姜斌

摘 要：為提高機(jī)房防雷保護(hù)能力，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，通過分析雷擊原因，總結(jié)防雷策略及措施，得出了臺站機(jī)房雷電防護(hù)的工作要點(diǎn)。民航通信、導(dǎo)航臺站大多設(shè)置在較為空曠的地帶或山頂?shù)貛?，容易遭遇雷擊。通過對臺站機(jī)房防雷保護(hù)進(jìn)行介紹，總結(jié)出機(jī)房防雷的方法，以期為臺站機(jī)房雷電防護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞：通信導(dǎo)航系統(tǒng)；臺站機(jī)房；防雷保護(hù)；雷電電磁脈沖

中圖分類號：TM865 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.155

隨著國內(nèi)民用航空業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，飛行量連續(xù)、快速增長，設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險也不斷增加，安全風(fēng)險的防控需要不斷加強(qiáng)。而雷電危害是通信行業(yè)普遍存在的問題，對于處于高山的通信站，雷擊的問題更為突出。據(jù)統(tǒng)計，雷擊，尤其是感應(yīng)雷擊是破壞用電設(shè)備的主要因素。雷電是自然界的天氣現(xiàn)象，目前尚沒有辦法消除和阻止雷擊放電，危害最大的是對大地的放電。通信、導(dǎo)航、雷達(dá)和網(wǎng)絡(luò)普遍受到雷擊損害。雷電流和雷電電磁脈沖（LEMP）是伴隨存在的，在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換。雷電流和LEMP是雷擊產(chǎn)生危害的根本原因。正確選擇通信導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備的放置、屏蔽及可靠接地等方式，將對提高通信導(dǎo)航系統(tǒng)的抗雷能力，優(yōu)化系統(tǒng)的防雷水平將起到良好的作用。

1 雷電危害原因分析

通信導(dǎo)航設(shè)備遭遇的雷擊通常是多方面的，雷電通過設(shè)備室外單元接閃后，巨大的雷電流直接或通過進(jìn)入臺站機(jī)房的饋線、供電線路和信號線等感應(yīng)到設(shè)備上。雷電流對通信導(dǎo)航設(shè)備造成損壞的主要途徑有以下幾個：①直擊雷危害。強(qiáng)雷電流通過臺站建筑物金屬體與機(jī)房內(nèi)設(shè)備金屬體的電氣連接（接觸）直接流入設(shè)備內(nèi)部，造成設(shè)備損壞。②雷電擊中進(jìn)入臺站機(jī)房的供電線路和信號線。雷電流的電動力產(chǎn)生機(jī)械損害，雷電流在導(dǎo)體上的電阻熱、局部雷電流通過電阻耦合或電感耦合產(chǎn)生過電壓都可能會產(chǎn)生火災(zāi)，雷擊電磁脈沖產(chǎn)生過電壓，使電子系統(tǒng)損壞或失效。③雷電擊中機(jī)房和入戶線路的鄰近區(qū)域。主要是因?yàn)長EMP的雷電流或感應(yīng)電流對設(shè)備造成危害。④天線饋線引入雷電危害。雷電擊中設(shè)備天線或鐵塔時，雷電流將直接損壞設(shè)備。

2 機(jī)房防直擊雷處理方法及存在的問題

機(jī)房防直擊雷的具體做法有2種：①采用傳統(tǒng)富蘭克林避雷針固定在建筑高處。避雷針金屬基座與建筑物鋼結(jié)構(gòu)連接在一起，利用整個建筑物鋼結(jié)構(gòu)做雷電流引下線，將從避雷針接閃的雷電流引入地面。專門引下線導(dǎo)體電阻、電感與整個建筑物的鋼結(jié)構(gòu)相比要大得多，無論是計算，還是實(shí)際驗(yàn)證，都證明這種專門引下線對雷電流的分流效果甚微，幾乎所有的雷電流仍從建筑物鋼結(jié)構(gòu)下地網(wǎng)。這種避雷針很容易吸引雷電，增加雷電打在建筑物上的概率。②直接在建筑物上敷設(shè)避雷帶。避雷帶與建筑物鋼結(jié)構(gòu)相連。這種方法不主動引雷，而擊中避雷帶的雷電流也利用建筑物鋼結(jié)構(gòu)引下地面。

