某市CORS系統防雷方案研究與設計

馬強等

摘要：CORS系統的雷電防護對于系統的穩定運行至關重要，本文詳細闡述了CORS系統防雷的特點，并以某市CORS系統防雷方案為例進行具體的方案設計。

關鍵詞：CORS系統；直擊雷；電子設備防雷；SPD

概述

根據統計數據表明，我國每年因雷擊造成的人員傷亡估計為3000-4000人，財產損失估計在50億-100億元左右。此外，雷電對電力、石化、航空、通信、交通等行業也會造成重大危害。CORS系統是由電子設備、通訊設備、觀測墩及機房等易受雷電襲擊的物體組成，防雷措施對整個系統的正常穩定運行至關重要。某市CORS系統有13個基準站構成，建設了9個屋頂觀測墩和四個地面觀測墩。

1. 雷電對CORS系統產生影響的幾種途徑

1.1直擊雷

雷云通常可對于地面CORS系統的任何一點（包括天線。通訊傳輸線路、供電線路）直接發生短時間劇烈放電現象，叫做直接雷擊，即直擊雷。它具有的點效應、熱效應和機械效應等很大程度上可以造成物體、設備損壞和人員傷亡。同時，線路中會引入超高電壓（電流）竄入設備內部，從而造成機房內的網絡、通訊機UPS等設備的破壞，或者影響設備的使用壽命。

1.2 雷電感應通過GPS信號線路或計算機通信線路

架設于露天制高點的地面參考站天線，與其相連的天饋線或數據通訊線也處于露天制高狀態，當遭到雷擊時，雷電高壓入侵線路。雷云對地面放電時，擊壞與線路相連的參考站的接收機、計算機等電器設備和網絡設備，侵入通信線路并危害到整個通訊線路。

1.3經接地網反擊

當雷云對CORS系統所在的建筑或地面放電時，由于地面CORS系統設備接地網絡結構不合要求，強大雷擊電流會通過結構不合理的接地網絡形成地電位（流）反擊，以至損壞CORS系統設備或影響其工作。

2.CORS系統各組成部分防雷標準劃分

根據《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010要求，將基站劃分為第一類防雷建筑物，根據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004要求，將基站電子信息系統雷電防護等級定為D級。

3.CORS系統防雷設計

一個完整的，雷電防護系統應當包括直接雷擊的防護、雷擊感應過電壓、雷電電磁脈沖、地電位反擊的防護四個方面，缺少任何一面都是不完整、有缺陷和有潛在危險的，同樣，鑒于雷電危害CORS系統的集中主要形式和現場的具體情況，CORS系統的防雷將從各種可能引入的雷電流和感應浪涌過電壓入手，重點放在因雷擊或線路過電壓產生的浪涌過電壓和浪涌電流而導致對內部設備的損壞上，并針對該系統強電、弱電信號部分接地進行等電位連接，從而提供整個系統的耐雷電沖擊水平。

依據相關的防雷技術規范，按照技術可行、經濟節約和工程施工方便的原則，GNSS基準站防雷系統防雷等級按一類建（構）筑物進行設計，此類防雷工程主要采取如下技術措施：

（1）通常采用接閃、傳導和接地等措施來防護直接雷擊。

（2）通常采用多級分流，濾波技術、接地等措施來防護雷擊感應過電壓。選用電源及數據信號防雷器件，對設備及其他重要終端進行保護。

（3）通常采用等電位和接地等措施來防護地電位反擊。

（4）通常采用各種濾波、屏蔽等技術方法才防護雷電電磁脈沖。

4具體的防雷方案措施及技術要求

4.1 室外場地GPS設備的直接雷擊防護

單支避雷針保護范圍是靠近避雷針建立一棟“尖帳篷”，建筑物被保護區域為一個空間，避雷針吸引雷電直接閃擊自己來防止在該空間中遭受直接雷電的閃擊，一個建設半徑為60m（三類建筑物）的球體滾越建筑物的整體，凡球體能夠接觸到的部位，均能遭到雷擊，球體所不能接觸到的部位，則認為已由建筑物其他部分給予保護。

保護范圍計算方式：

（1）

：避雷針在 高度的xx平面的保護半徑；

：滾球半徑； ：被保護物的高度（m）

：避雷針在地面的保護高度。

某市13個CORS站分別設立獨立避雷針，使室外現場GPS設備處于雷擊的LPZOA區，利用公式（1）計算得出避雷針保護的范圍，在距離設備3至5米處設獨立避雷針，針高8米左右，并設獨立接地體。

