民用導(dǎo)航設(shè)備防雷方案初探

張?jiān)品?民航內(nèi)蒙古空管分局 010070

民用導(dǎo)航設(shè)備防雷方案初探

張?jiān)品?民航內(nèi)蒙古空管分局 010070

導(dǎo)航設(shè)備大部分位于偏僻地帶,常常是雷擊光臨的對(duì)象。本文對(duì)于民用導(dǎo)航設(shè)備 DVORDME的防止雷擊采取的措施如：攔截閃電、均壓、分流、屏蔽、接地和電涌保護(hù)進(jìn)行詳細(xì)論述，愿本文為從事民航導(dǎo)航工作人員提供幫助。

雷電危害；防雷措施；日常維護(hù)

引言

導(dǎo)航設(shè)備在民用航空系統(tǒng)中起著非常重要的作用，它主要為飛機(jī)提供相對(duì)于導(dǎo)航臺(tái)的方向、距離等信息。隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，導(dǎo)航設(shè)備集成化、小型化、高速化的水平不斷提高，這就必然導(dǎo)致了導(dǎo)航設(shè)備的耐過壓、耐過流和抗雷電電磁脈沖的能力越來越低，再者導(dǎo)航臺(tái)站大部分位于遠(yuǎn)離市中心較遠(yuǎn)的開闊地，有的航路導(dǎo)航臺(tái)更是在郊區(qū)或農(nóng)村，因此它們常常是雷擊光臨的對(duì)象。導(dǎo)航設(shè)備雷電災(zāi)害的頻繁發(fā)生，直接影響到導(dǎo)航設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重威脅到飛機(jī)安全飛行，因此導(dǎo)航設(shè)備的防雷就顯得十分重要。民航內(nèi)蒙古空管分局對(duì)所管轄的導(dǎo)航臺(tái)站進(jìn)行大規(guī)模防雷改造，到目前為止取得了非常好的效果，未發(fā)生一起雷擊設(shè)備事件，愿通過本文和大家一起分享與交流。

一、雷電的危害

雷電流也是一種電流，它具有電流的一切效應(yīng)，不同的只是它在短時(shí)間以脈沖的形式通過強(qiáng)大的電流，尤其是直擊雷，它的峰值有幾千安，甚至幾百千安。它的峰值時(shí)間非常短，正是這種情況，使雷電流具有特殊的破壞作用。例如：雷電流熱效應(yīng)的破壞作用、雷電流電動(dòng)力效應(yīng)的破壞作用、雷電靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)的破壞作用和雷電的反擊和引入高電位等等。

二、防雷改造的設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)代防雷技術(shù)強(qiáng)調(diào)“整體防護(hù)、綜合治理、層層設(shè)防”。防雷工程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，所采取的技術(shù)也是多方面的。任何單一的防護(hù)措施，其效果都是有限的。綜合防雷系統(tǒng)包括直擊雷保護(hù)（外部防護(hù)系統(tǒng)）和雷擊電磁脈沖的防護(hù)（內(nèi)部防護(hù)系統(tǒng)）。下面以民用導(dǎo)航中全向信標(biāo)機(jī)（D V O R）、測(cè)距機(jī)（D M E）設(shè)備以及相應(yīng)的機(jī)房為例，具體說明一下防止雷擊所采取的具體措施。

1、攔截閃電

攔截閃電是防雷的第一道防線，攔截閃電即攔截直擊雷，而后把閃電傳導(dǎo)入地。為了使電力設(shè)施、建筑物及其內(nèi)部設(shè)施免受雷擊的傷害，采取避雷針、避雷線、避雷帶和避雷網(wǎng)是防護(hù)直擊雷的最好方法。

對(duì)于雷電保護(hù)等級(jí)為特級(jí)的導(dǎo)航設(shè)施DVORDME來說，接閃器的保護(hù)范圍按滾球半徑30米計(jì)算，避雷網(wǎng)（帶）的網(wǎng)格尺寸不宜大于5m×5m或6m×4m且避雷網(wǎng)應(yīng)沿屋角、房脊、屋檐和檐角等易受到雷擊的部位相互連接。全向信標(biāo)（D V O R）臺(tái)宜在地面架設(shè)三支避雷針接閃，避雷針應(yīng)該沿著放射網(wǎng)（天線陣）均勻分布；D V O R與測(cè)距機(jī)（D M E）合裝時(shí)，D M E天線應(yīng)該在避雷針保護(hù)范圍。D V O R監(jiān)控天線背對(duì)DVOR天線方向架設(shè)一支避雷針，避雷針與天線的水平距離不宜小于3米。在距DVOR監(jiān)控天線支撐桿3米遠(yuǎn)架設(shè)一支TLS－Y100優(yōu)化避雷針，避雷針支撐采取鍍鋅鋼管支撐，避雷針主針高1米，支撐桿高12米。DVOR監(jiān)控天線的金屬支撐桿應(yīng)該在地下與避雷針接地作可靠的焊接。

