淺析民航通信系統(tǒng)中的防雷與接地

摘 要：隨著科技的發(fā)展，大規(guī)模的集成電路技術(shù)被廣泛應(yīng)用于民航通信系統(tǒng)中，而這類設(shè)備的內(nèi)部工作電壓通常都不是很高，雷擊通常都會產(chǎn)生巨大的電壓，對我們的設(shè)備造成損害，因此防雷保護的重要性就愈加凸顯，而系統(tǒng)科學(xué)的接地可以有效的防止雷擊，可以保證我們的設(shè)備正常運行。

關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng)；防雷；接地

引言

隨著民航事業(yè)的不斷發(fā)展，航班量的持續(xù)快速增加，近年來通信設(shè)備也逐漸增多，為了提高通信設(shè)備的可靠性和安全性，解決雷擊危害帶給我們的困擾，我們就需要對雷擊產(chǎn)生的原因和特點有一定的了解，而系統(tǒng)科學(xué)的接地，不僅可以有效的防止雷擊的發(fā)生，還能改善通信系統(tǒng)信號的質(zhì)量，我們要充分認識防雷與接地在通信系統(tǒng)中的作用。

1 雷擊的幾種形式

雷擊有以下三種形式：直擊雷，感應(yīng)雷和球形雷，在雷雨天氣，直擊雷和感應(yīng)雷較常出現(xiàn)，球星雷則比較少見。

1.1 直擊雷

直擊雷是帶電云層與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機械力等一系列的破壞作用。直擊雷會在極短的時間釋放巨大的能量，破壞性很強。

1.2 感應(yīng)雷

感應(yīng)雷分為兩種情況。一種情況是靜電感應(yīng)，當(dāng)雷云來臨時地面上的一切物體，尤其是導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)，都聚集起大量的與雷電極性相反的束縛電荷，在雷云對地或?qū)α硪焕自崎W擊放電后，云中的電荷就變成了自由電荷，從而產(chǎn)生出很高的靜電電壓（感應(yīng)電壓）。

另一種情況是電磁感應(yīng)，在雷電閃擊時，由于雷電流的變化率大而在雷電流的通道附近就形成了一個很強的感應(yīng)電磁場，對建筑物內(nèi)的電子設(shè)備造成干擾、破壞。

1.3 球形雷

球狀雷俗稱滾地雷，閃電的一種，通常都在雷暴之下發(fā)生，就是一個呈圓球形的閃電球，一般很少遇見。

2 通信系統(tǒng)的雷電防護

通信系統(tǒng)中設(shè)備遭受雷擊主要的影響就是過壓過流危害，而通信設(shè)備的硬件集中化程度很高，一旦設(shè)備的電壓或者電流超過額定值，就會對設(shè)備造成損害。通常避免設(shè)備遭受雷擊的方法有四種：一是疏導(dǎo)；二是隔離；三是等位；四是中和。具體的防護措施有以下兩種。

2.1 外部防護

外部防護主要采用避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)等避雷裝置和接地裝置來加以防護。其主要原理為當(dāng)雷電放電接近地面時，此時地面的電磁場會因雷電而發(fā)生畸變現(xiàn)象，并在避雷針頂部形成局部電場強度畸變，以影響雷電先導(dǎo)入電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針放電，再通過接地引下線、接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護的建筑物免受雷擊。通常情況下，安裝避雷針和接地裝置都有各自的嚴(yán)格的要求，而采用避雷針是防止直擊雷最有效的方法之一。目前，幾乎所有的民航塔臺頂和設(shè)備機房樓頂都安裝避雷桿和避雷針，就是為了防護可能隨時到來的雷擊災(zāi)害。

2.2 內(nèi)部防護

內(nèi)部防護主要是為了防止感應(yīng)雷，主要分為三部分：電源部分的防護、信號部分的防護、接地處理。在民航通信系統(tǒng)中，精密的設(shè)備以及UPS前端通常會對地加裝避雷器，目的就是用分流的方法將雷電過電壓能量分流疏導(dǎo)至大地，從而達到保護的目的。

3 接地的意義及分類

所謂“接地”，就是為了工作或保護的目的，將電氣設(shè)備或者通信設(shè)備中的接地端子，通過接地裝置與大氣做良好的電氣連接，并將該部位的電荷注入大地，以降低危險電壓和防止電磁干擾。設(shè)備之所以會遭受雷擊，很大程度上主要是設(shè)備或者系統(tǒng)的接地不完善引起的，接地是內(nèi)部防護的重要組成。下面簡單介紹一下接地系統(tǒng)的組成和接地方式。

3.1 接地系統(tǒng)的組成

接地是通過接地裝置實現(xiàn)的，接地裝置是接地線和接地極的總和。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地極。接地線是指電氣裝置、設(shè)施的接地端子與接地極連接用的金屬導(dǎo)電部分。

3.2 接地方式

接地方式主要可分為保護接地和系統(tǒng)接地。保護接地是使設(shè)備機殼與大地等電位，以避免機殼帶電影響人身及設(shè)備安全，如屏蔽地、機殼地、防雷地等；系統(tǒng)接地是為系統(tǒng)各個部分提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位，如模擬信號地、數(shù)字信號地等。下面是幾種常用的接地方式。

3.2.1 保護接地

所謂保護接地，指電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地。

3.2.2 工作接地

工作接地是為了滿足電力系統(tǒng)運行需要的接地。正常情況下流過工作接地極的電流是幾安至幾十安的不平衡電流，但在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，則會有高達數(shù)十千安的短路電流流過接地極，短路電流的持續(xù)時間不長，一般為0.5秒左右。

3.2.3 防雷接地

防雷接地是為了消除過電壓危險影響的接地，例如避雷針、避雷線和避雷器的接地。防雷接地只是在雷電沖擊的作用下才會有電流流過接地裝置，雷電流值可達數(shù)十至數(shù)百千安，持續(xù)時間為幾十微秒。

3.2.4 屏蔽接地

屏蔽接地的目的是將電磁干擾波引入大地，抑制外來電磁干擾對通信電子設(shè)備的影響，同時也可以減小電子通信設(shè)備的干擾影響到其他電子設(shè)備。

3.2.5 信號接地

為保證信號具有穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位而設(shè)置的接地，例如檢測微小電流、電壓和放電損耗等電氣參數(shù)的接地。

4 結(jié)束語

在民航通信系統(tǒng)中，接地技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個設(shè)備，在甚高頻和高頻通信系統(tǒng)中，屏蔽接地、防雷接地和信號接地等都是必不可少的，在一定程度上，設(shè)備接地性能的良好與否不僅決定了話音信號質(zhì)量的好壞，而且還關(guān)系著設(shè)備與維護人員的安全，所以，我們在實際工作中，一定要牢記防雷與接地的重要性，并且做好防雷裝置的巡視檢查，避免雷擊災(zāi)害的發(fā)生。

參考文獻

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作者簡介：閆磊，男，助理工程師，主要研究方向：甚高頻通信系統(tǒng)。