任何電器設(shè)備都存在絕緣與接地兩方面的具體要求。從防雷最基本思想來說，絕緣應(yīng)具有高度絕緣性，接地應(yīng)具有良好接地性。但在實(shí)際中經(jīng)常遇到在設(shè)備和線槽的絕緣和接地處理方面比較混亂。一個普遍現(xiàn)象是通信設(shè)備除了通過接地端子和地線排與地網(wǎng)有電氣連接外，還可能通過設(shè)備外殼和固定支撐架與鋼結(jié)構(gòu)有電氣連接?？梢哉f，在一定程度上導(dǎo)致內(nèi)部設(shè)備和纜線成為直擊雷電流下地的分支通路，很容易對一些電路板造成損害，從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。

3 設(shè)備防雷策略

設(shè)備雷擊保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成要素有接閃器、房屋避雷帶、引下線和接地系統(tǒng)，提高隔離、等電位處理等方面能力，各要素共同作用來驅(qū)散雷擊能量。

3.1 隔離

理想的防護(hù)應(yīng)將受保護(hù)目標(biāo)封閉在一個完善導(dǎo)電的適當(dāng)厚度的接地的連續(xù)的屏蔽體內(nèi)，且進(jìn)入建筑物的進(jìn)入點(diǎn)處和屏蔽體之間應(yīng)提供足夠的等電位連接。因而，能阻止雷擊電流和有關(guān)電磁場穿透受保護(hù)目標(biāo)，并能阻止電流的熱效應(yīng)和電動效應(yīng)損害，也能阻止火花和過壓對電氣及電子系統(tǒng)的險情。對機(jī)房內(nèi)的進(jìn)線、出線孔處采用截止波導(dǎo)裝置，也可用密閉金屬線槽和線管對布線進(jìn)行屏蔽。

3.2 LEMP要對浪涌和輻射的電磁場進(jìn)行防護(hù)

LEMP要對由雷電流和感應(yīng)電流形成的浪涌和輻射的電磁場進(jìn)行防護(hù)。合理布線，設(shè)備放置在電磁場強(qiáng)度最弱的地方；加裝SPD，設(shè)備之間等電位連接和接地，并拆除冗余的任何金屬管線。但防護(hù)只能達(dá)到接近理想狀態(tài)。因?yàn)樵趯?shí)踐中，建筑物和公共設(shè)施不可能完全封閉在連續(xù)的或足夠厚度的屏蔽體內(nèi)。在實(shí)際中，具體問題需具體分析。

3.3 均電壓等電位處理

對于臺站內(nèi)有可能遭受雷擊破壞的設(shè)備而言，實(shí)現(xiàn)防雷的根本手段是通過全部金屬物的接地實(shí)現(xiàn)等電位連接，即能直接接地的全部直接接地，不能直接接地的（電源線路、信號線路等），可通過避雷器來實(shí)現(xiàn)等電位連接。

4 設(shè)備接地系統(tǒng)

在整個防雷系統(tǒng)中，接地系統(tǒng)是基礎(chǔ)。只有在符合規(guī)范要求的地網(wǎng)基礎(chǔ)上，才能保證其他防雷措施最充分地發(fā)揮作用?；镜慕拥胤绞接行菭罱Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。最常用的是內(nèi)部星狀隔離連接網(wǎng)，它是指一個系統(tǒng)內(nèi)各個機(jī)架都引地線到機(jī)架的總地排式接地帶上。而機(jī)柜外殼對建筑物鋼結(jié)構(gòu)必須保證隔離、絕緣，機(jī)架之間不再建立其他的接地連接通道。

5 結(jié)束語

雷電對通信導(dǎo)航設(shè)備的危害是多方面的。本文主要對臺站機(jī)房設(shè)備雷擊原因、防雷策略及措施進(jìn)行了總結(jié)，目的是提供系統(tǒng)性的方法，來最大限度地降低由雷擊、電涌、靜電放電、電源失效可能導(dǎo)致的人身傷害，電磁干擾和對設(shè)施設(shè)備的損壞。設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)該有針對性地做好設(shè)備維護(hù)工作，從人、機(jī)、環(huán)、管等方面展開工作，認(rèn)真梳理，排查臺站機(jī)房各環(huán)節(jié)中是否存在防雷隱患，對防雷設(shè)計進(jìn)行全面、深入的研究，保證臺站機(jī)房防雷設(shè)施的可靠性和有效性，確保設(shè)備的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

〔編輯：劉曉芳〕