1、浅谈防雷设计的几个原则地球站机房的雷电防护是一个庞大而又复杂的系统工程,电力保护、信号保护、等电位连接和各种接地中一个环节疏漏都可能带来灾难性后果。1997 年 7月 13日,湖北电视台卫星地球站因雷击,直接设备损失数十万元,停播十多小时,并留下较多后遗症;据统计资料显示,每年全世界各地因雷击至少造成 100亿美元的电子设备损坏,我国这方面的损失也在数十亿人民币以上。1997 年 8月份,地球站进行了全面防雷改造,至今还未因雷击造成其它损失。 一、受雷击的几种途径 1、直接雷 当直击雷击中机房等建筑物时会有很强的雷电流(平均 30kA左右), 会使建筑的对地电压升高到几万伏甚至几十万伏,并且通
2、过供电系统和信号电缆的接地点反馈到其他地方,殃及接在电网和线路上的播出设备等,这种雷击是对机房破坏最严重的一种.位于室外的卫星发射、接收天线和突出的建筑物是遭受直击雷危害的主要对象. 2 、感应雷及雷电波入侵 进入地球站机房的线路主要有电力电缆、电话线、卫星天线馈线、视音频电缆、光纤等,这些都是感应雷及雷电波入侵的途径。 (1) 电源由供电线路输入机房前可能遭受直击雷和感应雷,220/380V 电源线可能被直击雷击中或感应出雷电过电压,入侵机房播出设备,对机房播出系统可造成毁灭,性打击。 (2) 当地面突出物遭直击雷打击时,强雷电压将邻近土壤击穿,雷电流直接入侵到电缆外皮,进而击穿外皮,使高压
3、入侵线路。 (3) 雷云对地面放也时,在线路上感应出上万伏的过电压,击坏与线路相连的设备。 4) 若某一线路被雷击中时,与其相邻平行铺设的其他线路会感应出过电压冲击。(5)雷电击中避雷针时强大的雷电流以过引下线和接地体泄入大地,在接地体附近产生放射型的电位分布,会在靠近的其他设备接地体产生高压地电位反击。因此建筑物避雷系统不但不能保护机房播出设备,反而经常引入雷电流。 二、雷击防护原则 总的防雷原则是采用三级保护 1)将绝大部分雷电流直接引入地下泄散(外部保护);(2)阻塞沿电源线或信号线引入的过电压波(内部保护及过电压保护);(3)限制被保护设备上浪涌过压幅值(过电压保护)。 1 、直接雷的
4、防护措施 采用避雷针、避雷带、避雷网、避雷线作为接闪器,把雷电流接下来,用引下线引入大池,从而达到防止直击雷对机房播出系统的危害。2. 感应雷及雷电波侵入防护措施 (1) 电源系统的保护 电源系统(针对 TN-S制)实行三级防雷防过压保护。以我站安装的 DSOP系列产品为例,如图 1所示。第一级防雷保护:选用 DSOP I-50-380(额定远流容量 50KA)配电系统过电压保护装置,安装于配电机房和微波机房。 第二级防雷保护:选用 DS0P I-25-380(最大通流容量 25KA)配电系统过电压保护装直,安装于发射机房 第三级防雷保护:选用 DSOP II-50-220(最大通流容量 50
5、KA)配电系统过电压保护装置,安装于配电机房至微波机房 UPS电源线(单相)两端,用以连接光端机、视音分等重要播出设备的接线插头。 (2) 播出通信系统的保护 对微波机房到发射机房的备用音频线,可选用 TLP I型音频保护器, 串接于音频传输接口之间,保护其免受沿线来波的侵害。 对联络用的电话外线和内线,可直接在每根电话线上串接 TLP II型音频线保护器. (3) 其他保护措施 屏蔽措施:地球站机房六面敷设金属屏蔽网,屏蔽网与机房内环形接地母线均匀多点相连。通过星形结构把设备直接以最短的距离连到邻近的等电位连接带上.机房内的供电电缆、信号电缆选用屏蔽电缆。架空电力线由终端杆引下后更换为屏蔽电
6、缆,进入大楼前水平直埋 50米以上,埋地深度应大于 0.7 米,屏蔽层端接地;非屏蔽电缆穿镀铃钢管并水平直埋 50米以上,钢管两端接地。 等电位连接:等电位连接是内部防雷措施的一部分,在于减少雷电流所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压(电涌)保护器,将处在需要防雷空间内的防雷装置和建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、 电信装置等连接起来,形成一个等电位连接网络,以实现均压电位。 三、接地防护原则 1 、工作接地 在工作或事故情况下,保证电器设备可靠地运行,降低人体接触电压,迅速切除故障设备或线路,降低设备和输电线路的绝缘水平。 2. 保护接地 在中性点不接地系统中,如果电器设
7、备没有保护地,当该设备某处绝缘损坏时,外壳将带电,同时由于线路与大地间存在电容,人体触及此绝缘损坏的电器设备外壳时,电流流入人体形成通路,人将遭受触电的危险。设有接地装置后,接地电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过,接地体也阻越小，流过人体的电流也越小。3. 从覆接地 将零线上的多点与大地多次作金属性连接,称重复接地。当中性点直接接地系统中发生破坏或接地短路时,可以降低对地电压;当零线发生断裂时, 可以使故障的危害程度减轻。4. 静电接地 设备移动或物体在管道中移动,因磨擦产生静电,客观存在聚集在管道、容器等设备上,形成高电位,对人身安全及设备都有危害。静电接地后, 静电一旦产生,就导入地中
8、,以消除其聚集的可能。5. 直流工作接地 播出设备以及一切电子设备,都采用大规模集成电路,工作于较低的直流电压下,为使同一系统的设备的工作电路具有同一“电位”参考点,将所有设备的“零”电位点接于一接地装置,可以稳定电路的电位,称为直流工作接地。6. 防雷接地 为使雷电浪涌电流泄入大池,使被保护设备免遭直击雷或感应雷等浪涌过电压、过电流的危害,所有建筑物、电气设备、线路、网络等不带电金属部分,金属护套,避雷器,以及一切水、气管道等均应与防雷接地装置作金属性连接。防雷接地装置包括避雷针、带、线、网、接地引下线、接地引入线、接地汇集线、接地体等。 7. 接地措施 由于接地的良好的状态对防雷有非常重要的影响,所以在制作时优先考虑专设防雷接池,随后是交流工作接地、直流工作接池、安全保护接地;其次考虑让上述四种接地方式共用。并采用 2.5毫米长 100平方毫米直径的钢管, 壁厚不小于 4毫米,三根相间 5-6米并打入地下,用 4*40毫米扁铁或 12平方毫米镀锌圆钢焊接在垂直接地体上并引出。
