鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔避雷過壓保護(hù)

1、鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔防雷過壓保護(hù)楊振國 擇 要 詳細(xì)介紹了典型的鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔防雷電感擾的成功經(jīng)驗(yàn)，采用外部防雷和內(nèi)部防雷相結(jié)合的綜合防雷方案，提高了火箭和衛(wèi)星防雷擊的可靠性，保證了電源供電系統(tǒng)和自動化信息系統(tǒng)免受雷電的襲擊。關(guān)鍵詞 雷電危害 外部防雷 內(nèi)部防雷 浪涌保護(hù)器 等電位連接0、引言我國首次建成的鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔，高100多米，能夠發(fā)射多種型號的科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星，日益繁忙龐雜的科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過高速電腦、自動化設(shè)備及通訊設(shè)備得以井然有序，而這些敏感電子設(shè)備的工作電壓卻很低，因而它們受到過壓特別是雷擊襲擊而受到損害的可能性就大大增加，其后果可能使整個系統(tǒng)的運(yùn)行中斷，并造

2、成難以估算的經(jīng)濟(jì)損失，雷電和浪涌電壓成了鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔的一大公害。1、雷電對鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔的危害 1、1雷擊造成危險(xiǎn)過電壓 以雷擊中心1.5Km-3Km范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生100KV以上危險(xiǎn)過電壓，損害鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔上的電氣和電子設(shè)備。近年來航天技術(shù)隨著大量數(shù)據(jù)設(shè)備和精密儀器應(yīng)用的范圍日益廣泛，雷電損害造成的事故有逐年上升的趨勢。 1、2雷電波入侵的途徑 1、2、1直擊雷和臨近雷擊形成的感應(yīng)雷和過電壓 a、雷擊在鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔頂端及外部防雷系統(tǒng)、保護(hù)框架、雷達(dá)天線裝置和電纜上等引起感應(yīng)雷電波及過電壓； b、雷擊浪涌電流在接地電阻上引起的過電壓降； c、雷擊浪

3、涌電流在鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔各層防雷均壓網(wǎng)上和各個系統(tǒng)接地環(huán)路上引起環(huán)路感應(yīng)過電壓。 1、2、2遠(yuǎn)處雷擊形成的感應(yīng)雷和過電壓 a、雷擊在遠(yuǎn)處架空輸送線纜上引起感應(yīng)雷電波及過電壓； b、雷云之間的放電通過架空線纜引起感應(yīng)雷電波及過電壓； c、野外雷擊通訊線纜引起感應(yīng)雷電波及過電壓。 1、3地電位反擊 鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔的外部防雷系統(tǒng)（如避雷針、避雷網(wǎng)等）遭受直接雷擊，在接地電阻兩端會產(chǎn)生危險(xiǎn)過電壓，一般綜合接地網(wǎng)的接地電阻值達(dá)到1，一百多米高的鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔直接雷擊電流達(dá)到一百多千安培，在接地兩端就會形成100KV以上的高電壓，由設(shè)備的接地線引入設(shè)備，造成設(shè)備的損害。 2、鋼

4、筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔外部防雷鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔頂端的避雷針（避雷帶或避雷網(wǎng)），引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔免受直接雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故。 3、鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔內(nèi)部防雷 鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其它形式的過電壓侵入設(shè)備中造成的損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的，為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)部避雷，需要進(jìn)出各保護(hù)區(qū)的電纜、金屬管道等都要連接避雷及過壓保護(hù)器，并實(shí)行等電位連接。 3、1鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔雷電保護(hù)區(qū)的概念 鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔雷電保護(hù)的區(qū)域，從EMC（電磁兼容）的觀點(diǎn)來看，由外到內(nèi)可分為四級保護(hù)區(qū)，L

5、PZ0、LPZ1、LPZ2和LPZ3。最外層是0級，是直接雷擊區(qū)域，危險(xiǎn)性最高。越往里，則危險(xiǎn)性程度越低，過電壓主要是沿線竄入的，保護(hù)區(qū)的界面通過外部防雷系統(tǒng)，鋼筋混凝土及金屬管道等構(gòu)成的屏蔽層而形成，電氣通道及金屬管道等則經(jīng)過這些界面。 從0級保護(hù)區(qū)到最內(nèi)層保護(hù)區(qū)，必須實(shí)行分級保護(hù)。對于電源系統(tǒng)，分為、級，從而將過電壓降到設(shè)備能承受的電壓水平。對于信息系統(tǒng)，則分為粗保護(hù)和精細(xì)保護(hù)，粗保護(hù)量級根據(jù)所屬保護(hù)區(qū)的級別，而精細(xì)保護(hù)則是根據(jù)電子設(shè)備的敏感度來進(jìn)行選擇，從理論上講，雷擊電流約有50%直接流入大地，還有50%將平均流入各電氣通道（如電源線、信號線和金屬管道等）。 3、2浪涌保護(hù)器在防雷電過

