pdf文件-测控设备防雷系统设计.pdfVIP

测控设备防雷系统设计 西昌卫星发舫中心 杨 光 摘 要 针对西昌卫星发射中心测控设备防雷设施现状，依据练合防霄原则， 提出t电蛛合防治技术要未，改造、补充、完善洲拉设备防雷设施. 关锐词体击称感应称避，针，徽龟子设备，防，接地，工程应用入 1 概况 西昌卫星发射中心测控系统担负着同步通信卫星发射主动段遥外测跟踪测 量、安全控制、指挥显示等任务。这些设备种类多，其中，大部分是微电子设 备，分布在西昌、宜宾和贵阳.设备布站点大多地形复杂，海拔高，雷电危害 十分严重。仅西昌站87年到95年间，设备遭雷击有记录的就有4次，每次都 使设备、仪器遭受不同程度的破坏.因此，探索设备道雷击的规律，对有效预 防雷害，确保和减少设备遭雷击损坏具有重要意义. 众所周知，雷击分为直接雷击、感应雷击、雷电波侵入、地电位反击等。 它们通过空间、天馈线、信号线、架空电源线、地电位反击等通道，作用于通 信、测控等电子设备。尤其是设备的电源系统，它是产生感应脉冲过电压对电 子设备损害最为严重的环节。因此，电源系统的防雷保护是一个重点.感应产 生的过电压波，其概率远比直击雷大得多，如云中的闪电，远处的落雷等都可 以在各种线路上产生感应过电压。因此，感应雷的防护是现代防雷的重点。 2 ，害分析 避雷针的主要用途是防直击雷，其应用己有200多年的历史。其防雷机理 是通过把雷电引向自身，再通过与地相连接的地网，将雷电流导入大地，达到 了确保被保护对象免遭直接雷击。其主要缺点是: 2.1 增加了雷去棍率 由于避雷针必须有足够的高度，才能确保被保护对象不被直接雷击中。而 进雷针的高度与雷击概率的关系是: p=O.015Tk,k,hZX10(次/年) 式中:T一 年雷电日数 K工一落雷不均匀系数，易受雷击的建筑物取1.5-2.。; 乓一建筑物材料影响系数，金属材料取1.5，非金属材料取0.15; h- 避雷针高度 (米)。 从式中可见，雷击概率p与避雷针高度的平方成正比。因此，避雷针不但 一66. 引雷，而且会大大增加雷击概率。据不完全统计，使用避雷针，雷击概率比不 用避雷针增大2.5一5倍。 2.2 产生感应雷 当雷电被吸到避雷针后，有数十到数百千安的雷击电流被引入到大地，此 时以引下线入网点为中心，在雷电流陡度作用下，其地网金属体产生再生电压， 即感应雷脉冲过电压。己知避雷针的接地电阻R和电感L，则避雷针某一点的 电位可用下式得到: v:RiL+斋 从式中可见，该电压与雷击电流1及其陡度di/dt成正比，而与距雷击中 心点的距离成反比。因此，在其周围乃至数百米范围内的微电子设备，均会受 到其产生的感应雷的损坏。我国规定:避雷针与被保护对象空间距离不小于5 米，而与被保护对象的保护地间的距离不小于3米。就是为防止感应雷而提出 的强制标准。 2.3 通贡针的保护范围 单支避雷针，其保护范围 r=l.6h(米) :h为避雷针高度 两支避雷针，其保护范围 广=1.6h+a(米) ;其中=ah7，为两避雷针的 间距，在两避雷针形成r的仿锤状范围内的物体能得到有效保护，如图1所示。 图1两根避雷针保护范围图 2.4 跨步电压分析 当雷击避雷针时，雷虫流在地中的扩飞散沿半径各点形咸冈二同电位。雷击电 流1，则在地中离避雷针相距r处的雷电流密度为: J:/I2龙尸 此处的地面电场强度为 E=Jp P(为土壤电阻率) 以人的跨步距离。.8米计，则此时处于该点的人的跨步电势凡为: 凡七0.SE 取人的电阻为 1500。，每只脚与地面的接触电阻为3p，则人体两脚落地 时的总电阻凡为 Rt二1500佑P 由此可得到由于跨步电势作用而流过人体的电流标 0.SPI 1衍Et/凡= 2叮2l(500+6p) 在雷电冲击 (波长约40“)5下，人体能承受的安全电流为01安培，取土 坡电阻率为51000.。，当雷电流为 105Ak 时，则可得出避雷针附近跨步危险 区半径 08xl50(为oxls加