4.2電源、信號系統防雷

電涌保護器通常稱為“避雷器”或“過電壓保護器”， 英文名稱簡寫為SPD。電子設備主要通過電源系統、天線和饋線系統、信號系統與接地系統這四個引雷通道進行引雷。因機房各個弱電設備耐壓水平較低，為更好的保護設備安全，應裝設浪涌保護器。浪涌保護器接地端均與機房接地排可靠連接。

對于13個CORS站的接地系統，采用銅芯導線，接地端經過防腐、防銹處理，其連接牢固可靠。在地阻較小地區，接地體采用3根50mm×50mm×5mm×2m熱鍍鋅角鋼，間隔3m一字形垂直置入地下0.5m做垂直接地極；采用直徑12mm熱鍍鋅圓鋼將垂直地極可靠電氣連接。在地阻較大地區，接地體采用接地模塊并回填降阻劑，每組接地體使用5組模塊，并使用直徑12mm熱鍍鋅圓鋼將模塊可靠電氣連接。接地系統組成如下圖所示。

CORS站接地系統

（1）供配電線路的SPD保護

供電系統建設采用TN-S系統，總配點房電源進線安裝MYS11-80KA/3（三相四線）電源避雷器一組，目的是電源部分防雷保護，可防止由市電網引入的強雷電感應。在機房分配電箱分別安裝MYS5-20KA/4（三相五線）電源避雷器一組，目的是進一步防止由市電網引入的感應雷擊，防止由主配電室與子配電室之間線路受到雷電的電磁感應。在機房內設備供電線路安裝防雷插座MYS5/DY01（三相三線10A）電源避雷器1只，作為設備防雷的精細保護。

（2）信號線路的SPD保護

在13個CORS基準站的GPS天線信號線入戶線路端口均加裝KXB-02，對同軸天饋線路保護，如下表1。在網絡通信端口加裝RJ45-E100/4-01信號避雷器，如下表2。

5.機房等電位接地

等電位聯結主要是為了減小雷電流在分開的裝置、諸導電物體用等之間產生的電位差。本項目將控制中心機房內的電子設備、通訊設備均做等電位連接。控制中心機房內，采用通信設備的工作接地、保護接地、建筑物的防雷接地合用一組接地體的聯合接地方式。

在設備機房內設S型等電位連接網絡。機柜外殼、設備保護接地、SPD接地端等均與等電位連接網絡可靠電氣連接。機房無預留接地點，為保障設備安全，在室外增設一組人工接地體并引入機房與機房內接地排可靠電氣連接。

6 結論：

針對雷電對CORS系統造成的危害進行分析，并且從分別從系外場地GPS設備和電源、信號系統防雷進行技術分析，按照雷電技術規范和設計原則，提出了相應的解決措施以，建立嚴密的防雷體系，預防所有可能發生的雷電災害，為CORS系統的穩定、安全運行提供了有力的保障。

參考文獻

[1] 梅衛群.江燕如.建筑防雷工程與設計[D] 北京：氣象出版社，2003.

[2] 肖穩安.張小青.《雷電與防護技術基礎》[D] 北京：氣象出版社，2006

[3]《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010

[4]《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004

摘要：CORS系統的雷電防護對于系統的穩定運行至關重要，本文詳細闡述了CORS系統防雷的特點，并以某市CORS系統防雷方案為例進行具體的方案設計。

關鍵詞：CORS系統；直擊雷；電子設備防雷；SPD

概述

根據統計數據表明，我國每年因雷擊造成的人員傷亡估計為3000-4000人，財產損失估計在50億-100億元左右。此外，雷電對電力、石化、航空、通信、交通等行業也會造成重大危害。CORS系統是由電子設備、通訊設備、觀測墩及機房等易受雷電襲擊的物體組成，防雷措施對整個系統的正常穩定運行至關重要。某市CORS系統有13個基準站構成，建設了9個屋頂觀測墩和四個地面觀測墩。

1. 雷電對CORS系統產生影響的幾種途徑

1.1直擊雷

雷云通常可對于地面CORS系統的任何一點（包括天線。通訊傳輸線路、供電線路）直接發生短時間劇烈放電現象，叫做直接雷擊，即直擊雷。它具有的點效應、熱效應和機械效應等很大程度上可以造成物體、設備損壞和人員傷亡。同時，線路中會引入超高電壓（電流）竄入設備內部，從而造成機房內的網絡、通訊機UPS等設備的破壞，或者影響設備的使用壽命。

