民航空管通信設(shè)備中防雷工作的探討

張婷婷

摘 要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微電子技術(shù)、半導(dǎo)體集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到民航通信設(shè)備中。應(yīng)用這些技術(shù)后，通信設(shè)備的抗過電壓能力變得比較差，對(duì)電磁脈沖（EMP）也極為敏感，一旦發(fā)生雷擊，就會(huì)損壞設(shè)備，進(jìn)而直接影響飛行安全，造成嚴(yán)重的后果。由此可知，防雷保護(hù)工作是非常重要的。因此，在工作過程中，要采用先進(jìn)、可靠、實(shí)用的防雷措施保證通信設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：民航空管；通信設(shè)備；防雷工作；抗過電壓

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.082

1 雷的產(chǎn)生及其危害

雷電是自然界中的一種天氣現(xiàn)象，它多出現(xiàn)在積雨云中。積雨云會(huì)隨著溫度和氣流的變化不停地運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過程中摩擦生電，形成帶電荷的云層——有些云層帶有正電荷，有些云層帶有負(fù)電荷。靜電感應(yīng)的存在會(huì)使云層下的建筑物、樹木等帶有不同電荷的雷云，當(dāng)它們與大地凸出物接近時(shí)，一旦電場(chǎng)超過25～30 kV/cm，將產(chǎn)生激烈的放電現(xiàn)象。由于放電時(shí)的溫度高達(dá)2 000 ℃，空氣受熱會(huì)急劇膨脹，進(jìn)而發(fā)出類似爆炸的轟鳴聲。

目前，還沒有方法消除或阻止雷擊放電。在沒有任何屏蔽和浪涌保護(hù)的情況下，雷擊電流會(huì)對(duì)供電回路或控制回路產(chǎn)生高達(dá)26.4 kV（57.1 kV）的感應(yīng)浪涌電壓，進(jìn)而損壞電氣設(shè)備。對(duì)于信號(hào)、數(shù)據(jù)線路，7.92 V（17.8 V）和33 V（72 V）的感應(yīng)浪涌電壓會(huì)干擾相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行，損壞微電子設(shè)備。因此，相關(guān)部門將雷電災(zāi)害認(rèn)定為電子時(shí)代的首要災(zāi)害。

2 雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的是采用合理的防護(hù)措施降低風(fēng)險(xiǎn)，并將其控制在風(fēng)險(xiǎn)容限值（RT）之下。

2.1 雷電防護(hù)的必要性

在實(shí)際工作中，可以根據(jù)R=∑RX確定雷電防護(hù)的必要性。其中，RX=NX×PX×LX，而相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)可分為RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW和RZ。當(dāng)R>RT時(shí)，必須要采取相應(yīng)的雷電防護(hù)措施，使R

2.2 雷電防護(hù)經(jīng)濟(jì)的合理性

當(dāng)CRL+CPM

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是雷擊防護(hù)系統(tǒng)（LPS）、SPD設(shè)計(jì)選擇的量化和優(yōu)選的依據(jù)，同時(shí)，它也為不采取雷電防護(hù)措施提供了依據(jù)。

3 民航空管通信設(shè)備防雷措施分析

3.1 外部防護(hù)措施

外部防護(hù)措施是指截獲擊向建筑物的直擊雷（包括側(cè)擊雷），把雷電流從雷擊點(diǎn)引到地面，并將其泄放入大地。在此過程中，要求不引起熱和機(jī)械損害，不產(chǎn)生危險(xiǎn)火花引發(fā)火災(zāi)和爆炸。因此，要在建筑物上接入接閃器，保護(hù)由桿、線、網(wǎng)和自然部件組成的防雷設(shè)備。另外，要把相應(yīng)的接閃器與引下線相接，但是，引下線的數(shù)量要與避雷針的數(shù)量相等。在施工過程中，要平直、舒展地鋪設(shè)引下線，保證其橫截面積，同時(shí)，它也要與各類電線保持一定的距離。接地是保護(hù)通信設(shè)備最重要的一項(xiàng)防雷措施。接地裝置的接地電阻值應(yīng)根據(jù)防雷接地、交流工作接地、安全保護(hù)接地和相關(guān)設(shè)備要求的工作接地的最小值來確定。一般情況下，接地電阻不應(yīng)大于4 Ω。雷擊防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置情況如圖1所示。

3.2 內(nèi)部防護(hù)措施

內(nèi)部防護(hù)措施是對(duì)外部防護(hù)措施的補(bǔ)充，它能進(jìn)一步完善雷電防護(hù)系統(tǒng)。運(yùn)用內(nèi)部防雷技術(shù)時(shí)，要重點(diǎn)考慮空管通信設(shè)施內(nèi)部采用的防雷電措施。

3.2.1 電源避雷措施

在雷電天氣中，做好電源的保護(hù)工作至關(guān)重要。因?yàn)榇蟛糠治㈦娮釉O(shè)備遭受雷擊都是電源電壓過高造成的。目前，在實(shí)際工作中，主要是通過設(shè)置型號(hào)為DEHNRALL DR MOD49 255的電源避雷器來限制電流，防止出現(xiàn)電壓過高的情況。當(dāng)有雷電襲擊機(jī)房和天線桿塔時(shí)，會(huì)因?yàn)殡娏鬟^大或者過強(qiáng)的電磁場(chǎng)產(chǎn)生很高的電壓，進(jìn)而損壞微電子元件。當(dāng)輸入電源與地線之間并聯(lián)電源避雷器后，會(huì)限制電流峰值，有效避免電壓過高造成的危險(xiǎn)。

