【摘要】雷电是一种常见的自然现象，对电子设备会产生巨大的破坏作用，特别是卫星通信设备，因此卫星通信机房对雷电防护的措施必须全面。本文先分析雷电的产生和雷击形式，接着指出雷电对卫星通信机房的危害，最后提出雷电防护的措施。
　　【关键词】卫星通信机房；雷电；防护措施；防雷装置
　　1.雷电特点及其对通信设备的危害
　　雷电是一种自然现象，是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷击时，其电流很大，平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。雷电的放电阶段持续时间很短，只有50-100微秒。雷电流升高的速度可高达每微秒50千安，瞬间的感应电压能达到300-400千伏，因此雷击放电后的雷电具有电流大、时间短、电压高的特点。
　　雷电对通信设备产生的危害主要有三种类型：
　　直击雷击，即雷云对设备直接放电，雷击中蕴藏的能量在很短的时间之内释放出来，瞬间击功率是很大的，它不仅能直接摧毁设备，还能造成机房的损坏甚至燃烧；
　　感应雷击，当直击雷发生在临近物体时，在其周围产生强烈的辐射电磁场，处于这个电磁场的通信设备会产生相应的感应电压，感应雷的强度随距雷击发生处的远近不同而不同，这种感应电压虽然比直接雷击产生的过电压幅度小，但更常见，它不仅会干扰和破坏设备的正常工作，其感应的过电流还能沿着导线等传导至设备，损坏甚至击毁设备；
　　间接雷击，当雷击发生于其它建筑物或服务设施时，与这些建筑物或服务设施相连的设备，如通过电源线和电话线等把雷击脉冲引入户内，间接雷击的破坏性比直接雷击小，但发生频率高。
　　雷电对通信机房的破坏主要有两种途径：一是通过户外传输线路和电力点电缆侵入设备。二是雷击建筑物或接地体引起地电位瞬间升高，损坏设备对地绝缘。
　　2.卫星通信机房防雷方式
　　（1）接收天线防雷
　　卫星天线一般都架设在机房顶部或空旷的地面，易遭遇直击雷，高频头更是容易受到损坏，使用避雷针是防止直击雷最有效的手段，它使雷电流按预定的通路泄入大地，自身承受雷击，避免设备受损。避雷针，是一种用于牵制闪电的电击到地面的设备，它是一种能截引闪电，将闪电的电流导入地下装置，并能在一定的面积范围内保护地面建筑物或电力设备，使受电击设备免受雷电破坏的金属物装置。避雷针的原理是利用尖端放电现象，让由地球大气层中雷云感应出的电荷及时地释放进入地球地面，将电荷中和，避免其过分的积累而引发巨大的雷电击中事故，并保护被雷电击中的建筑物或设备。避雷针在强电场作用下产生尖端放电，形成向上先导放电；两者会合形成雷电通路，随之泻入大地，达到避雷效果。避雷针保护的区域为锥形，其地面范围的半径约为避雷针到地面的距离。
　　（2）机房建筑防雷
　　通信机房要做统一接地系统，在机房的房顶和四周设置等压带，并用引入线与围绕设备敷设在房外的水平闭合接地端相连，目的是使所引入的雷电发散均匀，减少可能出现的感应过电压，在机房内应利用建筑物钢筋混凝土的钢筋作为接地体，以极大削弱闪电侵入时的瞬变电磁场，又可作为金属屏蔽削弱电磁脉冲的入侵，接地电阻要求不大于1欧姆。
　　（3）电源系统防雷
　　影响电源系统的主要是感应雷。架空线处于雷击和大地所形成的电场中，由于静电感应积累大量与雷云极性相反的束缚电荷，当雷云放电后，线路上束缚电荷被释放而形成自由电荷，开始以光速向线路两侧移动，就形成很高的感应电压。卫星通信机房输入电缆为低压电缆，所以为了对付因感应雷产生的高电压冲击所带来的危害，可在低压配电盘上安装一个浪涌抑制器，浪涌抑制器是一种固定设备，它是一个高阻抗器件，只有当跨在其两端的电压达到它的额定箝位电压时，它的阻抗才突然减小，这时抑制器会将数百至数千安培的电流传导到大地。
