载人航天发射场信息设备抗干扰技术分析与施工应用

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1、载人航天发射场信息设备抗干扰技术分析与应用摘要：指出造成载人航天发射场信息系统计算机网络硬件损坏和运行不正常的主要因素为：谐波干扰、雷击电磁波干扰、地电位升高干扰、强弱电线路并行导线之间分布电容耦合干扰、以及采用等电位措施后，TN-S、TN-C-S电源系统对信息设备造成的干扰等五个方面。提出信息系统计算机网络采用TT供电系统以及装设防雷击、防干扰容性隔离变压器。综合解决防雷击、防电磁干扰、防谐波干扰、防地电位升高问题，确保信息系统计算机网络的安全可靠性。关键词：信号地谐波干扰电磁干扰地电位反击隔离变压器等电位联接参考地

2、1、引言载人航天发射场的信息设备主要是指计算机、微电子测控设备、网络设备、电话交换机等IT（信息技术）设备。由于现代信息设备的核心都是采用计算机技术，因此信息设备系统的安全保护意义非常重大。任何计算机系统的硬件都是由CPU（中央处理单元）、内存及各种外设构成。它们之间通过数据总线、地址总线和控制总线来实现数据传递、寻址和逻辑控制。在外设接口与外设之间传递信息的总线成为外部总线。为了在设备之间或元器件之间正确的传递和识别数字信号，各设备之间或元器件之间应有一个统一的基准电位，信号地线就是起到这个基准电位的作用。系统总线的

3、电平一般为TTL（晶体管—晶体管—逻辑）电平（高电位为5V），如果由于干扰等原因造成地线出现电位差，计算机系统就难以正确工作，造成数据丢失或测控失误重大事故。1999年11月神州1#飞船发射前夕，神州1#飞船由垂直测试厂房转场到发射脐带塔进行发射前火箭和飞船联合测试期间，由于变频电梯的开启，出现了地电位升高5-7V，导致测试数据混乱，计算机系统无法正常工作的事故。2、信息设备受干扰的原因2、1谐波干扰由于发射场用电负荷中配用较多的电子整流器、电焊机、电梯、整流装置，中频逆变电机，各弱电子系统、测控网络中心UPS配置量较

4、大，各种电子装置中开关电源大量应用等原因，必然在供电系统中产生谐波电势和谐波电流（含有正序、负序、零序谐波电势和谐波电流）。大量谐波电流流入电网后，通过电网阻抗产生谐波压降，叠加在电网基波上，引起电网的电压畸变，使电子计算机误动作、电子设备误触发、电子元件测试无法进行，会使信息设备处于瘫痪状态。简要分析一下谐波干扰的原因。在稳态条件下，谐波干扰波中只含有奇次谐波并具有以下特性：（1）三相线路中同相位的谐波电势和电流称为零序谐波电势和电流。（2）三相对称的电气、电子设备产生的3n次（n为正整数）谐波电势和电流，在三相线路

5、的各相线中是同相位的，属于零序的3n次谐波电势和电流。三相不对称的负荷产生的3n次谐波电势和电流便不一定属于零序的谐波电势和电流。当三相基波电势对称而三相基波电流的功率因数角不同时，各相线中3n次谐波电势和电流便不是同相位的，除可能含有（也可能不含有）零序的3n次谐波电流外，还可能含有正序和负序的3n次谐波电流。非零序的三次谐波电势和电流可以不受抑制地通过D，yn或Y、yn联结组的变压器。（3）三相对称的3n+2次（n为正整数）谐波电势和电流称为负序谐波电势和电流。（4）三相对称的3n+4次（n为正整数）谐波电势和电流

6、称为正序谐波电势和电流。（5）三相非对称的3n+2和3n+4次谐波电势和电流中将均有可能含有正序、负序、零序谐波电势和电流。所以，当电网中非对称负荷较多时，其产生的各次零序谐波分量均会通过中性线和电子装置的参考地连接线，给电子装置和线路的安全造成危害。上述结论正是通过多年的航天工程事故实例和试验中发现，并经过理论分析后得出的，弄请楚这些概念对于采取正确、有效的抗谐波干扰措施具有重要意义。2、2雷电电磁波干扰雷闪也是造成发射场内信息设备运行故障和硬件损坏的重要因素之一。其主要干扰形式表现为雷击电磁脉冲通过电源传输线路和信

7、号、数据传输线路引入设备（装置和系统）的浪涌电压和浪涌电流。雷击电磁脉冲从高压电网侵入的可能性很小，主要是雷电电流经钢筋引下时，在金属立管（线槽）中分流，或直接在非屏蔽低压配电线路和数据传输线路中产生电磁感应的过电压。雷击电磁脉冲在电源传输线路和数据传输线路的各芯线中产生的浪涌电压和浪涌电流是同相位的，且只含有直流和耦次谐波分量。2、3地电位的干扰发射场信息设备通常为取得一个基准电位（或称参考电位）而进行接地，该接地点称为接地基准点（或称参考点）。如果在发射场一个分布式网络中用金属数据总线连接着几个智能化系统，每个系统

8、都分别取得一个参考地的话，在这些参考地之间以及这些参考地与电源变压器中性点的工作地之间，就可能由于单相接地短路电流或电磁感应所引起的，在接地连接线及其与钢筋之间所形成的接地环路中产生感应电流而出现电位差，导致信息设备运行混乱、出错、死机，甚至毁机事故。其次，发射场建筑物的防雷装置一旦接闪，雷电流流经防雷引下线、接地装置时产生的电压