卫星电视雷电防护概述

   雷电是一种极具破坏力的自然现象,其电压可高达数百万伏,瞬间电流更可高达数十万安培.千百年来,雷电所造成的破坏可谓不计其数.落雷后在雷击中心1.5-2KM半径的范围内都可能产生过电压损害线路上的设备.雷电灾害如同暴雨、飓风一样都属于气象（自然）灾害,它与水灾、干旱、刑事犯罪、交通事故统称为影响社会安全和经济发展的六大灾害.

   一般而言,雷电灾害具有突发性、多样性、复杂性、破坏性和选择性等特点.随着现代化高新技术产业基础——电子技术的迅速发展和广泛运用,雷电灾害跟踪而至,还呈现出新的特点：受灾面大大扩展,特别容易侵入与高新技术最密切的领域,损失和危害程度大大增加.近年来,随着大量的数据设备和精密仪器应用的范围日益广泛,雷电损害造成的事故有逐年上升的趋势.由于通讯计算机网络精密设备内部结构的高度集中化,使设备耐受过电压、过电流的能力下降,更易遭受雷电破坏.轻者可造成计算机终端和通信设备的接口损坏,使通信中断,大量信息丢失或无法传输；严重者可导致网络主机损坏,网络系统瘫痪,工作无法进行.计算机网络系统易遭受雷击损坏的设备有：MODEM（调制解调器）、POUTER（路由器）SWITCH（交换机）、HUB、网卡、通信卡、UPS、计算机电源及主板.

   在雷电灾害防御方面,纵观人类防雷历史,已有两个多世纪,从建筑物防雷发展到供电防雷、电气和电子设备防雷,现在已进入第四个阶段即现代微电子设备防雷.防雷技术和产品,也随着现代高新技术发展得到显著发展,除传统的避雷针引雷拦截技术外,已拥有消散削减、屏蔽隔离、抑制分流、疏导均衡等电位、优化接地泄放和雷电控测定位预警等技术,并相应研制出多种高科技的隔离装置、信号浪涌保护器、电源浪涌保护器、高效接地防腐阻剂等设备、器件和产品,出现了火箭与激光等人工影响雷电的装置和雷电探测预警系统设备,这都为有效防御治理雷电灾害奠定了技术和物质基础.

   雷电防护的基本理论

   1、雷击侵入设备的途径

   A、直接雷击：是指雷电直击在建筑物、动植物上,因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡.一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器（避雷针、避雷带、避雷网、避雷线）引下线与接地装置构成完整的电气通路后将雷电泄入大地.然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁,但雷电会透过多种形式及途径破坏电子设备.

   B、感应雷击：雷云放电时,在附近金属导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击.雷电在雷云之间或雷云对地的放电时过程中,会在附近的户外传输信号线、埋地电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备,使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害.感应雷虽然没直击雷的猛烈,但其发生的几率比直击雷高得多.直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害,而感应雷则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击,都可能发生并造成灾害.此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标,而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压现象并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远,致使雷害范围扩大.

   装有避雷针的建筑物,可以避免雷击损坏建筑物,但是雷击通过避雷针的引下地线从建筑物顶部泻入大地或者附近发生雷击的时候,会产生很强的电场,建筑物内的金属物品均会产生感应电压,这些感应电压的高低随着金属形状、距引下地线的距离和雷击大小而变（根据IEC 61312标准,当雷击击中建筑物时,即使装有避雷针,直击雷电流的50%是通过引下线和接地系统入地,仍然会有大约50%的雷击能量仍会分配到信号、电源系统）一旦您的电源输入线、电话线、网络信号或卫星电视设备的金属引出、引入线感应到瞬间高压,避雷针就无能为力了.感应雷击破坏的主要对象是电子电气设备.

   C、电磁脉冲：由于雷电电流有极大峰值和陡度,在它周围出现瞬变电磁场,处在这瞬变电磁场中的金属导体会感应出极大的电动势,而此瞬变电磁场,都会在空间一定的范围内产生电磁作用,也可以是脉冲电磁波辐射,而这种空间雷电电磁脉冲波（LEMP）是在三维空间范围里对一切电子设备发生作用.因瞬变时间极短或感应电压很高,以致产生电火花,其电磁脉冲往往超过2.4高斯（约20KA/M）.依据GB/T 2887-2000《电子计算机场地通用规范》现代银行、邮电、证券机房或营业柜台普通应用微机进行货币存取、信息传递与交换,其对磁脉冲承受限度应小于800A/M,故在新机房建设或旧机房改造时应对防雷与磁屏蔽措施必须充分注意.

   D、地电位反击：建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受直接雷击,在接地电阻的两端就会产生危险的过电压,由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引入设备,造成设备的损坏.

   2、雷击防护的基本原理

   所谓雷击防护：就是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地,是疏导,而不是堵雷或消雷.一个完整的防雷系统包括两个方面：直接雷击的防护和感应雷击的防护.缺少任何一面都是一完整的、有缺陷的和有潜在危险的.一般我们将其分为外部避雷和内部避雷两部分.由避雷针（或避雷带、避雷网）、引下线和接地系统构成外部防雷系统,主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；而内部防雷系统则是防止雷电和其它形成的过电压侵入设备中造成损坏,这是外部防雷系统无法保证的,为了实现内部避雷,需对建筑物进出各保护区的电缆、金属管道等安装过电压保护器进行保护并良好接地.

   多级分极（类）保护原则：即根据电气、微电子设备的不同功能、受保护的程序和所属保护区域确定防护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道,对电源线和数据、通信线路都应做多级层保护.

   A、外部无源保护：在0级保护区即外部作无源保护,主要依靠避雷针（避雷网、避雷线、避雷带）和接地装置.保护原理：当雷云放电接近地面时,它使地面电场发生畸变.在避雷针（线）顶部,形成局部电场强度畸变,以影响雷电先导放电的发展方向,引起雷电向避雷针（线）放电,再通过接地引下线,接地装置将雷电流引入大地,从而保护卫星电视设备免受雷击.这是人们长期实践证明的有效的防直击雷的方法.建筑物的所有外露金属构件（管道）,都应与防雷网（带）,良好连接.