民用导航设备防雷方案初探

2011-02-18张云帆民航内蒙古空管分局010070

中国科技信息 2011年13期

关键词：避雷针屏蔽雷电

张云帆民航内蒙古空管分局 010070

民用导航设备防雷方案初探

张云帆民航内蒙古空管分局 010070

导航设备大部分位于偏僻地带,常常是雷击光临的对象。本文对于民用导航设备 DVORDME的防止雷击采取的措施如：拦截闪电、均压、分流、屏蔽、接地和电涌保护进行详细论述，愿本文为从事民航导航工作人员提供帮助。

雷电危害；防雷措施；日常维护

引言

导航设备在民用航空系统中起着非常重要的作用，它主要为飞机提供相对于导航台的方向、距离等信息。随着科学技术的飞跃发展，导航设备集成化、小型化、高速化的水平不断提高，这就必然导致了导航设备的耐过压、耐过流和抗雷电电磁脉冲的能力越来越低，再者导航台站大部分位于远离市中心较远的开阔地，有的航路导航台更是在郊区或农村，因此它们常常是雷击光临的对象。导航设备雷电灾害的频繁发生，直接影响到导航设备的正常运行，严重威胁到飞机安全飞行，因此导航设备的防雷就显得十分重要。民航内蒙古空管分局对所管辖的导航台站进行大规模防雷改造，到目前为止取得了非常好的效果，未发生一起雷击设备事件，愿通过本文和大家一起分享与交流。

一、雷电的危害

雷电流也是一种电流，它具有电流的一切效应，不同的只是它在短时间以脉冲的形式通过强大的电流，尤其是直击雷，它的峰值有几千安，甚至几百千安。它的峰值时间非常短，正是这种情况，使雷电流具有特殊的破坏作用。例如：雷电流热效应的破坏作用、雷电流电动力效应的破坏作用、雷电静电感应、电磁感应的破坏作用和雷电的反击和引入高电位等等。

二、防雷改造的设计方案

现代防雷技术强调“整体防护、综合治理、层层设防”。防雷工程设计是一项综合性的系统工程，所采取的技术也是多方面的。任何单一的防护措施，其效果都是有限的。综合防雷系统包括直击雷保护（外部防护系统）和雷击电磁脉冲的防护（内部防护系统）。下面以民用导航中全向信标机（D V O R）、测距机（D M E）设备以及相应的机房为例，具体说明一下防止雷击所采取的具体措施。

1、拦截闪电

拦截闪电是防雷的第一道防线，拦截闪电即拦截直击雷，而后把闪电传导入地。为了使电力设施、建筑物及其内部设施免受雷击的伤害，采取避雷针、避雷线、避雷带和避雷网是防护直击雷的最好方法。

对于雷电保护等级为特级的导航设施DVORDME来说，接闪器的保护范围按滚球半径30米计算，避雷网（带）的网格尺寸不宜大于5m×5m或6m×4m且避雷网应沿屋角、房脊、屋檐和檐角等易受到雷击的部位相互连接。全向信标（D V O R）台宜在地面架设三支避雷针接闪，避雷针应该沿着放射网（天线阵）均匀分布；D V O R与测距机（D M E）合装时，D M E天线应该在避雷针保护范围。D V O R监控天线背对DVOR天线方向架设一支避雷针，避雷针与天线的水平距离不宜小于3米。在距DVOR监控天线支撑杆3米远架设一支TLS－Y100优化避雷针，避雷针支撑采取镀锌钢管支撑，避雷针主针高1米，支撑杆高12米。DVOR监控天线的金属支撑杆应该在地下与避雷针接地作可靠的焊接。

2、均压

均压亦称作“均衡连接”或“等电位连接”，就是把所有导体相互良好的导电性连接，并与接地系统连接，使得系统各个部位不产生电位差。具体做法为：在室外围绕DVOR/DME机房作环形接地装置，水平接地体采用40×3mm热镀锌扁钢，深埋0.7米，垂直接地体采用Ф25×2.5cm铜包钢接地极，垂直接地体之间使用TGS-M002平板型石墨接地模块。DVOR/DME机房防静电地板下采用30×3mm紫铜排围绕机房墙壁四周作环形等电位体连接,电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地、安全接地、防雷器(SPD)接地端均采取多股铜电缆以最短距离和等电位体连接带连接，使机房内所有的设备处于等电位体状态，等电位体再与接地连接起来。

3、分流

避雷器是现代防雷技术迅猛发展的重点，也是防御各种电气、电子设备免遭雷击的关键措施。将雷电流的能量向大地泻放过程中应该符合多层次原则。层次性就是按照所划分的防雷区对雷电能量分级泻放，尽可能多、尽可能将多余的能量在引入信息系统之前泻放入地。在外部防雷时，利用避雷针、避雷线、避雷带和避雷网等将雷电流沿引下线安全地流入大地，防止雷电直接击在建筑物和设备上。但是由于雷电流过电压能量很大，单一的措施或一道防线都无法消除雷电过电压的侵害，必须采取多级保护措施才能将侵入的雷电过电压限制在设备所能承受的范围之内。

4、屏蔽

用金属网或管子等导体把需要保护对象包围起来，把闪电的电磁脉冲从空间入侵的通道全部阻断，使得闪电无缝可钻。屏蔽是导航设备防雷电感应的重要措施之一。进入通信导航监视设备的低压电力电缆应该采取铠装电缆或敷设在首尾电气贯通的金属管内埋地引入，铠装层或金属管两端就近接地，埋地深度不应该小于0.7米，雷电防护为特级的通信导航监视设备电缆应该全程埋地。DVOR监控天线到机房的埋地电缆应该扣装50×50的金属线缆槽进行屏蔽。

5、接地

接地是防雷中最基础、最重要的一环，是排泄直击雷和雷电电磁干扰的最有效手段之一。防雷接地的目的就是把雷电流通过接地体向大地泄放，从而保护建筑物、人员和设备的安全。当雷击发生时，地网电位被抬高，与汇流排相连的设备外壳的电位也随之升高，如果接地电阻通过高雷电流不能迅速的流入大地，那么进入设备的低电位与机架或地线之间的高电位存在很高的电位差而发生反击放电，从而使设备损坏。通信导航监视设备的防雷接地宜采取公共接地，接地电阻应该小于4Ω。

6、电涌保护器（SPD）

SPD是对带电线路的一种等电位连接方式，对进入机房的所有电缆都必须安装SPD，并使S P D之间进行能量匹配。S P D必须是多级的，应该按照“多级保护、分级泄防、降低残压”的要求。S P D在电路中具体的要求，许多书中都有详细介绍，在这不必叙述。