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通信信息系统雷电防护浅见作者：惠凯来源：《科技创新导报》 2012年第14期惠凯(武警宁夏总队宁夏银川 750002)摘要：本文针对雷电对通信信息系统的破坏进行了分析，从引发雷电的可能性入手，提高通信信息系统防雷系数，确保通信信息系统设备和人员的安全。
关键词：通信系统雷电防护工程中图分类号：TM862文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)05(b)-0000-00雷电灾害是一种严重的自然灾害，雷击是天空中产生的闪电对人或物体的打击。
卫星、通信、导航、计算机网络系统、通信指挥系统极易遭到雷电破坏。
通信信息系统防雷，是在闪电通道和避雷针泄流通道及其周围整个三维空间内对雷电的全面防护。
从目前通信信息系统遭受雷击的情况来看，雷击原因主要有以下四种：一是直接雷。
雷电击中露天的监控摄像机，直接损坏设备；雷电直接击中露天线缆，造成线缆熔断、损坏。
二是感应雷。
感应雷又称为二次雷，是指电磁感应和静电感应引发的雷击现象。
电磁感应雷是指在雷击通道周围产生强大的瞬间变电磁场，处在电磁场中的设备和线路会感应产生较大的电动势，导致设备损毁，一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷，而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及电子仪表等用电设备。
三是雷电入侵波。
通信信息系统的电源线、信号传输线或进入机房的其他金属线缆，在遭受雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线、导体侵入设备，产生的高电位差使设备损坏。
四是地电位反击。
直接雷防护装置（避雷针）在引导强大的雷电电流流入大地时，会在它的引下线、接地体以及与他们相连接的金属导体上产生非常高的瞬间电压，并在与他们靠得近、没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的电击就是地电位反击。
这种电击足以损坏系统设备，严重时可能造成人身伤害或火灾、爆炸事故。
全面的通信信息系统防雷应当坚持“整体设计、综合治理、系统实施”的原则，采取“由点到线、由高到低、由室外到室内”的方法进行科学防范。
无线通信设备防雷措施研究近年来，随着无线通信设备的广泛应用，对其防雷措施的研究和应用也越来越重要。
雷电对无线通信设备的损坏主要体现在电子器件的击穿和烧坏以及电磁干扰方面，如何有效地防止雷电对无线通信设备的影响是一个亟待解决的问题。
通过设计良好的接地系统是防止无线通信设备受到雷击的重要手段。
合理选择和布置接地装置，确保接地电阻低于一定的范围，可以将雷电击中的能量引入地下，有效地降低雷击对设备的伤害。
在接地系统的设计中，需要考虑到设备的特点以及附近的环境条件，同时要避免与其他金属结构物或电源接地系统的干扰。
选用适合的防雷装置也是防止无线通信设备受到雷击的重要手段。
在无线通信设备的输入端和输出端添加合适的防雷装置，可以有效地限制雷击过电压传递到设备内部，保护设备的正常使用。
常用的防雷装置有放电管、TVS二极管等，它们具有快速放电和大放电能力的特点，能够在雷击时瞬间吸收和分散雷电能量。
合理的设备布局和屏蔽设计也非常重要。
当无线通信设备与其他设备或导线靠近时，很容易受到雷电干扰，导致设备功能异常。
在设备的布局和安装过程中，要避免设备之间的过近距离，合理划分设备间的区域，采取屏蔽措施，减少雷电对无线通信设备的影响。
定期进行防雷设备的检测和维护也非常重要。
无线通信设备经过一段时间的使用后，可能会出现接地系统松动、防雷装置老化等问题，这会影响设备的防雷能力。
应定期对设备进行检测和维护，确保其良好的防雷状态。
