浅谈S-VISSR/HRIT数据单收站通信设施雷电防护措施

陈　洲，邢　程，张秀楼（.尚志市气象局，黑龙江尚志50600；.木兰县气象局，黑龙江木兰5900；.哈尔滨市空管局，黑龙江哈尔滨50000)



浅谈S-VISSR/HRIT数据单收站通信设施雷电防护措施

陈洲1，邢程2，张秀楼3
（1.尚志市气象局，黑龙江尚志150600；2.木兰县气象局，黑龙江木兰151900；3.哈尔滨市空管局，黑龙江哈尔滨150000)

摘要：目前各气象局使用的静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统，由天线、高频分机、接收机、数据摄入器（PCI进机卡）、计算机（前、后端）、接收及应用产品处理软件系统组成。雷电过电压容易对这些设备内大规模集成电路和精密元器件造成损坏。因此对这些设备防雷设施的把关显得尤为重要，本文对静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统的防雷设施做深入探讨，将雷电对设备的影响减到最小。

关键词：通信设施;防雷措施;降低危害;光电隔离

1　引言

雷电是一种发生在大气层中常见的大气物理现象，而雷电在对大地释放能量的过程中给人和物造成不小的损害，随着电子设备、通讯技术的迅猛发展和广泛应用，雷电静电感应和雷击电磁脉冲等瞬间过电压已成为电子设备在雷击发生过程中造成损毁的主因。因此，预防间接雷击对电子设备造成的影响显得尤为迫切和重要，只有了解它的形成原因、过程，探寻有效地防护措施才能减少雷电带来的损失。气象观测资料统计结果表明，在地球上每一秒钟约为100次左右的雷击闪电来维持地球上的电荷平衡。按照静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统设计规范，将前端接收天线和放置后端设备的业务办公楼都安装接闪针、接闪网或接闪带，并采取共用接地体的接地方式。从外部整体形式上看，它已具备了良好的防雷和抗外界电磁干扰的性能，然而事实上设备还是会遭受过压、过电流而损坏。究其原因是由于雷电在向大地泄放雷电流的过程中，带电荷的云层在通信设施的天线上产生感应电荷或雷电感应通过通信和电力线路侵入，如果这时天线和通信线缆与大地之间接地通路不畅，在天线和线缆上聚集着的大量电荷不能及时导入大地就会产生高电位而引起过电压，致使通信设施无法承受强电流的侵入而损坏，甚至会危及操作人员的人身安全，这也就是感应雷击。

2　S-VISSR/HRIT数据单收站系统简述和现有防雷工程概况

静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统是北京华云科技有限公司开发研制的实时接收静止气象卫星资料接收处理系统。用于接收中国风云系列任意一颗静止气象卫星，静止气象卫星利用站可完成静止气象卫星资料的接收处理、图象显示、产品生成及网络分发功能，使之用于气象预报、灾害性天气监测，并为相关的决策支持服务、公众服务、科学研究工作提供支持，随着先进通信设备在静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统通信网的大规模应用，对现代通信网络安全防护体系已由单一转变为多级，防雷措施的全面性势必会加大资金投入，而气象部门对雷电防护的重视也让防护体系得以完善。气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统多级防护主要是防直击雷、防感应雷电、防地电位反击引起的过电压过电流的防护，应根据数字程控、光电传输、交直流电源等所有微电子设备的不同功能、不同受保护程度确定防护要点和保护等级。根据雷电引起瞬间过电压的危害的可能侵入的通道，从电源线到数据通信线路都应该做到多级保护，力争将其产生的危害降低到最低点。

