通信台站的电源改造和雷电防护

2019-11-03 10:02:29

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供稿：网友

张爱丽　李志勇

河南师范大学计算机系，河南新乡 453007

　　摘要：电源是地面通信台站的动力，电源质量的优劣，直接影响着通信网络能否安全可靠地运行；雷电干扰，经常造成通信干扰或中断，严重时，造成设备损坏，甚至人员伤亡。因此，关于通信台站的电源和防雷研究成为必要。

　　关键词：参数电源稳压器；抑制干扰滤波器；接闪器；削波材料；瞬变电压抑制器

　　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

　　电源是地面通信台站的动力，是粮食，是后勤保障。它直接与通信台站的工作安全可靠性有关。

　　通信台站是决定飞行安全可靠的重要保证手段，电源是电台的动力来源。地面通信台的电源，一般以市电交流220V（380V）为主，辅助以油机发电及直流蓄电池组。电源的危害直接通过电源线进入设备内部。如果电源污染或出现故障，就会造成场站整个指挥控制系统瘫痪和中断。因此，应该引起足够重视，采用多种手段，尽力做到万无一失，重点保障。

　　雷电防护，大多数场站以避雷针为主，辅助以在线真空避雷器和火花隙避雷器（锯齿形避雷器）。

　　80年代以前，地面通信台站以电子管设备为主，通信方式以话音为主。对电源电压、电流及雷电脉冲干扰的耐受力不敏感。八十年代以后，随着电子技术和电子设备的发展，通信台站，大量使用半导体器件，大规模集成电路、数字电路，微机程序控制等新器件、新技术，通信方式除话音外还增加了数据传送、传真、图像等业务。它们对电源电压、电流的冲击，对雷电脉冲干扰等的耐受能力敏感度提高。电源的过压、过流和污染以及雷电干扰均会给通信台站造成危害，影响设备正常工作，引起信息错误，甚至会造成设备元器件烧毁，通信线路中断，影响飞行安全，贻误战机。

　　现代战争是信息战争，正确及时的信息传递，会给战争争取时间，赢得战机，决定战争的胜利。错误的信息，会耽误战机，造成战争的失利。它迫使人们重新认识电源及防雷的重要性，制定防范标准，以适应现代设备以及战争的需要。国标（GB）、军标（GJB）以及各部门、各行业都对电源、防雷等作了明确的规定要求。因而机房在设计施工及通信设备制造时，都必须严格执行标准，净化电源，增加防雷措施，以确保设备安全、人身安全，保证飞行指挥安全，做好飞行保障。

　　2．现状及存在问题

　　机场的指挥通信线路是执行防空作战和完成空勤训练的主要通信手段。传送命令和指示，必须迅速、准确、稳定、可靠。这就要求通信电台必须工作可靠，同时要求电源有保障，防雷措施应周密细仔。

　　机场一般远离市区，供电系统与当地居民共用一条线路，大多属乡村电网。电网上用电设备混杂，良莠不齐，用电量变化很大，电源电压波动很大，有的用电设备陈旧，火花干扰严重，设备之间相互干扰，形成倒灌，污染电源。我们曾经对一些机场的电源电压进行过测量统计，正常220V市电电压，最高时超过280V，最低时低于150V，一般家用电器根本无法正常工作。通信设备如不采取特殊措施，同样无法正常工作。目前机场电源很少能满足国军标对供电电源的要求。为了适应这一现状，地空超短波电台，在电台设备内部采用了宽范围稳压及过压、过流保护告警措施，却增加了设备成本以及不可靠因素，降低了设备可靠性。电源污染，还会引起信息错误，影响正常通信。

　　雷电防护目前更少注意，除南方雷雨区场站，建筑物周围，天线附近设有简单的避雷针外，其余场站一般没有防雷措施，有些场所确实设有避雷针，但年久失修，起不了防雷作用，形如虚设。遥控线路、电源线路等外部进入室内的线路很少加避雷措施。通信电台有关进线口并未加雷电防护措施。我国南方雷雨区，每年都有雷击灾害发生（例如福州地区），也未引起人们的足够重视。

　　机场建设对电源质量、雷电防范、接地均有专业标准规定，如何施工也作出了比较详细的说明。许多场所，由于经费不足，很少按要求严格规范施工，对通信台站未能提供良好的工作环境。目前所使用的电源及防雷措施除军区指挥部距市内近，条件较好外，一般场站条件普遍较差，问题较大，不能适应通信台站信息化及发展的要求，必须进行整顿。

　　3 解决方法和建议

　　通信台站内的建筑物、天线、控制线、电源线以及设备，应根据不同对象，采用合理的防范措施。外部调和加装避雷针，内部设备、进线口等加装半导体防雷器、消吸材料。另外，还要注意接地，良好的接地是雷电防护的关键。我们国家由于历史原因和经济条件限制，目前多数机场仍为军民合用机场，对一些公共设施，如供电电网、雷电防护等相互依赖，管理比较混乱。一般机场远离市区，条件比较困难。鉴于这一现状，为了保证通信台站安全、可靠的正常工作，关于供电电源及雷电防护特提出如下建议：

　　3.1 雷电防护

　　雷电灾害，一般是地区性、季节性的灾害。雷电灾害，如采用合理的预防措施可以防止灾害发生或减轻灾害损失。雷电干扰，一般通过天线、馈线、电源线、控制线、地线以及设备机壳感应进入设备内部。雷击灾害，主要发生在天线、电源线、控制线等外露部位。常见故障为损坏天线、架空明线及设备元器件。轻者造成通信干扰或中断通信。重者损坏设备，甚至造成人员伤亡。