6、電壓中的作用浪涌保護(hù)器是由壓敏電阻（可變電阻、限壓二級管）和火花間隙（放電路徑）組成，用于保護(hù)電源和電子設(shè)備免受到雷擊電流浪涌的危害，為電源和電子傳輸系統(tǒng)提供等電位連接。浪涌保護(hù)器根據(jù)應(yīng)用分為：電源系統(tǒng)防雷器，防雷器的作用，就是在最短時(shí)間（納秒級）內(nèi)將被保護(hù)線路連入等電位系統(tǒng)中，使設(shè)備各斷口等電位，同時(shí)釋放電路上因雷擊而產(chǎn)生的大量脈沖能量短路泄放到大地，降低設(shè)備各斷口的電位差，從而保護(hù)電路上的設(shè)備。標(biāo)稱電壓在1000V以下可在細(xì)分為避雷器（B級）、過壓保護(hù)器（C級）和浪涌吸收保護(hù)器（D級）；信號系統(tǒng)防雷器和過電壓保護(hù)器，此類保護(hù)器亦被稱為浪涌控制器，標(biāo)準(zhǔn)電壓在60V以下；絕緣火花間隙，應(yīng)用在地

7、線系統(tǒng)或等電位連接中。3、3電源系統(tǒng)和設(shè)備中浪涌保護(hù)器的應(yīng)用3、3、1選擇第一級（B級）電源防雷器采用DEHNport四個，在三條相線（L）和一條零線（N）上分別對地（PE）并聯(lián)一個DEHNport。該裝置可將電源線聯(lián)于防雷等電位中，用在雷擊區(qū)域的LPZ0區(qū)與LPZ1區(qū)之間。高能量避雷器DEHNport是由火花間隙組成，高速能量釋放，防止低電壓設(shè)備受到過壓感擾和直接雷擊，適用于各種供電系統(tǒng)，滅弧能力強(qiáng)，安裝在總電源進(jìn)線的配電屏前，當(dāng)供電回路額定電流大于250A時(shí)，需要在DEHNport并聯(lián)支路上（相線）加裝250A以下的斷路器或者熔斷器，反之則不需。3、3、2選擇第二級（C級）電源防雷器采用D

8、EHNguard四個，在三條相線（L）和一條零線（N）上分別對地（PE）并聯(lián)一個DEHNguard。該裝置應(yīng)用在雷擊區(qū)域LPZ0B與LPZ1區(qū)之間，防止低壓設(shè)備受到過壓干擾，與前端的避雷器配合使用（如DEHNport）。過壓保護(hù)器DEHNguard由熱敏元件控制的隔離裝置，快速響應(yīng)，高速電流泄放。當(dāng)供電回路額定電流大于125A時(shí)，需要在DEHNguard并聯(lián)支路上（相線）加裝125A以下的斷路器或者熔斷器，反之則不需。3、3、3選擇第三級（D級）電源防雷器采用DEHNrail 230FML一個，并聯(lián)在需要保護(hù)的單相電源或三相電源設(shè)備的前端，并與地線連接。該裝置應(yīng)用在雷擊區(qū)域LPZ1與LPZ2、

9、LPZ3區(qū)之間。浪涌吸收保護(hù)器DEHNrail 230FML是由火花間隙、壓敏電阻和半導(dǎo)體組成，是電子設(shè)備的精細(xì)過壓保護(hù)。當(dāng)供電回路額定電流大于16A時(shí)，需要在DEHNrail 230FML并聯(lián)支路上（相線）加裝16A以下的斷路器或者熔斷器，反之則不需。3、3、4在電源防雷的級間配合中，還應(yīng)注意級間的相隔距離如果B級與C級間的線纜長度小于15米，C級與D級間的線纜長度小于5米，就必須在級與級之間串聯(lián)退耦器DEHNbridge，集中感應(yīng)補(bǔ)充導(dǎo)體的長度，作為避雷器和過壓保護(hù)器的退耦器件，在最小空間能實(shí)現(xiàn)雷電保護(hù)區(qū)LPZOA-LZP2。 3、4信息技術(shù)系統(tǒng)和設(shè)備中浪涌保護(hù)器的應(yīng)用3、4、1選擇第一級

