卫星天线的防雷

卫星天线的防雷

雷电是自然界中强大的脉冲放电过程，雷电的危害形式通常有直接雷击、感应雷击、反击和电磁脉冲辐射

等几种。教育卫星接收站的防雷，主要是防止卫星天线遭受直接雷击和防止设备遭受感应雷击。为了防止

卫星天线遭受直接雷击，可在天线近旁安装避雷针。为防止计算机、卫星接收机等设备遭受感应雷击，在

设备与馈线间、电源进线处应安装避雷器。卫星天线的防雷 雷电是自然界中强大的脉冲放电过程，雷

电的危害形式通常有直接雷击、感应雷击、反击和电磁脉冲辐射等几种。教育卫星接收站的防雷，主要是

防止卫星天线遭受直接雷击和防止设备遭受感应雷击。设置避雷针应符合有关技术规范。以下几点应注意 ：

（1）教育卫星接收站 Ku天线的高度约为 1.3 米，当避雷针高度为 3.5 米至 4 米时， 可将天线置于以

避雷针为圆心、半径约 3 米的有效保护范围内。 （2）防雷系统接地电阻一般要求不大于4Ω。若天

线安装在建筑物楼顶上，可将避雷针的引下线与建筑物的防雷网搭焊接起来即可。若建筑物原告没有防雷

网或天线安装在空旷地面或山头上，应另做接地极，埋于潮湿的地方，用不小于Φ10 的圆钢交避雷针和

接地极焊接起来。 （3）置于避雷针保护范围的卫星天线也应与防雷系统连接，可用圆钢将立柱和防

雷网焊接起来，使天线与大地处于等电位状态。 （4）对于强雷区，最好另设一条保护接地线，将室

内设备的外壳与之连接。但保护地线的接地极应远离避雷针的接地极。

降阻剂用途及用量

一、HTJ-03型物理降阻剂的构成原理

HTJ-03型物理降阻剂是由强导电材料、防腐材料、固化材料及填充材料等组成。强导电材料用来降低接地

电阻；防腐材料抗腐蚀，用于延长接地体使用寿命；固化材料起凝聚作用，一方面使降电阻剂不会被雨水

冲掉或流失，另一方面，能使降阻剂与接地体紧密结合，形成一体，并起到吸水及保水作用。

二、HTJ-03型物理降阻剂的降阻原理

接地电阻主要有下面三个方面构成：

接地线和接地极本身的电阻；

接地极表面与土壤的接触电阻；

从电极开始向远处扩散的电流所经过的路径的电阻。

因为接地极及其引线多为金属材料，其阻值较小，所以（1）项可不考虑其对接地电阻的影响。可以说（2）

和（3）项几乎占有全部的接地电阻值，因此改善此二项的阻值，使之整体接地电阻值降低是很重要的方面。

1、降电阻剂降低接触电阻的机理

将降电阻剂用于金属接地体周围后，其首先紧紧地包裹在接地体的周围，并与土壤层紧密连接，形成一个

较大直径的导电体，而且此导电体会在大地中出现树枝状的延伸体，产生树枝效应（降电阻剂通过土壤缝

隙向周围土壤里渗透），这样降阻剂成为一个最好的媒体，其内层与金属接地体紧密相连，而其外层又与土

壤紧密相连，从而大大地降低了接地体与土壤的接触电阻。

2、降阻剂增大了金属接地体的尺寸，从而降低了接地电阻

降阻剂本身的电阻率很小，HTJ-03型物理降阻剂的电阻率仅为0.51Ω.m（在国内众多降阻剂中是很先进

的），把降阻剂包在接地体周围，同土壤的电阻率相比，降阻剂的电阻率一般要小两个数量级，因此可忽略

降阻剂的电阻，把降阻剂视为金属，这就相当于接地体的尺寸增大了，从而达到降低接地电阻的目的。

3、改善土壤环境，降低土壤的电阻率。