无线通信设备防雷措施的研究对保障设备的正常使用和工作稳定非常重要。
通过设计良好的接地系统、选用适合的防雷装置、合理的设备布局和屏蔽设计，以及定期进行设备的检测和维护，可以有效地防止雷电对无线通信设备的影响，提高设备的可靠性和稳定性。
通信导航设备发射台的防雷保护导航设备发射台是通信导航系统中的重要组成部分，它承载着将信号传输到广阔天空中的重任。
在遭遇雷电天气时，大量的电荷会在大气中产生并通过导体传播，导致雷电的产生。
这些雷电对通信导航设备发射台构成了潜在的威胁，因此提高设备的抗雷能力至关重要。
为了防止雷电对通信导航设备发射台造成损害，我们需要在设计和安装阶段就考虑防雷保护措施。
下面将从几个方面介绍通信导航设备发射台的防雷保护。
1. 地面建筑结构通信导航设备发射台位于地面上，因此地面建筑结构的防雷保护至关重要。
建筑物的屋顶、支架、天线等部件都需要考虑防雷设计。
在设计建筑结构时，应考虑使用导电的材料和设计导电回路，以便将雷击导向地下。
安装避雷针和接地装置也是必不可少的防护措施。
这些措施可以有效地降低建筑物受雷击的可能性，保护通信导航设备发射台的正常运行。
2. 电气设备防护通信导航设备发射台涉及大量的电气设备，如发射机、接收机、天线等。
在雷电天气中，这些设备容易受到雷击而损坏。
需要对这些设备进行特殊的防护。
可以在设备周围安装避雷设备，如雷电感应器、避雷带等，有效地将雷电导向地下。
还可以在电气设备上安装防雷保护装置，如避雷器、避雷管等，以减小雷击对设备的冲击。
3. 接地系统设计良好的接地系统是通信导航设备发射台防雷保护的关键。
接地系统通过将设备和建筑物接地，将雷击产生的电荷导向地下，达到防护的目的。
在设计接地系统时，需要考虑接地体的数量、深度和位置，以确保接地系统的有效性。
还需要对接地体进行定期检查和维护，以保证其良好的接地效果。
4. 雷电感应器和监控系统在通信导航设备发射台周围安装雷电感应器和监控系统也是一种常见的防雷保护措施。
雷电感应器可以及时监测到雷电活动，并通过监控系统发送警报，以便及时采取防护措施。
监控系统还可以实时监测设备的运行状态，及时发现设备的故障和损坏，保障设备的正常运行。
浅谈卫星接收系统的防雷与接地罗辉芳【摘要】本文主要介绍了卫星接收系统的防雷接地的相关措施及设计,简要阐述了卫星接收系统系统各个部分的不同的防雷电方法.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】1页(P85)【关键词】卫星接收系统;防雷接地;电源防雷【作者】罗辉芳【作者单位】国家新闻出版广电总局八三一台【正文语种】中文现在的广播电视发射和转播台站，中央和省属节目信号源都是主要使用卫星接收广播电视信号，所以卫星接收系统一旦受到雷击损坏，将严重影响安全传输发射。
本文就地面卫星接收系统的防雷与接地方法进行简要论述。
卫星接收系统的主要由接收天线、高频头（LNB）、中频电缆、功分器和卫星接收机组成。
雷电对于类似无线局所属的发射转播台危害是很大的，主要是外电输送、发射天线以及卫星接收系统，而卫星节目源接收系统也恰恰是雷电灾害的重灾区和高危区，各个台站几乎都有因雷电导致损坏的高频头（LNB）、卫星接收机、功分器等，有的发生了停播事故，有的造成了安全播出险情。
所以有必要对卫星节目源接收系统采取科学防雷与接地措施。
卫星接收天线一般都安装在较高且开阔的地方，容易受到雷击。
每面天线是接收系统中感应雷电的主要部分，遭到雷击不仅设备受到损坏，人身安全也受到威胁，所以卫星接收天线安装避雷针非常重要。
2.1 避雷针的保护区避雷针的保护区域是避雷针下方45°—60°伞型区域，如图1所示。
当接收天线位于此伞型保护范围内，就收到保护。
避雷针架设越高，保护区域的范围就越大。
接收天线必须安装在保护区域范围以内。
