民航設(shè)施防雷淺析

王 霜，姜領(lǐng)軍

（民航吉林空管分局，吉林　130039）

民航機(jī)場(chǎng)由于占地面積大，對(duì)凈空又有嚴(yán)格的要求，一般都修建在開闊地帶，其導(dǎo)航臺(tái)站、氣象設(shè)施等也有其場(chǎng)地要求，周圍不能出現(xiàn)遮蔽物，因此增加了遭到雷電襲擊的可能性，而這些設(shè)施內(nèi)的精密電子設(shè)備對(duì)電壓變化很敏感，容易因雷擊遭到破壞，嚴(yán)重影響飛行安全，因此，在臺(tái)站選址及設(shè)計(jì)時(shí)，既要重視對(duì)建筑物的直擊雷防護(hù)，又要加強(qiáng)對(duì)內(nèi)部設(shè)備的感應(yīng)雷和雷電電磁脈沖防護(hù)，才能起到全面可靠的防護(hù)作用。

1　雷擊危害及形成原因

直擊雷、感應(yīng)雷和雷電電磁脈沖都能對(duì)建筑及內(nèi)部設(shè)施等造成危害。

直擊雷在強(qiáng)大的電流泄放時(shí)，會(huì)造成地電位的急劇變化，導(dǎo)致高電位引入設(shè)備，對(duì)設(shè)備、人員的危害程度極大。

而感應(yīng)雷的危害在于，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)，甚至?xí)斐尚酒谰眯該p壞。當(dāng)直擊雷落到輸電線或附近時(shí)，會(huì)在輸電線路上形成瞬時(shí)電壓，并可通過配電線路進(jìn)入用電設(shè)施，對(duì)用電設(shè)施造成沖擊。電網(wǎng)中采取的防雷措施不能完全消除這種瞬時(shí)電壓，這部分電壓雖然幅值較低，但對(duì)含有大規(guī)模集成電路的精密設(shè)備威脅巨大。

雷電電磁脈沖，是雷擊時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大閃電流及其電磁場(chǎng)。它的感應(yīng)范圍很大，對(duì)電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響設(shè)備正常使用。雷電電磁脈沖主要在這幾種情況下產(chǎn)生：防雷裝置接閃產(chǎn)生強(qiáng)大瞬間雷電流時(shí)，天空中雷電波的電磁輻射，架空線路上感應(yīng)到的因雷擊產(chǎn)生的電磁波。

2　防雷工作的探討

2.1　防雷設(shè)計(jì)

防御雷電電磁脈沖干擾的理想防雷設(shè)計(jì)方案是法拉第籠，也就是籠式避雷網(wǎng)。一般建筑物的金屬結(jié)構(gòu)物遍及整個(gè)建筑物的屋頂及墻體各處，將這些鋼材連接起來，就形成了法拉第籠，從而對(duì)內(nèi)部的電子設(shè)備進(jìn)行電磁屏蔽。

從建筑物的結(jié)構(gòu)要求可以知道，鋼筋混凝土柱內(nèi)的鋼筋等部件多在外墻，當(dāng)雷電落下時(shí)，雷電流需經(jīng)這些鋼筋流到接地裝置上，所以外墻處的電流密度大，電磁場(chǎng)強(qiáng)。所以，建筑物內(nèi)的供電及通信主干線纜不應(yīng)靠近外墻，最好設(shè)置在建筑物的中心部位。對(duì)于敏感設(shè)備，為了進(jìn)一步減少電磁干擾，其供電線纜可以穿金屬管保護(hù)，其信號(hào)線纜可采用雙層屏蔽電纜，或同軸電纜，并對(duì)電源加裝電涌保護(hù)器。