　　（4）室内引线防雷
　　与卫星接收设备相连接的导线应采用有屏蔽层的，其两端屏蔽层就近与接地母线连接，要始终保持良好的接地。对于与室外的联线，其线芯极有可能感应高的雷电电压，因此，不仅要在其屏蔽层做好接地，而且在线路上要用避雷器隔离的形式进行避雷，如从接收天线到接收机之间的高频电缆，可接上一个小型射频信号避雷器，以防雷电从此入而打坏接收机。如果通信机房与卫星接收机房较远，卫星信号采用埋地电缆传输，卫星接收机输出端的防雷显十分重要。因此卫星输出电缆防雷不容忽视，为此除了要求电缆屏蔽层两头良好接地外，在电缆两头信号芯线还要接带中心接地的避雷器加以隔离。
　　（5）室外引线防雷
　　室外引线主要包括交流电源线、由室内交流配电屏引出的室外设备使用的电源线和经室外的各种信号线。室外引线应使用相应的屏蔽电缆，且引入机房前，较长的引线应首先水平埋入地下，屏蔽层两端还要就近与地网焊接，若无屏蔽电缆的要将引线穿入大铁管，并水平埋入地下，埋没深度在1米左右，铁管两端就近与地网焊接。信号引线比较短无法埋地，则将引线两端屏蔽线就近与接地体焊接。
　　3.防雷装置的构成和原理要求
　　卫星接收系统防雷装置，由接闪器、引下线、接地体组成。防雷装置选定的材料应满足通过雷电流动稳定和热稳定的要求。所谓动稳定是考虑雷电流的机械破坏作用，所谓热稳定性是考虑雷电流的热破坏作用。
　　接闪器又分为避雷针、避雷线、避雷带、避雷网。避雷针宜采用镀锌的圆钢或钢管制成。圆钢直径不宜小于25毫米，钢管直径不宜小于40毫米，钢管壁不宜小于2.75毫米。
　　引下线最好也要采用镀锌圆钢或扁钢。圆钢直径不小于8毫米，扁钢厚度不小于4毫米，截面最小为48平方毫米。引下线应沿建筑物外墙敷设，并应避免弯曲，经最短途径接地。引下线与天线竖杆应采用焊接，焊接长度为扁钢宽度的3倍，为圆钢直径的10倍，引下线与接地装置必须焊接牢固，所有焊接处均应涂以防锈漆。在没有特殊要求时，允许用建筑物和结构物的金属结构作为引下线，但必须连接可靠。在易受机械破坏的地方，地上2米到地下0.2米的一段引下线应加以保护，保护材料可用竹管、角钢或钢管。采用角钢或钢管时，应与引下线可靠地联结起来，以减少雷电流通过时的电抗。
　　接地体又称接地极，是与土壤直接接触的金属导体或导体群。接地是防雷工程的最重要环节，不论是直击雷防护还是雷电的静电感应、电磁感应和雷电波入侵的防护技术，最终都是把雷电流送入大地。接地体可以采用圆钢、扁钢和角钢。在腐蚀性的环境中，防雷装置所有材料应作镀锌或涂漆处理，还应适度加大截面，以防腐蚀和锈蚀。
　　卫星通信机房内所有的电子设备的金属外壳等都必须良好接地，金属走线架、水管等金属部件也要接地。机房内的金属设备良好的接地不仅是安全用电方面的要求，也是屏蔽雷击的重要措施。金属接地有单点接地、多点接地等，接地线要求短、粗、直，还要兼顾通信设备短路电流和泄放雷电流的能力。接地汇集线一般设计成环形或排状，材料为铜材，截面积不应小于120平方毫米，也可采用相同电阻值的镀锌的扁钢。接地汇集线应安装在靠近避雷器的位置，使连接避雷器的接地线最短，每一个楼层之间的接地分汇集线应直接与总汇集线相连，这样就可以保证整个通信机房的单点接地。
　　通过采取周密防雷措施，卫星通信机房可极大地避免因雷击而造成设备损坏。卫星通信设备的防雷保护工作必须考虑全面，消除雷电可能引入通信机房的途径，使卫星通信设备远离雷电的危害，确保卫星信号传送的安全。
　　参考文献
　　[1]李良福.雷电防护关键技术研究[M].气象出版社，2008.
　　[2]王谨之.无线电技术基础[M].高等教育出版社，1995.
　　作者简介：曹煌华，男，福建龙岩人，海峡之声广播电台古田分台工程师，主要从事短波通讯研究。