通信臺站的電源改造和雷電防護

2019-11-03 10:02:29

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

張愛麗　李志勇

河南師范大學計算機系，河南新鄉 453007

　　摘要：電源是地面通信臺站的動力，電源質量的優劣，直接影響著通信網絡能否安全可靠地運行；雷電干擾，經常造成通信干擾或中斷，嚴重時，造成設備損壞，甚至人員傷亡。因此，關于通信臺站的電源和防雷研究成為必要。

　　關鍵詞：參數電源穩壓器；抑制干擾濾波器；接閃器；削波材料；瞬變電壓抑制器

　　Abstract:Power supply is the power of ground communication station. Quality of power supply directly affects the communication security; interfering of lightning often cause communication interference or abort, cause the equipment damaged, even injuries and deaths. So it is necessary for power supply and PRevent lightning of communication station to make research.

　　Key Words: Reference regulated power supply； arrester；rejecting interference filter；clipping；materials； transient voltage suppresser

　　1.重要性

　　電源是地面通信臺站的動力，是糧食，是后勤保障。它直接與通信臺站的工作安全可靠性有關。

　　通信臺站是決定飛行安全可靠的重要保證手段，電源是電臺的動力來源。地面通信臺的電源，一般以市電交流220V（380V）為主，輔助以油機發電及直流蓄電池組。電源的危害直接通過電源線進入設備內部。如果電源污染或出現故障，就會造成場站整個指揮控制系統癱瘓和中斷。因此，應該引起足夠重視，采用多種手段，盡力做到萬無一失，重點保障。

　　雷電防護，大多數場站以避雷針為主，輔助以在線真空避雷器和火花隙避雷器（鋸齒形避雷器）。

　　80年代以前，地面通信臺站以電子管設備為主，通信方式以話音為主。對電源電壓、電流及雷電脈沖干擾的耐受力不敏感。八十年代以后，隨著電子技術和電子設備的發展，通信臺站，大量使用半導體器件，大規模集成電路、數字電路，微機程序控制等新器件、新技術，通信方式除話音外還增加了數據傳送、傳真、圖像等業務。它們對電源電壓、電流的沖擊，對雷電脈沖干擾等的耐受能力敏感度提高。電源的過壓、過流和污染以及雷電干擾均會給通信臺站造成危害，影響設備正常工作，引起信息錯誤，甚至會造成設備元器件燒毀，通信線路中斷，影響飛行安全，貽誤戰機。

　　現代戰爭是信息戰爭，正確及時的信息傳遞，會給戰爭爭取時間，贏得戰機，決定戰爭的勝利。錯誤的信息，會耽誤戰機，造成戰爭的失利。它迫使人們重新認識電源及防雷的重要性，制定防范標準，以適應現代設備以及戰爭的需要。國標（GB）、軍標（GJB）以及各部門、各行業都對電源、防雷等作了明確的規定要求。因而機房在設計施工及通信設備制造時，都必須嚴格執行標準，凈化電源，增加防雷措施，以確保設備安全、人身安全，保證飛行指揮安全，做好飛行保障。

　　2．現狀及存在問題

　　機場的指揮通信線路是執行防空作戰和完成空勤訓練的主要通信手段。傳送命令和指示，必須迅速、準確、穩定、可靠。這就要求通信電臺必須工作可靠，同時要求電源有保障，防雷措施應周密細仔。

　　機場一般遠離市區，供電系統與當地居民共用一條線路，大多屬鄉村電網。電網上用電設備混雜，良莠不齊，用電量變化很大，電源電壓波動很大，有的用電設備陳舊，火花干擾嚴重，設備之間相互干擾，形成倒灌，污染電源。我們曾經對一些機場的電源電壓進行過測量統計，正常220V市電電壓，最高時超過280V，最低時低于150V，一般家用電器根本無法正常工作。通信設備如不采取特殊措施，同樣無法正常工作。目前機場電源很少能滿足國軍標對供電電源的要求。為了適應這一現狀，地空超短波電臺，在電臺設備內部采用了寬范圍穩壓及過壓、過流保護告警措施，卻增加了設備成本以及不可靠因素，降低了設備可靠性。電源污染，還會引起信息錯誤，影響正常通信。