安装避雷针必须注意它与受保护天线之间的距离应大于5米，因为避雷针及下引线受雷电感应能击穿2—3米的空气。
2.2 避雷针的组成与安装避雷针由接闪器（即避雷针的针尖）、支杆、接地引线、接地体四个部件组成，如图2所示。
接闪器一般用粗一点铜丝或铁丝，用铜棒或铁棒效果更好些。
支杆可用木杆也可用铁杆，现在一般都用铁杆或小型铁塔。
通讯基站系统防雷设计方案的分析对于通讯基站来说，虽然直击雷往往不会造成通讯基站系统的损坏，但雷电过电压却却往往会带来较为严重的影响，为此本文就通讯基站系统防雷设计方案分析开展了具体研究，这一研究通过分析通讯基站系统遭受的常见雷电危害，提出了一种通讯基站系统防雷设计方案，这一方案的提出从理论角度为通讯基站系统防雷提供了有力保障。
标签：通讯基站；防雷设计；过电压0 前言对于通讯基站来说，对其进行的防雷工作本身属于综合性较强、系统性较高的雷电防护工程，而为了保证这一雷电防护工程能够切实发挥自身效用，相关设计人员就必须结合通讯基站的地理位置、工程特点、系统设备等实际情况，这样才能够有效实现雷电对通讯基站带来的影响消除。
1 雷电对通讯基站系统的危害为了能够较高质量完成本文研究，我们首先需要深入了解雷电对通讯基站系统带来的危害，而结合雷电放电形式的不同，本文将这种危害划分为直击雷击、感应雷击、雷电过电压入侵、高电压反击等四方面。
对于直击雷击危害来说，这一危害指的是雷云直接对通讯基站放电，而这种放电一般会引发通讯基站的火灾与爆炸事故，设备与人员都会在直击雷击危害中遭受较为严重的威胁。
对于感应雷击危害来说，这一危害来自于雷电活动区域出现的静电感应和电磁感应物理现象，相较于直击雷击危害，感应雷击危害所带来的影响较小，不过通讯基站系统同样很容易因此损坏；而对于雷电过电压入侵危害来说，这一危害主要出现于避雷装置发挥作用但雷电过电压从同轴电缆、金属管道等部位侵入通讯基站，通讯基站系统往往会因此出现雷击故障；对于高电压反击危害来说，这一危害主要是由于接地引下线等设备绝缘距离未达到要求，这就使得接地引下线和接地装置电位聚升较大时，反击电流很容易威胁通讯基站系统的稳定运行，工作人员的安全也很容易因此受到威胁[1]。
2 通讯基站系统防雷设计方案结合上文内容我们对通讯基站的防雷产生了较为直观的认识，而为了能够更为深入完成本文研究，笔者结合相关文献资料与自身实际工作经验，就通讯基站的供电系统、铁塔、天馈线系统、其他设备等四方面入手展开了关于通讯基站防雷设计的具体论述。
浅谈卫星通信天线系统综合防雷设计
1 概述
卫星通信天线是卫星通信基站的重要组成部分。卫星通信基站的卫星天线一般架设在建筑
物楼顶上，相对周围环境而言，目标比较突出，从而导致雷击概率增多，通信基站常常遭受雷
害，导致通信设备损坏、系统瘫痪。
雷击的危害主要有四个方面：1、直击雷；2、雷电波侵入；3、感应过电；4、地电位反
击。以上四方面中雷电对卫星通信天线系统的危害主要以雷电波侵入、感应过电压与地电位反
击三者居多，这三者统称为雷电电磁脉冲。据有关统计资料，直击雷的损坏仅占15%，而雷电
电磁脉冲的损坏占85%。因此，对雷电电磁脉冲的防护是防雷系统设计的重点。
2 设备组成
本次卫星通信天线防雷系统的设计以3.0米环焦通信卫星天线为设计对象，卫星通信天线
系统包括室外部分设备、室内部分设备、以及室内及室外设备之间的连接电缆。
室内设备包括伺服控制单元（简称ACU）、伺服驱动单元（简称ADU）、信标接收机。
室外设备为卫星天线，包括天线头、天线座、方位俯仰极化电动机、方位俯仰传感器、方
位俯仰极化限位开关、倾角仪等。
室内及室外设备之间的连接电缆包括强电电缆及弱电电缆。
3 防雷等级分类计算
卫星通信天线一般架设在建筑物的楼顶，在卫星通信天线系统防雷设计时，首先是要确定
建筑物的防雷等级，从而进一步分析确认卫星天线系统的防雷设计的相关指标参数。《建筑物
防雷设计规范》(GB50057－97 2000)中，对建筑物防雷等级的划分，除了由建筑物的功能定性