1.2 雷電感應通過GPS信號線路或計算機通信線路

架設于露天制高點的地面參考站天線，與其相連的天饋線或數據通訊線也處于露天制高狀態，當遭到雷擊時，雷電高壓入侵線路。雷云對地面放電時，擊壞與線路相連的參考站的接收機、計算機等電器設備和網絡設備，侵入通信線路并危害到整個通訊線路。

1.3經接地網反擊

當雷云對CORS系統所在的建筑或地面放電時，由于地面CORS系統設備接地網絡結構不合要求，強大雷擊電流會通過結構不合理的接地網絡形成地電位（流）反擊，以至損壞CORS系統設備或影響其工作。

2.CORS系統各組成部分防雷標準劃分

根據《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010要求，將基站劃分為第一類防雷建筑物，根據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004要求，將基站電子信息系統雷電防護等級定為D級。

3.CORS系統防雷設計

一個完整的，雷電防護系統應當包括直接雷擊的防護、雷擊感應過電壓、雷電電磁脈沖、地電位反擊的防護四個方面，缺少任何一面都是不完整、有缺陷和有潛在危險的，同樣，鑒于雷電危害CORS系統的集中主要形式和現場的具體情況，CORS系統的防雷將從各種可能引入的雷電流和感應浪涌過電壓入手，重點放在因雷擊或線路過電壓產生的浪涌過電壓和浪涌電流而導致對內部設備的損壞上，并針對該系統強電、弱電信號部分接地進行等電位連接，從而提供整個系統的耐雷電沖擊水平。

依據相關的防雷技術規范，按照技術可行、經濟節約和工程施工方便的原則，GNSS基準站防雷系統防雷等級按一類建（構）筑物進行設計，此類防雷工程主要采取如下技術措施：

（1）通常采用接閃、傳導和接地等措施來防護直接雷擊。

（2）通常采用多級分流，濾波技術、接地等措施來防護雷擊感應過電壓。選用電源及數據信號防雷器件，對設備及其他重要終端進行保護。

（3）通常采用等電位和接地等措施來防護地電位反擊。

（4）通常采用各種濾波、屏蔽等技術方法才防護雷電電磁脈沖。

4具體的防雷方案措施及技術要求

4.1 室外場地GPS設備的直接雷擊防護

單支避雷針保護范圍是靠近避雷針建立一棟“尖帳篷”，建筑物被保護區域為一個空間，避雷針吸引雷電直接閃擊自己來防止在該空間中遭受直接雷電的閃擊，一個建設半徑為60m（三類建筑物）的球體滾越建筑物的整體，凡球體能夠接觸到的部位，均能遭到雷擊，球體所不能接觸到的部位，則認為已由建筑物其他部分給予保護。

保護范圍計算方式：

（1）

：避雷針在 高度的xx平面的保護半徑；

：滾球半徑； ：被保護物的高度（m）

：避雷針在地面的保護高度。

某市13個CORS站分別設立獨立避雷針，使室外現場GPS設備處于雷擊的LPZOA區，利用公式（1）計算得出避雷針保護的范圍，在距離設備3至5米處設獨立避雷針，針高8米左右，并設獨立接地體。

4.2電源、信號系統防雷

電涌保護器通常稱為“避雷器”或“過電壓保護器”， 英文名稱簡寫為SPD。電子設備主要通過電源系統、天線和饋線系統、信號系統與接地系統這四個引雷通道進行引雷。因機房各個弱電設備耐壓水平較低，為更好的保護設備安全，應裝設浪涌保護器。浪涌保護器接地端均與機房接地排可靠連接。

對于13個CORS站的接地系統，采用銅芯導線，接地端經過防腐、防銹處理，其連接牢固可靠。在地阻較小地區，接地體采用3根50mm×50mm×5mm×2m熱鍍鋅角鋼，間隔3m一字形垂直置入地下0.5m做垂直接地極；采用直徑12mm熱鍍鋅圓鋼將垂直地極可靠電氣連接。在地阻較大地區，接地體采用接地模塊并回填降阻劑，每組接地體使用5組模塊，并使用直徑12mm熱鍍鋅圓鋼將模塊可靠電氣連接。接地系統組成如下圖所示。

CORS站接地系統

（1）供配電線路的SPD保護

供電系統建設采用TN-S系統，總配點房電源進線安裝MYS11-80KA/3（三相四線）電源避雷器一組，目的是電源部分防雷保護，可防止由市電網引入的強雷電感應。在機房分配電箱分別安裝MYS5-20KA/4（三相五線）電源避雷器一組，目的是進一步防止由市電網引入的感應雷擊，防止由主配電室與子配電室之間線路受到雷電的電磁感應。在機房內設備供電線路安裝防雷插座MYS5/DY01（三相三線10A）電源避雷器1只，作為設備防雷的精細保護。