10、（B級）信息線路浪涌保護(hù)器選擇第一級（B級）信息線路浪涌保護(hù)器，可防直接雷擊和過電壓，應(yīng)用在雷擊區(qū)域LPZO與LPZ1之間。此類浪涌保護(hù)器有：雙絞線信息線路保護(hù)器BLITZDUCTOR CT，兩線制，內(nèi)置式安全保護(hù)電路，適用于保護(hù)信號工程系統(tǒng)及其設(shè)備的過壓保護(hù)；雙絞線信息線路保護(hù)器BLITZDUCTOR VT，保護(hù)四條信號線，在其后安裝精細(xì)保護(hù)器件（如FDK/2或FS）實(shí)現(xiàn)對高精度敏感電子設(shè)備的保護(hù)；電纜系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)高能量浪涌保護(hù)器TR8，可插在欲保護(hù)設(shè)備的輸入端，適用于保護(hù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和設(shè)備的過電壓保護(hù)；天饋線浪涌保護(hù)器UGK，用于50、75和93的同軸天饋線和無線電系統(tǒng)；廣播衛(wèi)星天線饋線避雷過

11、壓保護(hù)器KAZ10，用來保護(hù)75系統(tǒng)的設(shè)備，如天線放大器，廣播衛(wèi)星接受系統(tǒng)等。3、4、2選擇第二級（C級）信息線路浪涌保護(hù)器選擇第二級（C級）信息線路浪涌保護(hù)器，應(yīng)用在雷擊區(qū)域LPZ1與LPZ2之間。此類浪涌保護(hù)器有：雙絞線信息線路過電壓保護(hù)器BLITZDUCTOR VT用于保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸線，如TTY、RS422、RS485和VII的浪涌過壓保護(hù)；雙絞線信息線路過壓保護(hù)器DEHNlink，保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)浪涌保護(hù)器NET-protector，用于保護(hù)連接于NET-protector19、bays的保護(hù)集線器（HUB）和其它19、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)元件。NET-protector 4TP配合有

12、8個屏蔽的連接器一并安裝于NET-protector19、bays上。網(wǎng)絡(luò)浪涌保護(hù)器NET-protector一般安裝于配線架和設(shè)備之間，它每線只占一個垂直單元。3、4、3選擇第三級（D級）信息線浪涌保護(hù)器選擇第三級（D級）信息線浪涌保護(hù)器，應(yīng)用在雷擊區(qū)域LPZ2與LPZ3之間。此類浪涌保護(hù)器有：雙絞線信息線路精細(xì)過壓保護(hù)器FDK/2，保護(hù)信息技術(shù)設(shè)備；雙絞線信息線路過壓保護(hù)器DPL，保護(hù)信息技術(shù)系統(tǒng)和設(shè)備，使用LSA架作為接頭；雙絞線信息線保護(hù)器Blitzductor VT，適用于以直流供電的可編程控制器，在惡劣電磁場環(huán)境下的浪涌保護(hù)；浪涌過壓保護(hù)器FS，用于保護(hù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和設(shè)備，適用于高

13、速傳輸場合，可插在保護(hù)設(shè)備的輸入端；串口浪涌過壓保護(hù)器USD，用于保護(hù)信息技術(shù)系統(tǒng)和設(shè)備，型號有USD-9、USD-15和USD-25分別和9針、15針和25針的插座配合，或帶數(shù)據(jù)電纜和插頭；同軸電纜信息線路過壓保護(hù)器UGKF，用于50/75/95的同軸，105的T型連接和帶100/150的平衡線端子的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 3、5浪涌雷電保護(hù)等電位器的應(yīng)用 中國國家標(biāo)準(zhǔn)及國際電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)不允許在同一棟建筑物內(nèi)，或人體可以接觸到的兩組隔離接地體之間安裝火花間隙，如有需要達(dá)到等電位，則須把這兩組隔離的接地體通過金屬導(dǎo)線牢固地連接在一起形成一個不隔離的接地裝置。等電位連接器用于依照雷電保護(hù)等電位連接。此類浪涌等電位連接器有：高能量等電位連接器TFS和HSFS，用于各地之間等電位連接，雷擊時(shí)，系統(tǒng)中各獨(dú)立相絕緣的部分實(shí)現(xiàn)等電位連接；防爆型等電位連接器ExFS和ExFS-KU，用于易爆易燃燃料加注危險(xiǎn)區(qū)的防雷等電位連接，安裝于管道絕緣法蘭盤、絕緣接點(diǎn)或陰極受保護(hù)的管道耦合部分，實(shí)現(xiàn)雷擊時(shí)和靜電荷堆積時(shí)等電位連接。 4、鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔防雷等電位連接 為了徹底消除雷電對鋼筋混凝土衛(wèi)星發(fā)射臍帶塔引起的毀壞性的電位差，就特別需要實(shí)行等電位連接。電源線、信號線、金屬管道等都要通過過壓保護(hù)器進(jìn)行等電位連接，各個內(nèi)層保護(hù)區(qū)的界面處同樣要