外，第二、三类防雷建筑，还取决于建筑物的预计年雷击次数N。
建筑物年预计雷击次数应按下式计算：
N = k * Ng * Ae （1）
式中：N ──建筑物年预计雷击次数（次／a）；
k ──校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑
物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小
处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；
Ng ──建筑物所处地区雷击大地的年平均密度［次／（km2·a）］；
Ae──与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。
雷击大地的年平均密度应按下式计算：
Ng ＝ 0.024T d 1.3 （2）
式中：T d──年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d／a）。
建筑物等效面积Ae是其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法分以下三个方面：
（1）当建筑物的高H小于100m时，其等效面积按以下公式计算：
610·)]200()200(·)(2[
HHHHWLLWA
e
（3）
式中： L、W、H──分别为建筑物的长、宽、高（m）。
（2）当建筑物的高H等于或大于100m时，建筑物的等效面积按下式计算：
Ae ＝[ LW＋2 H（L＋W）＋πH2 ]·10-6 （4）
（3）当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面积
Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。
)200(HHD （4）
按以上公式计算得到N后就可以确定防雷等级了。
4 综合防雷系统设计
图一、天线系统防雷示意图
防雷设计是一个很复杂的问题，不可能依靠一、二种先进的防雷设备和防雷措施就能完全
消除雷击过电压和感应过电压的影响，必须针对雷害入侵途径，对各类可能产生雷击危害的因
素进行综合防护，才能将雷害减少到最低限度。这种综合防护主要包括接闪、分流（保护）、
均压、屏蔽、接地、合理布线等要素。
图一所示为天线系统防雷示意图，分为室内设备和室外设备、器件。
室内设备：逆变电源、信标接收机、ACU、PDU、防雷箱。
室外设备、器件：屏蔽箱、分线盒、方位编码器、俯仰编码器、倾角仪、极化限位开关、
方位限位开关、俯仰限位开关、极化电机、方位电机、俯仰电机。
图中：线缆W1为编码器连接线缆、W2为其它(极化限位、方位限位、俯仰限位、倾角仪)
连接线缆、W3为极化电机连接线缆、W4为方位电机连接线缆、W5为俯仰电机连接线缆。
其中，线缆W1在天线控制器后面板处进行了分线，分为线缆W1-1(连接方位编码器插接
口)、线缆W1-2(连接方位编码器插接口) 。
线缆W2在天线控制器后面板处进行了分线，分为线缆W2-1(连接倾角仪插接口)、线缆
W2-2(连接极化限位插接口) 、线缆W2-3(连接方位限位插接口) 、线缆W2-4(连接俯仰限位插接
口) 。
4.1 天线室外设备整体防护
目前我国《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94 2000）采纳了国际电工委员（IEC）推荐
的“滚球法”作为避雷针保护范围的计算方法。通过计算，3.0米环焦通信天线的避雷针的制作
规格为：2根长度为1500mm的圆钢，圆钢的直径为16mm。
引下线的设计有如下要求：
建筑物防雷等级 引下线数量 引下线间距离
一类防雷建筑 ≥2根
<12m
二类防雷建筑 ≥2根
<18m
三类防雷建筑 ≥2根