2.2　線纜入戶方式

在220/380V供電系統(tǒng)中，應(yīng)采用三相五線制，接地（PE）線和中性（N）線分開，PE線應(yīng)與接地連接。供電線纜、信號(hào)線纜等采用埋地的方式入戶，絕對(duì)不能采用“飛線”方式入戶，因?yàn)椤帮w線”會(huì)導(dǎo)致雷電電磁波順著該金屬線路直接進(jìn)入設(shè)備，造成設(shè)備損壞。線纜應(yīng)穿金屬管入戶，金屬管兩端接地，入戶后，在合適位置加裝浪涌保護(hù)器。

信號(hào)線纜最好使用光纜。

2.3　室外設(shè)施防護(hù)

導(dǎo)航、氣象設(shè)備設(shè)施的收發(fā)天線、監(jiān)控裝置、航空障礙燈等都必須安置在室外無遮蔽的空曠區(qū)域，遭雷擊或電磁感應(yīng)的幾率很高，這又將導(dǎo)致與之相連的設(shè)備損壞，因此，必須重視此類設(shè)施的防雷。首先，按照防雷技術(shù)規(guī)范進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，優(yōu)化避雷針的高度、布局等，確保此類設(shè)施在LPZOB保護(hù)區(qū)內(nèi)，減少和避免其遭受雷電直接襲擊，安裝在雷擊高發(fā)區(qū)的槍式攝像頭，可以考慮安裝半封閉、接地良好的金屬罩。此類設(shè)施的電纜線，入戶后就近安裝匹配的B級(jí)浪涌保護(hù)器。氣象觀測(cè)、導(dǎo)航、照明燈桿等都應(yīng)采用這種方法保護(hù)。

2.4　接地方式

電子設(shè)備的工作接地應(yīng)采用單點(diǎn)接地系統(tǒng)，在整個(gè)建筑物內(nèi)應(yīng)為樹干式結(jié)線布置。工作接地均應(yīng)直接接到單點(diǎn)接地板上，不得形成環(huán)路。單點(diǎn)接地系統(tǒng)不應(yīng)與用作防雷引下線的柱子平行，以防強(qiáng)磁場(chǎng)干擾。在利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋作屏蔽時(shí)，必須將防雷接地、電源的工作接地、各種裝置的外殼、鐵管外皮和電子設(shè)備的工作接地都統(tǒng)一接到建筑物的基礎(chǔ)上或室外接地裝置上。為了避免雜散電流，單點(diǎn)接地系統(tǒng)必須采用絕緣線，其主接地板必須置于建筑物的最底層且直接與基礎(chǔ)或室外接地裝置連接。綜合共用接地電阻的阻值，應(yīng)采用各接地設(shè)施對(duì)接地電阻要求的最小值。

對(duì)于導(dǎo)航臺(tái)站等獨(dú)立建筑，在選址時(shí)應(yīng)充分考慮土壤電阻率及土壤結(jié)構(gòu)，如果臺(tái)站建在了土壤電阻率很高的地方，要滿足接地電阻的要求是很難的，就算增加施工預(yù)算、提高建造成本，也不一定能達(dá)到理想的效果。而如果接地電阻達(dá)不到要求，坐落在開闊地帶的臺(tái)站將變成雷擊的重災(zāi)區(qū)，避雷針只能引雷、接閃，卻無法將接到的雷電釋放到大地，不可避免地將會(huì)對(duì)設(shè)備、人員造成嚴(yán)重危害。

3　結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)民航處于高速發(fā)展階段，各地區(qū)都有新建、擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)的情況，配套的通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、氣象設(shè)備也都在同步新建和更新，由于電子技術(shù)的發(fā)展，這些電子設(shè)備的集成化程度越來越高，而在同等雷擊強(qiáng)度的情況下，集成度更高的電子設(shè)備更容易遭到破壞，因此，應(yīng)提前考慮建筑物和設(shè)備的防雷，保障設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定。

[1]李朝陽(yáng)，李小鵬，李忠，陳甫，肖宇，李子冀，徐崇浩，徐志敏.民用航空通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施防雷技術(shù)規(guī)范（MH/T 4020-2006）.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2016.