　　雷电造成的危害：（1）直接雷击。主要是天线、电源供电线、架空控制线等外部部件，直接遭受雷击造成损失。（2）间接雷击。雷击过程中在电源线、控制线、馈线等部件上产生的感应电压、电流进入设备内部引起的元器件过压、过流损坏。

　　雷电防护：直接雷击应采用避雷针防护。要严格按照标准要求，在相关部位架设避雷针。如天线附近、供电线路杆（塔）上。利用避雷针来减少直接雷击对设备造成的损害。避雷针接地一定要严格按规定施工，接地电阻不能大于10Ω，否则避雷针将变成招雷针。间接雷击一般采用限制措施。在进线口处、电源线上、控制线上采用消波材料（吸收材料）、压敏器件、半导体器件、放电器等形式，降低瞬变电压电流，提高设备可靠性，避免元器件遭受冲击损坏。雷电防护设备，通常采用接闪器，引下线和接地装置组成。接闪器是接受雷电的金属导体，有避雷针、避雷带（网）几种。引下线连接接闪器和接地装置构成雷电袭击时的电流通路，引下线必须保证一定截面积，不能太细。接地装置由垂直接地体和水平接地体组成。其接地电阻应尽量小，一般应小于10Ω。以保证雷击电流尽快导入大地与地电荷中和。防雷装置，一般采用钢件镀锌，如果采用紫铜材料，效果应该更好。

　　瞬变电压抑制器（如TVS器件）是一种高效能半导体器件。当两极间受到反向瞬态高能量冲击时，它能以极快速度（10-12秒量级）将其两极间的高阻抗变成低阻抗，吸收浪涌功率，使两极间的电压位于一个预定值，阻断高能量对设备内部元器件冲击，有效地保护设备，免受浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流小、击穿电压偏差小、钳位电压易控制、没有损坏极限、体积小等特点，已广泛用于设备防雷击、防过压以及干扰抑制等领域。它可以根据使用用户的要求，提供各种安装形式。如同轴电缆用N型、BNC型避雷针、电源用电子避雷针、数据线用2-25针电子避雷针等。因而在机场、机房建设时以及新设备制造时应合理选用这类器件，以减少雷电灾害。

　　3.2 供电电源

　　地面超短波电台，一般采用交流220 V市电（油机发电）及蓄电池组供电方式。交直流互为备用。当交流电没有时，会自动转换到直流，交流电恢复时又回到交流，自动转换，以交流为主。

　　交流供电电源重点应提高电源质量，应根据用电设备要求，进行整顿。对机场现有老线路，若沿路接入用电设备混杂，线路电源污染严重，应采用专线供电。若无条件使用专线，应对线路上的接入设备进行清理，对有火花干扰的设备，以及用电量大的设备，要采取限制措施，以保证电网电压稳定和火花干扰不串入电网，在工作室，采用电源稳压器，尽量减小电源污染对用电设备的影响。新建机场、指挥所供电电源要从严要求，最好采用专线供电，要严格按国标、国军标、行业标准及用电设备的要求进行设计。施工要考虑今后用电设备的发展，充分留有余地，在用电线路上，要采取隔离措施，要增加抑制干扰滤波器，避免用电设备之间相互串扰、相互影响，用电设备的接入应严格限制，最好不要接入电焊机等设备。供电电源要合乎国家标准，工作间应配备参数电源稳压器（净化交流稳压器），保证电台供电电源电压稳定和无电污染。蓄电池组应尽量选用新型绿色电池（镍氢电池），减少电池对环境的污染。在经费允许条件下，应采用不间断电源集中供电，或对重点部位采用局部不间断电源供电。要加强电源线路管理，保证安全供电。

　　（1）现有电源改造

　　鉴于机场现有供电电网状况，建议采用外加稳压电源的办法，改善供电电源质量。各场站应根据自己用电设备的要求和供电电网供电质量以及经济能力选用合适的稳压电源，以保证自己用电设备能在一个相对纯净的电源环境中工作。

　　市场上的稳压电源品牌品种五花八门，档次参差不齐。低档产品以普通机械调节，补偿式、继电式稳压器为主。它具有较宽稳压范围，但不具备净化电污染能力，一般价格便宜。中档产品以电子管、晶体管稳压器为主，稳压范围较窄，有一定的抗干扰净化电污染能力。高档产品以参数电源为代表，具有宽的稳压范围，响应速度快，高抗干扰性，能净化电污染，因而应尽量选用具有净化电污染能力的高档稳压器。

　　（2）新建供电线路

　　在机场建设初期，应根据用电设备要求及今后发展要求，对电源线路进行专门选址、设计，认真贯彻国标、军标及机场建设标准，严格要求施工，尽可能采用专线独立供电，线路要远离道路及有严重干扰源的场地，线路上用电设备的接入要采用隔离措施，减少相互之间串扰，要避免有火花干扰（如电焊机），用电量大的设备接入，避免对电网造成新的污染。对于不能采用独立供电而需要与用户共用电网时，除采取隔离限制措施外，尽量采用净化交流稳压器，以保证供电电源安全、可靠、无污染。

　　随着指挥系统现代化，C3I系统的应用，机场应该安装不间断电源，采用多种手段确保供电电网任何时刻安全供电。

　　总之，机场电源及防雷是机场建设的需要。过去，未能引起人们足够重视，造成了一些不应该发生的故障，今后应吸取教训，在机场建设时应充分考虑电源电网及防雷措施，“兵马未动，粮草先行”，后勤保障一定要作好，才能确保设备安全、飞行安全。

　　
----《通信电源技术》