（2）信號線路的SPD保護

在13個CORS基準站的GPS天線信號線入戶線路端口均加裝KXB-02，對同軸天饋線路保護，如下表1。在網絡通信端口加裝RJ45-E100/4-01信號避雷器，如下表2。

5.機房等電位接地

等電位聯結主要是為了減小雷電流在分開的裝置、諸導電物體用等之間產生的電位差。本項目將控制中心機房內的電子設備、通訊設備均做等電位連接。控制中心機房內，采用通信設備的工作接地、保護接地、建筑物的防雷接地合用一組接地體的聯合接地方式。

在設備機房內設S型等電位連接網絡。機柜外殼、設備保護接地、SPD接地端等均與等電位連接網絡可靠電氣連接。機房無預留接地點，為保障設備安全，在室外增設一組人工接地體并引入機房與機房內接地排可靠電氣連接。

6 結論：

針對雷電對CORS系統造成的危害進行分析，并且從分別從系外場地GPS設備和電源、信號系統防雷進行技術分析，按照雷電技術規范和設計原則，提出了相應的解決措施以，建立嚴密的防雷體系，預防所有可能發生的雷電災害，為CORS系統的穩定、安全運行提供了有力的保障。

參考文獻

[1] 梅衛群.江燕如.建筑防雷工程與設計[D] 北京：氣象出版社，2003.

[2] 肖穩安.張小青.《雷電與防護技術基礎》[D] 北京：氣象出版社，2006

[3]《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010

[4]《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004

摘要：CORS系統的雷電防護對于系統的穩定運行至關重要，本文詳細闡述了CORS系統防雷的特點，并以某市CORS系統防雷方案為例進行具體的方案設計。

關鍵詞：CORS系統；直擊雷；電子設備防雷；SPD

概述

根據統計數據表明，我國每年因雷擊造成的人員傷亡估計為3000-4000人，財產損失估計在50億-100億元左右。此外，雷電對電力、石化、航空、通信、交通等行業也會造成重大危害。CORS系統是由電子設備、通訊設備、觀測墩及機房等易受雷電襲擊的物體組成，防雷措施對整個系統的正常穩定運行至關重要。某市CORS系統有13個基準站構成，建設了9個屋頂觀測墩和四個地面觀測墩。

1. 雷電對CORS系統產生影響的幾種途徑

1.1直擊雷

雷云通常可對于地面CORS系統的任何一點（包括天線。通訊傳輸線路、供電線路）直接發生短時間劇烈放電現象，叫做直接雷擊，即直擊雷。它具有的點效應、熱效應和機械效應等很大程度上可以造成物體、設備損壞和人員傷亡。同時，線路中會引入超高電壓（電流）竄入設備內部，從而造成機房內的網絡、通訊機UPS等設備的破壞，或者影響設備的使用壽命。

1.2 雷電感應通過GPS信號線路或計算機通信線路

架設于露天制高點的地面參考站天線，與其相連的天饋線或數據通訊線也處于露天制高狀態，當遭到雷擊時，雷電高壓入侵線路。雷云對地面放電時，擊壞與線路相連的參考站的接收機、計算機等電器設備和網絡設備，侵入通信線路并危害到整個通訊線路。

1.3經接地網反擊

當雷云對CORS系統所在的建筑或地面放電時，由于地面CORS系統設備接地網絡結構不合要求，強大雷擊電流會通過結構不合理的接地網絡形成地電位（流）反擊，以至損壞CORS系統設備或影響其工作。

2.CORS系統各組成部分防雷標準劃分

根據《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010要求，將基站劃分為第一類防雷建筑物，根據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004要求，將基站電子信息系統雷電防護等級定為D級。

3.CORS系統防雷設計

一個完整的，雷電防護系統應當包括直接雷擊的防護、雷擊感應過電壓、雷電電磁脈沖、地電位反擊的防護四個方面，缺少任何一面都是不完整、有缺陷和有潛在危險的，同樣，鑒于雷電危害CORS系統的集中主要形式和現場的具體情況，CORS系統的防雷將從各種可能引入的雷電流和感應浪涌過電壓入手，重點放在因雷擊或線路過電壓產生的浪涌過電壓和浪涌電流而導致對內部設備的損壞上，并針對該系統強電、弱電信號部分接地進行等電位連接，從而提供整個系統的耐雷電沖擊水平。