　　雷電防護目前更少注意，除南方雷雨區場站，建筑物周圍，天線附近設有簡單的避雷針外，其余場站一般沒有防雷措施，有些場所確實設有避雷針，但年久失修，起不了防雷作用，形如虛設。遙控線路、電源線路等外部進入室內的線路很少加避雷措施。通信電臺有關進線口并未加雷電防護措施。我國南方雷雨區，每年都有雷擊災害發生（例如福州地區），也未引起人們的足夠重視。

　　機場建設對電源質量、雷電防范、接地均有專業標準規定，如何施工也作出了比較詳細的說明。許多場所，由于經費不足，很少按要求嚴格規范施工，對通信臺站未能提供良好的工作環境。目前所使用的電源及防雷措施除軍區指揮部距市內近，條件較好外，一般場站條件普遍較差，問題較大，不能適應通信臺站信息化及發展的要求，必須進行整頓。

　　3 解決方法和建議

　　通信臺站內的建筑物、天線、控制線、電源線以及設備，應根據不同對象，采用合理的防范措施。外部調和加裝避雷針，內部設備、進線口等加裝半導體防雷器、消吸材料。另外，還要注意接地，良好的接地是雷電防護的關鍵。我們國家由于歷史原因和經濟條件限制，目前多數機場仍為軍民合用機場，對一些公共設施，如供電電網、雷電防護等相互依賴，管理比較混亂。一般機場遠離市區，條件比較困難。鑒于這一現狀，為了保證通信臺站安全、可靠的正常工作，關于供電電源及雷電防護特提出如下建議：

　　3.1 雷電防護

　　雷電災害，一般是地區性、季節性的災害。雷電災害，如采用合理的預防措施可以防止災害發生或減輕災害損失。雷電干擾，一般通過天線、饋線、電源線、控制線、地線以及設備機殼感應進入設備內部。雷擊災害，主要發生在天線、電源線、控制線等外露部位。常見故障為損壞天線、架空明線及設備元器件。輕者造成通信干擾或中斷通信。重者損壞設備，甚至造成人員傷亡。

　　雷電造成的危害：（1）直接雷擊。主要是天線、電源供電線、架空控制線等外部部件，直接遭受雷擊造成損失。（2）間接雷擊。雷擊過程中在電源線、控制線、饋線等部件上產生的感應電壓、電流進入設備內部引起的元器件過壓、過流損壞。

　　雷電防護：直接雷擊應采用避雷針防護。要嚴格按照標準要求，在相關部位架設避雷針。如天線附近、供電線路桿（塔）上。利用避雷針來減少直接雷擊對設備造成的損害。避雷針接地一定要嚴格按規定施工，接地電阻不能大于10Ω，否則避雷針將變成招雷針。間接雷擊一般采用限制措施。在進線口處、電源線上、控制線上采用消波材料（吸收材料）、壓敏器件、半導體器件、放電器等形式，降低瞬變電壓電流，提高設備可靠性，避免元器件遭受沖擊損壞。雷電防護設備，通常采用接閃器，引下線和接地裝置組成。接閃器是接受雷電的金屬導體，有避雷針、避雷帶（網）幾種。引下線連接接閃器和接地裝置構成雷電襲擊時的電流通路，引下線必須保證一定截面積，不能太細。接地裝置由垂直接地體和水平接地體組成。其接地電阻應盡量小，一般應小于10Ω。以保證雷擊電流盡快導入大地與地電荷中和。防雷裝置，一般采用鋼件鍍鋅，如果采用紫銅材料，效果應該更好。