众所周知，防雷装置有外部、内部防雷装置之分，静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统前端接收天线和业务办公楼外部雷电防护已按照要求加装接闪带、接闪针、引下线，并将接收站接闪针引下线与办公楼接地体连接（接收站与办公楼距离小于6 m），做到共用接地。其保护原理是：接闪针比接收天线尖端高出数米，接闪针与接收天线存在的间隔距离可防止由于接闪针的存在而损坏天线的辐射图形，来保证通信效果的质量。当雷云带有大量电荷在向大地放电的过程中，它影响地面的电场发生畸变，先驱放电容易在接闪针（接闪线）顶部发生电荷中和，再通过引下线、接地体将雷电流散入大地，从而使被保护物免受雷击，这是防直击雷的有效方法。也可在天线塔体周围布设避雷塔来进行疏导，我国卫星发射场一般采用3点布塔防御单个建筑物，不足之处成本高，用地多。然而，被动放电式避雷针存在反应速度差、保护的范围小以及导通量小等不足，静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统的通讯线缆均采用低损耗同轴线缆，从而导致通讯线缆遭受感应雷击，损坏通讯设备。而该系统内部防雷装置仅加装了电涌保护器，还有很多不足之处需要改进。

3　静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统通信设施内部防雷改进措施

静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统在业务办公楼和天线基座边上安装接闪装置的同时，还要注意消除雷电感应、雷电电磁脉冲、球形闪电对机房室内设备的影响，对静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统通信设备利用光纤不易遭受感应雷的影响，具体外部防雷改进措施分为如下几点：

(1)采用光电隔离的方法，将放大器后端与业务办公楼内的后端设备的同轴通讯线缆，改为在天线系统后端增加一个光转器，将电信号转为光信号,利用光纤传至业务办公楼内的后端设备，同样增加光转器，再转回电信号交由后端处理，机房与天伺馈的串口卡通信方式改为光纤传输，即在设备输出输入端加装光纤转换设备，利用光纤线缆替代原来的同轴线缆的通信方式。

(2)雷电电涌沿电缆对室内电源系统的损害加以防范。首先应用电涌保护器（SPD）对室内防雷进行分级保护，在电源总配电箱处加装电涌保护器作为一级防护。在所有需要防护的设备前端加装电涌保护器作为二级防护，另外所有用电设备使用防雷插排供电来作为三级保护。目的是用分流（限流）技术将雷电过电压（脉冲）能量分流疏导至大地，从而达到保护的目的。在选用电涌保护器对各设备进行雷电防护时，应选择质量可靠、符合规范的产品。

(3)做好等电位连接、接地、屏蔽，机房室内做法拉第电笼屏蔽，能够有效屏蔽外界电场对室内的影响，并将屏蔽网与等电位连接带、接地装置做可靠焊接，使之电气贯通，从而对设备和人起到保护作用。为保证系统正常工作，在每年雷雨季节前后应定期用精密地阻仪检测地阻值，对出现的问题及时予以整改。

(4)机房内加装防静电地板，机房静电不仅会使计算机运行时出现故障、误动作或运算错误，而且还可能会导致某些元器件，如CMOS、MOS电路、双板性电路等的击穿和毁坏。此外静电对计算机的外部设备也有明显的影响。带阴极射线管的显示设备，当受到静电干扰时，会引起图像紊乱，模糊不清。因此，应做好防静电地板，防止静电引起设备故障。

4　小结

通信设备雷电防护是复杂和重要的工程，雷电防护工程的质量直接关系到通信设备的稳定和人身的安全。根据国家行业有关设计规范，可以明确以下几点：

(1)无论是静止气象卫星S-VISSR/HRIT数据单收站系统的业务办公楼、天线基座，还是通信设施，按规范建立在联合接地系统、均压等电位分区保护的基础上，采用多级防护的原则。

(2)防雷装置的接地电阻应符合《建筑物防雷接地规范》与通信行业防雷接地标准。根据各通信机房、基站等所处的环境，应从电缆引入开始安装多级保护器。

(3)防雷装置的接地线尽量粗、短而直，禁止不必要的弯曲、打圈和迂回。

(4)注意避雷元器件使用是否正常，对检测结果不合格应及时更换避雷器。

第一作者简介：陈洲（1988-），男，黑龙江省尚志市人，成都信息工程大学，本科生，助理工程师.

收稿日期：2016－1－1

文章编号：1002－252X(2016)01－0033－02