依據相關的防雷技術規范，按照技術可行、經濟節約和工程施工方便的原則，GNSS基準站防雷系統防雷等級按一類建（構）筑物進行設計，此類防雷工程主要采取如下技術措施：

（1）通常采用接閃、傳導和接地等措施來防護直接雷擊。

（2）通常采用多級分流，濾波技術、接地等措施來防護雷擊感應過電壓。選用電源及數據信號防雷器件，對設備及其他重要終端進行保護。

（3）通常采用等電位和接地等措施來防護地電位反擊。

（4）通常采用各種濾波、屏蔽等技術方法才防護雷電電磁脈沖。

4具體的防雷方案措施及技術要求

4.1 室外場地GPS設備的直接雷擊防護

單支避雷針保護范圍是靠近避雷針建立一棟“尖帳篷”，建筑物被保護區域為一個空間，避雷針吸引雷電直接閃擊自己來防止在該空間中遭受直接雷電的閃擊，一個建設半徑為60m（三類建筑物）的球體滾越建筑物的整體，凡球體能夠接觸到的部位，均能遭到雷擊，球體所不能接觸到的部位，則認為已由建筑物其他部分給予保護。

保護范圍計算方式：

（1）

：避雷針在 高度的xx平面的保護半徑；

：滾球半徑； ：被保護物的高度（m）

：避雷針在地面的保護高度。

某市13個CORS站分別設立獨立避雷針，使室外現場GPS設備處于雷擊的LPZOA區，利用公式（1）計算得出避雷針保護的范圍，在距離設備3至5米處設獨立避雷針，針高8米左右，并設獨立接地體。

4.2電源、信號系統防雷

電涌保護器通常稱為“避雷器”或“過電壓保護器”， 英文名稱簡寫為SPD。電子設備主要通過電源系統、天線和饋線系統、信號系統與接地系統這四個引雷通道進行引雷。因機房各個弱電設備耐壓水平較低，為更好的保護設備安全，應裝設浪涌保護器。浪涌保護器接地端均與機房接地排可靠連接。

對于13個CORS站的接地系統，采用銅芯導線，接地端經過防腐、防銹處理，其連接牢固可靠。在地阻較小地區，接地體采用3根50mm×50mm×5mm×2m熱鍍鋅角鋼，間隔3m一字形垂直置入地下0.5m做垂直接地極；采用直徑12mm熱鍍鋅圓鋼將垂直地極可靠電氣連接。在地阻較大地區，接地體采用接地模塊并回填降阻劑，每組接地體使用5組模塊，并使用直徑12mm熱鍍鋅圓鋼將模塊可靠電氣連接。接地系統組成如下圖所示。

CORS站接地系統

（1）供配電線路的SPD保護

供電系統建設采用TN-S系統，總配點房電源進線安裝MYS11-80KA/3（三相四線）電源避雷器一組，目的是電源部分防雷保護，可防止由市電網引入的強雷電感應。在機房分配電箱分別安裝MYS5-20KA/4（三相五線）電源避雷器一組，目的是進一步防止由市電網引入的感應雷擊，防止由主配電室與子配電室之間線路受到雷電的電磁感應。在機房內設備供電線路安裝防雷插座MYS5/DY01（三相三線10A）電源避雷器1只，作為設備防雷的精細保護。

（2）信號線路的SPD保護

在13個CORS基準站的GPS天線信號線入戶線路端口均加裝KXB-02，對同軸天饋線路保護，如下表1。在網絡通信端口加裝RJ45-E100/4-01信號避雷器，如下表2。

5.機房等電位接地

等電位聯結主要是為了減小雷電流在分開的裝置、諸導電物體用等之間產生的電位差。本項目將控制中心機房內的電子設備、通訊設備均做等電位連接。控制中心機房內，采用通信設備的工作接地、保護接地、建筑物的防雷接地合用一組接地體的聯合接地方式。

在設備機房內設S型等電位連接網絡。機柜外殼、設備保護接地、SPD接地端等均與等電位連接網絡可靠電氣連接。機房無預留接地點，為保障設備安全，在室外增設一組人工接地體并引入機房與機房內接地排可靠電氣連接。

6 結論：

針對雷電對CORS系統造成的危害進行分析，并且從分別從系外場地GPS設備和電源、信號系統防雷進行技術分析，按照雷電技術規范和設計原則，提出了相應的解決措施以，建立嚴密的防雷體系，預防所有可能發生的雷電災害，為CORS系統的穩定、安全運行提供了有力的保障。

參考文獻

[1] 梅衛群.江燕如.建筑防雷工程與設計[D] 北京：氣象出版社，2003.

[2] 肖穩安.張小青.《雷電與防護技術基礎》[D] 北京：氣象出版社，2006

[3]《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010

[4]《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004