　　瞬變電壓抑制器（如TVS器件）是一種高效能半導體器件。當兩極間受到反向瞬態高能量沖擊時，它能以極快速度（10-12秒量級）將其兩極間的高阻抗變成低阻抗，吸收浪涌功率，使兩極間的電壓位于一個預定值，阻斷高能量對設備內部元器件沖擊，有效地保護設備，免受浪涌脈沖的損壞。由于它具有響應時間快、瞬態功率大、漏電流小、擊穿電壓偏差小、鉗位電壓易控制、沒有損壞極限、體積小等特點，已廣泛用于設備防雷擊、防過壓以及干擾抑制等領域。它可以根據使用用戶的要求，提供各種安裝形式。如同軸電纜用N型、BNC型避雷針、電源用電子避雷針、數據線用2-25針電子避雷針等。因而在機場、機房建設時以及新設備制造時應合理選用這類器件，以減少雷電災害。

　　3.2 供電電源

　　地面超短波電臺，一般采用交流220 V市電（油機發電）及蓄電池組供電方式。交直流互為備用。當交流電沒有時，會自動轉換到直流，交流電恢復時又回到交流，自動轉換，以交流為主。

　　交流供電電源重點應提高電源質量，應根據用電設備要求，進行整頓。對機場現有老線路，若沿路接入用電設備混雜，線路電源污染嚴重，應采用專線供電。若無條件使用專線，應對線路上的接入設備進行清理，對有火花干擾的設備，以及用電量大的設備，要采取限制措施，以保證電網電壓穩定和火花干擾不串入電網，在工作室，采用電源穩壓器，盡量減小電源污染對用電設備的影響。新建機場、指揮所供電電源要從嚴要求，最好采用專線供電，要嚴格按國標、國軍標、行業標準及用電設備的要求進行設計。施工要考慮今后用電設備的發展，充分留有余地，在用電線路上，要采取隔離措施，要增加抑制干擾濾波器，避免用電設備之間相互串擾、相互影響，用電設備的接入應嚴格限制，最好不要接入電焊機等設備。供電電源要合乎國家標準，工作間應配備參數電源穩壓器（凈化交流穩壓器），保證電臺供電電源電壓穩定和無電污染。蓄電池組應盡量選用新型綠色電池（鎳氫電池），減少電池對環境的污染。在經費允許條件下，應采用不間斷電源集中供電，或對重點部位采用局部不間斷電源供電。要加強電源線路管理，保證安全供電。

　　（1）現有電源改造

　　鑒于機場現有供電電網狀況，建議采用外加穩壓電源的辦法，改善供電電源質量。各場站應根據自己用電設備的要求和供電電網供電質量以及經濟能力選用合適的穩壓電源，以保證自己用電設備能在一個相對純凈的電源環境中工作。

　　市場上的穩壓電源品牌品種五花八門，檔次參差不齊。低檔產品以普通機械調節，補償式、繼電式穩壓器為主。它具有較寬穩壓范圍，但不具備凈化電污染能力，一般價格便宜。中檔產品以電子管、晶體管穩壓器為主，穩壓范圍較窄，有一定的抗干擾凈化電污染能力。高檔產品以參數電源為代表，具有寬的穩壓范圍，響應速度快，高抗干擾性，能凈化電污染，因而應盡量選用具有凈化電污染能力的高檔穩壓器。

　　（2）新建供電線路

　　在機場建設初期，應根據用電設備要求及今后發展要求，對電源線路進行專門選址、設計，認真貫徹國標、軍標及機場建設標準，嚴格要求施工，盡可能采用專線獨立供電，線路要遠離道路及有嚴重干擾源的場地，線路上用電設備的接入要采用隔離措施，減少相互之間串擾，要避免有火花干擾（如電焊機），用電量大的設備接入，避免對電網造成新的污染。對于不能采用獨立供電而需要與用戶共用電網時，除采取隔離限制措施外，盡量采用凈化交流穩壓器，以保證供電電源安全、可靠、無污染。

　　隨著指揮系統現代化，C3I系統的應用，機場應該安裝不間斷電源，采用多種手段確保供電電網任何時刻安全供電。

　　總之，機場電源及防雷是機場建設的需要。過去，未能引起人們足夠重視，造成了一些不應該發生的故障，今后應吸取教訓，在機場建設時應充分考慮電源電網及防雷措施，“兵馬未動，糧草先行”，后勤保障一定要作好，才能確保設備安全、飛行安全。

　　
----《通信電源技術》