大于60米，其滾球法保護范圍已無效。高架避雷針上部有一段落可能自身受側(cè)向雷擊的空間（稱為對針桿的側(cè)擊區(qū)）。高架避雷針引雷能力強，使得高架避雷針附近地面的落雷密度較該處平均落雷密度大，（稱為雷電閃擊區(qū)）。防雷應(yīng)盡量采用避雷帶或避雷網(wǎng)，只有天線等用短針防雷。
4．2．3避雷針宜用于平原地區(qū)矮小建筑物防雷

5、雷電感應(yīng)高電壓和和雷電電磁脈沖
5．1雷電產(chǎn)生雷電感應(yīng)高電壓和和雷電電磁脈沖
避雷針可防直擊雷，保護建筑物。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在大量的使用電氣、電子、微電子設(shè)備。 在打雷閃電時，在放電通道周圍產(chǎn)生電磁感應(yīng)、雷電電磁脈沖使電源線，信號傳輸線、天饋線等感應(yīng)的雷電高電壓通過這些線路造成放電，損壞電氣、電子、微電子設(shè)備。
5．2防雷電感應(yīng)用高電壓和和雷電電磁脈沖采用浪涌保護器（SPD）。
浪涌保護器安裝在電子設(shè)備的外連線路（電源線路、信號線路、天饋線路）中，將雷電過電壓、過電流泄放入地，起到保護設(shè)備目的。防雷器件主要由放電間隙、放電管、高頻二極管、壓敏電阻、瞬態(tài)二極管、晶閘管高低通濾波器根據(jù)不同頻率、功率、傳輸速率、阻抗、駐波、插損、帶寬、電壓、電流等要求，做成各系列浪涌保護器。
5．2．1 波導(dǎo)分流器型電子避雷器
傳統(tǒng)避雷器在工作頻率（F）、承受功率（W）、通流容量（I）三者之間不能兼顧、不可調(diào)和、互相制約。眾所周知，雷電沖擊波能量的99%以上分布在100KHz以下頻域，而有用信號波的能量分布在幾百仟赫以上頻域，因此，完全可以用由集中或分布參數(shù)電路元件構(gòu)成高低通濾波器組合網(wǎng)絡(luò)（無源、互易網(wǎng)絡(luò)）。將雷電波和有用信號分流，使雷電波入地，有用信號正常傳輸。

6、電子信息防雷系統(tǒng)必須有一個合格的接地網(wǎng)
接地系統(tǒng)有多種做法。比較好的一種是選用中光防雷公司的低電阻非金屬接地模塊。其優(yōu)點是適合于高土壤電阻率的土壤，腐蝕性強的土壤，高寒地區(qū)凍土。西藏乃堆拉某哨所海拔4500米高，屬高寒火山石地面，如圖2所示。以前該地區(qū)多次做的電子設(shè)備或營房建筑的防雷地網(wǎng)，多的到960Ω，低的到180Ω。經(jīng)多車泥土和降阻劑，最低的也只能做到53Ω。遠達不到國家標準小于4Ω的要求。采用中光防雷公司低電阻非金屬接地模塊。經(jīng)計算，用了60個模塊。經(jīng)用日本儀表4102型地阻儀測試，地網(wǎng)電阻由原來的53Ω降低至3.5Ω，達到了避雷針地網(wǎng)電阻小于10Ω，設(shè)備地網(wǎng)電阻小于4Ω的國家標準。攻克了西藏高海拔火山石質(zhì)地面長期未能解決的防雷地網(wǎng)問題。

圖2 海拔4500米西藏乃堆拉火山石質(zhì)地面

7、綜合防雷
近年來，雷電防護由富蘭克林式的避雷針防直擊雷，發(fā)展到綜合防雷工程新階段。電子信息防雷系統(tǒng)應(yīng)該是一個綜合防雷工程。由直擊雷防護措施、等電位連措施、屏蔽措施、規(guī)范的綜合布線、設(shè)計安裝SPD、完善合理的接地系統(tǒng)。

8、雷擊原因勘察探討
根據(jù)前述綜合防雷的六個要素，對雷擊原因進行了勘查。并主要對防直擊雷，防感應(yīng)雷擊和地網(wǎng)進行了重點勘查。地網(wǎng)電阻符合《規(guī)范》。三個高高的鐵塔避雷針正常。配電房，主機房設(shè)備，天線場高功放設(shè)備正常。配電房進行了電源一級防雷，主機房進行了二級電源防雷，天線場高功放機房進行了三級電源防雷。被雷擊壞的是2個KU波段天線的電子設(shè)備，其工作頻率為12GHZ頻段。經(jīng)查，連接該電子設(shè)備的電源線路、信號線路、天饋線路都沒有安裝防感應(yīng)雷擊的避雷器件（即SPD）。避雷塔離傳輸電纜距離不到2米。
避雷針是一個接閃器，即引雷器。它可以防直擊雷，但不能防感應(yīng)雷擊。良好的地網(wǎng)可以使雷電流經(jīng)避雷針及塔或引下線進入地。閃電產(chǎn)生的雷電波是速變電磁場，會在信號線路、電源線路、天饋線路感應(yīng)出過電壓，傳入線路兩端的電子設(shè)備；變化的雷電流經(jīng)避雷針塔或下引線入地時，會產(chǎn)生變化的感應(yīng)電磁場，也會在信號線路、電源線路、天饋線路感應(yīng)出過電壓，傳入線路兩端的電子設(shè)備。如果上述線路兩端電子設(shè)備不安裝浪涌保護器，感應(yīng)的過電壓電流就會損壞電子設(shè)備。電子設(shè)備防雷，只安避雷針，不安裝防感應(yīng)雷擊的防雷器件，是防不到雷擊的。避雷針越高，越容易把遠處的雷引過來，增加了感應(yīng)雷擊次數(shù)，又不裝防感應(yīng)雷擊的器件，無異于把雷引過來打電子設(shè)備。因此，找電子設(shè)備防雷工程的設(shè)計單位和施工單位都應(yīng)當(dāng)是有設(shè)計資質(zhì)和施工資質(zhì)的單位。施工過程應(yīng)嚴格監(jiān)督把關(guān)，竣工時要嚴格驗收?？⒐ず笠獧z查維護。

9、結(jié)束語
綜上所述，閃電的雷電波是速變電磁場。衛(wèi)星地球站防雷系統(tǒng)應(yīng)采取綜合防雷措施。即直擊雷防護措施、等電位連接措施、屏蔽措施、規(guī)范的綜合布線、設(shè)計安裝SPD、完善合理的接地系統(tǒng)。避雷針是引雷針，可防直擊雷，但也把雷引過來，增加了電子設(shè)備的感應(yīng)雷擊次數(shù)，不安裝防感應(yīng)雷擊器件，電子設(shè)備會更容易被雷擊。防雷工程設(shè)計及施工應(yīng)找有設(shè)計資質(zhì)和有施工資質(zhì)的單位。施工中應(yīng)嚴格監(jiān)督把關(guān)，竣工時應(yīng)嚴格驗收。某衛(wèi)星站防雷系統(tǒng)應(yīng)進行改造。防直擊雷措施可進行適當(dāng)改造。避雷塔的位置、高度和數(shù)量可從新計算和施工。天線場到室內(nèi)設(shè)備的電源線、信號線、天饋線兩端都應(yīng)當(dāng)增裝防感應(yīng)雷擊的浪涌保護器。（祥細防雷改造成方案另文敘述）。