在接地体周围使用降阻剂敷设时，糊状降阻剂浆液会在土壤一定范围内发生渗透，并向外扩散，使渗透区

间的土壤电阻率大大降低。这也正是我们在施工过程中经常遇到的，越是土壤电阻率高，越是土质恶劣的

风化岩等，用了降阻剂后降阻效果越显著的一个重要原因。

三、HTJ—03型物理降阻剂的防腐原理

“降阻剂暂行技术条件”中规定，在金属腐蚀试验中，表面平均腐蚀率不大于0.05mm/年，而HTJ-03型的腐

蚀率为0.003mm/年。

金属接地体无论是在土壤中，还是在降阻剂中，经过长期变化，腐蚀是不可避免的。通常腐蚀强弱和金属

接地体周围环境的物理和化学性质有很大的关系，影响土壤腐蚀性的因素有：酸性、氧、含水量、电阻率、

含盐量、杂散电流、细菌等。降阻剂之所以能够大大降低腐蚀速度，除了防腐材料的作用外，还得益于它

控制了腐蚀的环境，对上述诸多因素均有不同程度的改善作用，现重点讲述前两项：

氢离子（即酸性）的影响。

一般氢离子浓度越高，金属在电解质溶液中所形成的原电池的电动势愈大，如下式：

E= ………… （2）

从式（2）中可以看出酸性愈强，电动势愈大，腐蚀电流亦增大，腐蚀速度随之加快。反之，碱性增大，

电动势减小，对腐蚀有抑制作用。HTJ-03型降阻剂的PH值为9.6，呈弱碱性，故能降低腐蚀速度。

2、氧对金属接地体的腐蚀

氧对钢铁的腐蚀也是非常重要的因素：由式（2）同样可以看出氧的影响，有人做过实验，在没有氧气的场

合，饱和食盐水在80-150oC的范围内，对钢基本上没有腐蚀。

但是，一般的土壤都比较松散，透气性好，金属接地体与土壤的接触面有很多空隙，氧气充足，这样必然

加大腐蚀速率，而降阻剂对金属接地体包裹的很紧密，这样便隔离了金属表面的氧气，同时又能隔离土壤

中腐蚀液体的侵入，因而给对金属接地体营造了一个密闭安全的环境。

四、物理降阻剂的稳定性及长效性

在降阻剂的使用过程中，降阻剂使用后在24小时内能完全固化。不会被雨水冲走或流失；HTJ-03型降阻

剂的保水量40%以上，这就为降阻剂的长期稳定地降低接地电阻创造了条件。同时，降阻剂的吸水性良好，

其吸水性能可比沙质土壤高6倍，使其能随时补充干旱失掉的水分，这一特性在我们北方多旱少雨的气候

条件下最能体现出来。HTJ-03型物理降阻剂的理论有效期为50年。

五、物理降阻剂在工程建设中的应用

随着防雷、防静电工程建设规模的不断扩大，解决工程的接地问题成了一个非常重要的环节，如何准确的

控制降阻剂的用量，做到即能达到工程的设计要求，又能不造成材料的浪费，这是我们大家共同关心的一

个问题。

不同的地理环境，不同地质条件，根据土壤电阻率高、低，我们可用下列方法来计算出接地电阻以及降阻

剂的用量：

(一)使用HTJ-03型物理降阻剂接地电阻之计算

实际接地电阻的计算比较复杂，涉及因素较多，诸如土壤情况、气候条件等。以下计算公式是按照理论及

实际工程运用中加以总结出的，仅供设计施工参考。

垂直接地体接地电阻值计算：

R=ρ/2πL·1n· 4L/dk（Ω）

式中：ρ——原土壤电阻率（Ω∙m）

L——接地体长度（一般为2-3m）

d——接地体等效直径

当每米降阻剂用量10-15公斤时，系数K的取值如下：

ρ≤100Ω∙m时，K=10； 100Ω∙m＜ρ≤300Ω∙m时，K=20；