2、均壓

均壓亦稱作“均衡連接”或“等電位連接”，就是把所有導(dǎo)體相互良好的導(dǎo)電性連接，并與接地系統(tǒng)連接，使得系統(tǒng)各個(gè)部位不產(chǎn)生電位差。具體做法為：在室外圍繞DVOR/DME機(jī)房作環(huán)形接地裝置，水平接地體采用40×3mm熱鍍鋅扁鋼，深埋0.7米，垂直接地體采用Ф25×2.5cm銅包鋼接地極，垂直接地體之間使用TGS-M002平板型石墨接地模塊。DVOR/DME機(jī)房防靜電地板下采用30×3mm紫銅排圍繞機(jī)房墻壁四周作環(huán)形等電位體連接,電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、金屬管、槽、屏蔽線纜外層、信息設(shè)備防靜電接地、安全接地、防雷器(SPD)接地端均采取多股銅電纜以最短距離和等電位體連接帶連接，使機(jī)房?jī)?nèi)所有的設(shè)備處于等電位體狀態(tài)，等電位體再與接地連接起來。

3、分流

避雷器是現(xiàn)代防雷技術(shù)迅猛發(fā)展的重點(diǎn)，也是防御各種電氣、電子設(shè)備免遭雷擊的關(guān)鍵措施。將雷電流的能量向大地瀉放過程中應(yīng)該符合多層次原則。層次性就是按照所劃分的防雷區(qū)對(duì)雷電能量分級(jí)瀉放，盡可能多、盡可能將多余的能量在引入信息系統(tǒng)之前瀉放入地。在外部防雷時(shí)，利用避雷針、避雷線、避雷帶和避雷網(wǎng)等將雷電流沿引下線安全地流入大地，防止雷電直接擊在建筑物和設(shè)備上。但是由于雷電流過電壓能量很大，單一的措施或一道防線都無法消除雷電過電壓的侵害，必須采取多級(jí)保護(hù)措施才能將侵入的雷電過電壓限制在設(shè)備所能承受的范圍之內(nèi)。

4、屏蔽

用金屬網(wǎng)或管子等導(dǎo)體把需要保護(hù)對(duì)象包圍起來，把閃電的電磁脈沖從空間入侵的通道全部阻斷，使得閃電無縫可鉆。屏蔽是導(dǎo)航設(shè)備防雷電感應(yīng)的重要措施之一。進(jìn)入通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備的低壓電力電纜應(yīng)該采取鎧裝電纜或敷設(shè)在首尾電氣貫通的金屬管內(nèi)埋地引入，鎧裝層或金屬管兩端就近接地，埋地深度不應(yīng)該小于0.7米，雷電防護(hù)為特級(jí)的通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備電纜應(yīng)該全程埋地。DVOR監(jiān)控天線到機(jī)房的埋地電纜應(yīng)該扣裝50×50的金屬線纜槽進(jìn)行屏蔽。

5、接地

接地是防雷中最基礎(chǔ)、最重要的一環(huán)，是排泄直擊雷和雷電電磁干擾的最有效手段之一。防雷接地的目的就是把雷電流通過接地體向大地泄放，從而保護(hù)建筑物、人員和設(shè)備的安全。當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，地網(wǎng)電位被抬高，與匯流排相連的設(shè)備外殼的電位也隨之升高，如果接地電阻通過高雷電流不能迅速的流入大地，那么進(jìn)入設(shè)備的低電位與機(jī)架或地線之間的高電位存在很高的電位差而發(fā)生反擊放電，從而使設(shè)備損壞。通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備的防雷接地宜采取公共接地，接地電阻應(yīng)該小于4Ω。

6、電涌保護(hù)器（SPD）

SPD是對(duì)帶電線路的一種等電位連接方式，對(duì)進(jìn)入機(jī)房的所有電纜都必須安裝SPD，并使S P D之間進(jìn)行能量匹配。S P D必須是多級(jí)的，應(yīng)該按照“多級(jí)保護(hù)、分級(jí)泄防、降低殘壓”的要求。S P D在電路中具體的要求，許多書中都有詳細(xì)介紹，在這不必?cái)⑹觥?/p>

三、日常維護(hù)

民用導(dǎo)航設(shè)備取得良好的防雷效果不但與前期精心的設(shè)計(jì)和嚴(yán)密施工有關(guān)，而且和日常維護(hù)有著很大的關(guān)系。在日常工作維護(hù)中要做到以下幾點(diǎn)：

1.防雷裝置的定期維護(hù)應(yīng)該至少一年一次，每年雷雨季節(jié)來臨之前應(yīng)該進(jìn)行一次全面維護(hù)。

2.檢查避雷針、避雷帶(網(wǎng))、桿塔和引下線的腐蝕及其損壞情況，必要時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

3.檢查內(nèi)部和外部防雷裝置的電氣連接性，若發(fā)現(xiàn)連接不良或銹蝕，應(yīng)該及時(shí)處理。

4.檢查各類的SPD的性能是否劣化，應(yīng)該及時(shí)處理。

5.測(cè)試接地裝置的接地電阻阻值，在每次進(jìn)行檢查后，應(yīng)該做好記錄，不合格應(yīng)該及時(shí)整改。

四、結(jié)束語

雷電防護(hù)是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，所采取的技術(shù)也是多方面的，本文對(duì)于部分導(dǎo)航設(shè)備的防雷措施進(jìn)行介紹。 我們不可能完全杜絕雷擊事件的發(fā)生，但是只要前期精心的設(shè)計(jì)和嚴(yán)密施工以及一絲不茍的日常維護(hù)，就可以盡量避免雷擊事件的發(fā)生。

[1]建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范.GB50057-94

[2]民用航空通訊導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施防雷技術(shù)規(guī)范

[3]吳薛紅，廖德利.防雷與接地技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2008，2-3

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.13.067