圖1 雷擊防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置

3.2.2 信號(hào)避雷措施

在雷電天氣中，要加強(qiáng)對(duì)信號(hào)傳輸體系的保護(hù)。在選擇通信設(shè)備的避雷方式時(shí)，要使用帶金屬護(hù)套的電纜或?qū)⑵浞胖迷谑孜藏炌ǖ慕饘俟軆?nèi)埋在地下?，F(xiàn)階段，針對(duì)這種情況，可在通信電纜和總配線架上安裝型號(hào)為RARE SU -10TEL的SPD（浪涌保護(hù)器）避雷模塊，在中心機(jī)房轉(zhuǎn)報(bào)系統(tǒng)的外線上串接型號(hào)為雷安LAXR4508-12C的避雷器，在情報(bào)終端的環(huán)流盒上串接信號(hào)為BCT MODME24的避雷器。在此，信號(hào)的放電電流要小于3 kA。在做好接地工作的同時(shí)，要完成相應(yīng)的屏蔽接地工作。

3.2.3 天饋避雷措施

天饋系統(tǒng)作為電磁波進(jìn)出通信設(shè)備的接口，是現(xiàn)代通訊、雷達(dá)和導(dǎo)航等電子信息系統(tǒng)接收、發(fā)射空間電磁波最主要的裝備之一。當(dāng)在微波收發(fā)設(shè)備0衛(wèi)星地面設(shè)備室外功放射頻端口安裝SPD遇到困難時(shí)，可以將天饋線SPD安裝在中頻接口處。天饋系統(tǒng)的饋線、信號(hào)線和電源線應(yīng)用金屬管全程屏蔽。在具體工作中，要將天饋系統(tǒng)的饋線、信號(hào)線引入機(jī)房。對(duì)于雷電保護(hù)等級(jí)為特級(jí)的通信設(shè)施，應(yīng)安裝沖擊電流I不小于2.5 kA的SPD，并且當(dāng)線路能承受預(yù)期電涌時(shí)，可以將SPD安裝在受保護(hù)設(shè)備處。當(dāng)傳輸線受到雷電感應(yīng)時(shí)，雷電流會(huì)通過天饋線避雷器支路泄放到大地，并通過電壓保持系統(tǒng)將雷電控制在設(shè)備允許的電壓范圍內(nèi)，從而保證設(shè)備的使用安全。

3.2.4 屏蔽措施

屏蔽就是用金屬網(wǎng)把物體包起來，防止電磁波進(jìn)入。這是一種很常見的物理現(xiàn)象。因此，相關(guān)工作人員可以利用這個(gè)物理現(xiàn)象選擇相應(yīng)的屏蔽方法保護(hù)設(shè)備。屏蔽分為對(duì)線纜的屏蔽和對(duì)建筑物的屏蔽。在具體工作中，機(jī)房建筑物要使用金屬門，窗戶要安裝金屬網(wǎng)，即防雷窗。屏蔽和布線情況如圖2所示。

3.2.5 等電位連接

等電位連接主要針對(duì)的是金屬設(shè)備、金屬管件和與金屬材料相關(guān)的附屬線路。實(shí)行等電位連接后，可以縮減設(shè)備與設(shè)備之間的電位差，將整個(gè)系統(tǒng)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)中的所有設(shè)備具有相同的參考電位，沒有電位差。這樣，就可以更好地保護(hù)設(shè)備，規(guī)避雷電攻擊危害。等電位連接的基本方法如圖3所示。

圖2 屏蔽和布線

圖3 等電位連接的基本方法

4 管理和維護(hù)

防雷裝置投入使用后，要定期檢測(cè)。如果遇到雷電預(yù)警，要采用相應(yīng)的應(yīng)急處置方法。因此，在日常工作中，要積極整改、更新防護(hù)措施，將對(duì)防雷設(shè)施的維護(hù)納入日常工作中，并由熟悉雷電防護(hù)技術(shù)的人員負(fù)責(zé)管理。發(fā)生雷擊事故后，要及時(shí)調(diào)查、分析事故原因，評(píng)估雷電損失，進(jìn)行必要的整改，并按照有關(guān)程序通報(bào)相關(guān)信息。

防雷裝置至少要一年維護(hù)一次，每年雷雨季節(jié)來臨之前還要進(jìn)行一次全面的維護(hù)。具體的維護(hù)內(nèi)容包括檢查避雷針、避雷網(wǎng)桿塔和引下線的腐蝕、損傷情況；測(cè)試接地裝置的接地電阻值是否大于規(guī)定值；檢查內(nèi)部和外部防雷裝置的電氣連接性能是否完好；檢測(cè)各類SPD的性能是否劣化等。另外，當(dāng)防雷裝置受到雷擊后，要及時(shí)檢查、測(cè)試相關(guān)設(shè)備，并維修、更換受損的裝置或部件。

5 結(jié)束語

做好防雷工作能夠保障民航通信設(shè)備的安全，而通信設(shè)備在保障民航飛行安全方面發(fā)揮著非常重要的作用。雷電防護(hù)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)工程，因此，在選擇防雷措施時(shí)，必須要注重系統(tǒng)性和每個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)，要使防雷設(shè)施管理更加規(guī)范化、精細(xì)化，同時(shí)，還要加大對(duì)技術(shù)人員防雷業(yè)務(wù)的培訓(xùn)力度，提高防雷工作水平。由此可知，在日常工作中，要充分發(fā)揮防雷措施的作用，防范雷擊風(fēng)險(xiǎn)，降低空管設(shè)備、設(shè)施發(fā)生故障的概率，提高空管設(shè)備工作的可靠性和穩(wěn)定性，進(jìn)而保障民航的飛行安全。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