300Ω∙m＜500Ω∙m时，K=25；500Ω∙m＜ρ≤800Ω∙m时，K=30；

800Ω∙m＜ρ≤1000Ω∙m时，K=35 。

水平接地体电阻之计算：

R=ρ/2πL·1n·L2/dk（Ω）

式中：ρ——原土壤电阻率（Ω∙m）

L——水平接地体长度（m）（L≥20m）

d——接地体等效直径（m）

构成上述接地体时，埋入降阻剂中的金属接地件，如使用圆钢，直径d应大于10mm；使用扁钢时，应大

于或等于40×4mm。

当每米降阻剂用量为9-12公斤时在上述ρ值为100、150、200、250、300 。

闭合均匀水平接地网（设施居于网内），当网面积S＞100m2时，则：

R#=0.5ρ/（√s ·K ）

式中：R#——地网接地电阻（Ω）；

ρ——校正后的土壤电阻率（Ω∙m）；

S——地网面积（m2）；

K——降阻系数取1.5 。

(二)HTJ-03型物理降阻剂用量之计算

垂直接地体：

G=1/4L∙g∙π（D2-d2）

式中：G——降阻剂用量（kg）

L——接地体等效直径（m）

g——降阻剂密度（g=1250kg/m3）

d——接地体等效直径（m）

D——接地体直径（m）

在土壤电阻率ρ≤500Ω∙m时，取D=0.14m；500Ω∙m＜ρ≤1000Ω∙m时，取D=0.16m；1000Ω∙m＜

ρ≤2000Ω∙m时，取D=0.19m；ρ＞2000Ω∙m时，取D=0.22m 。

2、水平接地体：

G=（A2-S）. L . g

式中：G——降阻剂用量（kg）

S——接地体的横截面积（m2）

L——接地体的长度（m）

g——降阻剂密度（g=1250kg/m3）

A——投放降阻剂长方坑的边长（m）

在土壤电阻率ρ≤500Ω∙m时，取A=0.1m；500Ω∙m＜ρ≤1000Ω∙m时，取A=0.13m；1000Ω∙m＜ρ≤2000Ω∙m

时，取A=0.15m；

在ρ＞2000Ω∙m时，取A=0.18m 。

一般用量：

土壤电阻率Ω•m ρ≤500 500＜ρ≤1000 1000＜ρ≤2000 ρ＞2000

接地形式

水平（用量kg/m ） 10—15 15—20 20—30 30—35

垂直（用量kg/m ） 12—16 16—22 22—32 32—40

雷电气侯对卫星接收的影响及措施

雷电气侯的影响

雷电气侯对卫星接收的影响非常大，微弱的雷电可使接收设备停止工作，卫星信号中断，较强的雷电

可损坏高频头及卫星接收机，严重的情况会造成设备烧毁，甚至人员伤亡。由于卫星接收设备一般安装在

楼顶等高处，受到雷击的机会更大，所以避雷的问题非常重要。避免雷电损害的措施主要有：

⑴在卫星接收系统选址时尽量避免雷电多发区，在卫星天线架设时，尽量架设在建筑物避雷针有效覆

盖范围以内。

⑵如卫星天线周围无避雷保护措施，就必须安装卫星天线避雷针，避雷针要安装在卫星接收天线的背

面，避免对了卫星天线产生遮挡。避雷针的接地必须独立走线，不得与其他地线混接，使雷电流以最小电

阻经防雷系统入地，避免对设备及人身的伤害。

⑶电缆馈线应当穿金属管道或紧贴防雷引下线，沿金属天线杆塔体引下，金属管道与电缆外层屏蔽网

应分别与塔杆金属体或避雷引下线及建筑物的避雷引下线或避雷带间有良好的电气连接。这样的连接可使

雷电流直接经防雷系统入地，确保金属管道与电缆的安全。