<25m
在天线主面顶点和副面中心安装2根以上规格的避雷针，避雷针可以使卫星天线始终处于
以避雷针顶点为顶点的90圆锥体保护范围内。避雷针与卫星天线安装基础的接地桩用截面积
25mm2的紫铜蛇皮线连接。
注：每根引下线处的冲击接地电阻不能大于5Ω。
4.2 线缆防雷设计
连接室内和室外设备的电缆分为强电电缆和弱电电缆，均采用带屏蔽层的电缆，并传入钢
管进行保护。为了防止强电电缆和弱电电缆之间产生干扰，强电电缆和弱电电缆需要分别独自
进行穿线，因此需要两根平行走线的钢管用来传输线缆。两根钢管采用地埋方式，钢管的内径
（直径）为8cm。
4.3 出户端防雷
按照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》上的相应防雷规范，对天线强电电缆和弱电电
缆在出户端进行接地。方式是在室外出户端安装一个屏蔽箱。
强电电缆和弱电电缆进入屏蔽箱后，剥离一段塑料外皮，用压线槽压紧各线的屏蔽层，两
根强电电缆的屏蔽层进行串联，然后由接地线单独连接到接地汇流排；三根弱电电缆的屏蔽层
进行串联，然后由接地线单独连接到接地汇流排。以上接地线的线径均选用16mm2 的多股铜线
对其进行连接。连接关系见图二所示—屏蔽箱内线缆连接示意图。
屏蔽箱的接地线从屏蔽箱出来后，需要就近接地，此距离不应超过50cm。
图二 屏蔽箱内线缆连接示意图
4.4 入户端防雷
按照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》上的相应防雷规范，对天线强电电缆和弱电电
缆在入户端处设置了一个防雷箱。箱内安装了两台电源浪涌保护器（SZGMV20-385），分别连接
方位电机线缆和俯仰电机线缆。以及信号浪涌保护器SZGLS5-1JX16（连接编码器连接线缆）和
SZGLS5-1JX26（连接极化电机线缆、倾角仪线缆、其它连接线缆）各一台。连接示意图见图三
—防雷箱内SPD和线缆连接示意图。
为了安全起见及使用和维护方便，按照电源系统的多级防护原则，采用保护器与强电电缆
和弱电电缆并联的方式对强电电缆和弱电电缆上的雷电残压进行泻放，用于抑制从传输线缆侵
入的雷电过电压和操作过电压对天线控制器（ACU）的危害。
接线方式可采用将线缆截断，然后在防雷箱内各浪涌保护器接线端子上压接，再将各浪涌
保护器的接地线在防雷箱内统一汇流合为一根接地线，将其连接至接地汇流排。以上接地线的
线径均选用16mm2 的多股铜线对其进行连接,并就近接地，此距离不应超过50cm。
图三 防雷箱内SPD和线缆连接示意图
各防雷器材选购主要技术参数见表一：
表一 防雷器材选购参数表
编号 名称 规格 数量
1 避雷针 L=1500mm，d=16mm 圆钢 2
2 避雷针引下线 L1=5000mm S=25mm2紫铜蛇皮线；L2=2000mm S=25mm2紫铜蛇皮线 2
3 电源浪涌保护器 标称导通电压Un：620V;最大持续运行电压Uc：385V（AC）;标称放电电流In（8/20us）：10kA；最大放电电流Imax（8/20us）：20 kA；限制电压：0.8 kV;电压保护水平：1.6 kV；响应时间T：≤25ns；泄露电流：≤20ns 2
4 信号浪涌保护器 绝缘电阻：≥2兆欧姆；冲击限制电压≤60V；冲击耐受能力：试验时输出端残压≤350V 2
5 防雷箱 320mm×260mm×115mm（外观尺寸） 1
6 屏蔽箱 245mm×185mm×90mm（外观尺寸） 1
5 结论
防雷的目的是保证卫星天线系统能正常工作，不受雷电的干扰和破坏。该设计针对卫星通
信基站地理位置、机房条件、通信信号等方面的特点，从接闪、分流（保护）、屏蔽、接地、
合理布线等方面进行了综合防护，提高了卫星通信基站的综合防雷能力，防止卫星通信基站遭
受雷害，确保卫星通信基站内设备的安全和正常工作，确保建筑物，站内人员的安全。
