雷达导航站的浪涌防护

2015-03-07祝仲义

科技传播 2015年10期

关键词：浪涌防护

祝仲义，袁　森

1.民航江西空管分局上饶导航台，江西上饶　334000 2.江西省机场集团公司赣州机场分公司，江西赣州　341000

雷达导航站的浪涌防护

祝仲义1，袁森2

1.民航江西空管分局上饶导航台，江西上饶334000 2.江西省机场集团公司赣州机场分公司，江西赣州341000

摘要现代雷达导航台站一般处于高山山顶端，极易受到雷电浪涌的侵袭，做好此类台站的浪涌防护对于雷达导航设备的保护具有重要意义。本文从浪涌的特性分析入手，介绍了各种浪涌的产生方式，针对浪涌的来源进而提出供配电浪涌防护、信号传输浪涌防护以及浪涌的综合防护方法。

关键词雷达导航站；浪涌；防护

0　引言

根据雷达导航站的选址要求，此类台站必须处于高山山顶这种地势最高处，因而极易遭受雷电的侵袭。现代化民航通信导航监视设备精密微电子化和集成化程度高，设备自身抵御浪涌电压和电流的能力又先天不足，当台站附近遭受直接雷或临近区域有雷电活动时，线路过电压、静电等产生的浪涌会通过电源、通信线路、各种金属管道以及空间辐射等途径，危害台站内设备的正常工作。如果不能进行有效的防护，浪涌过电压会给设备系统带来难以估计的损害，因此加强对雷达导航台站的浪涌防护具有重要意义。

1　浪涌的特性

浪涌是电网上突发的瞬间过电压，在几十微秒的时间内幅度可以达到数千伏。浪涌电压是现代电网上最常见的电能质量问题之一，对信息设备造成了严重的威胁。浪涌包括浪涌冲击、电流冲击和功率冲击，可分为由雷击引起的浪涌以及电气系统内部产生的操作浪涌。出现在建筑物内的浪涌从近kV到几十kV，如不加以限制和防护会引起设备的误动作，引起电源设备和与电源连接的各种硬件设备的损坏造成严重的经济损失，而且会在微电子芯片中留下潜伏性的隐患最终使设备运行不稳定并让其老化加速。

2　浪涌的产生

浪涌的来源主要分为外部原因和内部原因两种，外部原因就是指的是雷电浪涌，内部主要是电网或者设备操作过电压引起的。

在雷击形成时，强大的雷电流及其产生的雷电电磁脉冲通过感应、耦合和感应等方式在台站内的电子系统中产生各种瞬时过电压，这种过电压会在电源线或信号线中传输，成而形成了雷电浪涌。

操作过电压主要是来自电线路的断开闭合的转换操作、感性容性储能负载的切换以及负载设备的频繁启动，此外还有大型电力系统负荷突变引起的操作过电压。

3　浪涌的防护

在充分了解了浪涌的特性及其产生路径的基础上，对浪涌侵入的各个通道进行有针对性的防护才能有效地保护雷达导航设备的安全。对于浪涌防护的基本要求是在系统没有浪涌干扰时不影响设备的正常运行，当经受浪涌侵袭时能将浪涌抑制在可接受范围以确保设备能够安全运行。根据雷达导航设备及此类台站的结构特点以及浪涌的传输路径，可以将设备的浪涌防护分为三个部份：供配电系统的防护、信号传输系统的防护和设备的综合防护。

3.1供配电系统的防护

从高压架空电力线杆引入台站的高压电力线应采用铠装电缆穿镀锌钢管全程埋地进入台站变压器机房，根据规范要求埋地长度要不小于200米且镀锌钢管做好接地。从变压器机房进入设备机房的低压电力线缆采用铠装电缆并穿镀锌钢管埋地，埋地长度不小于15米且深度大于70厘米。

机房内的配电一般采用TN-C-S系统，应安装多级SPD进行防护，雷电保护等级为特级宜安装四级SPD，各级SPD之间要做好能量配合。各SPD安装方式如图1所示。

3.2 信号传输系统的浪涌保护

进入台站的通信线缆宜采用金属护套电缆且用做好接地的镀锌钢管埋地进入，采用光缆传输时，光缆金属芯也应做好接地。所有缆线在总配线架或分线盒处加装信号SPD，信号SPD的选择应满足雷达导航设备对信号传输速率、带宽、阻抗及插入损耗的要求，接口方式与设备要求匹配。对于承载矢量信息的天馈线如DVOR中央天线和边带天线，在安装SPD的同时确保不会影响发射信号的相位。

3.3 浪涌的综合防护

浪涌除了通过电源和信号通道侵害设备外，还会通过其他途径对台站产生危害，就必须采用分流、屏蔽、接地和等电位连接等措施。通过这些综合防护措施将外部浪涌抑制得最小。

在台站的最高处通过设置必要的接闪器引下线接地装置将直击雷电流尽快地引入大地使之不流入保护装置和电子设备。一般在雷达天线顶部设置不少于三支接闪器或者设置架空避雷线，接闪器的高度和布局应按滚球法计算使雷达天线及相关设施全覆盖。同时确保接闪器和避雷线的设置不影响信号的辐射。

通导雷达设备采用大量的微电子元件，极易受到浪涌侵袭，利用屏蔽体来阻挡或者抑制电磁脉冲的能量传播是一种十分有效的措施。一般采用在机房外部设置屏蔽层、合理敷设线缆路径及线缆屏蔽等。充分利用机房建筑的自然金属部件构成屏蔽，同时采用磁屏蔽率较高的细密铁栅格或铁板对机房实施三维屏蔽，各金属外壳与防雷接地装置良好连接。

良好的接地能让雷电流顺利的流入大地，良好的接地才能有效的泄放雷电流，不让雷电浪涌对设备产生破坏作用，根据GB50057-2012建筑物防雷设计规范的要求，台站的接地系统一般采用共用接地系统。一般情况下，接地电阻不应大于4欧姆。

为了彻底消除雷电浪涌引起的电势差，还必须进行等电位连接。信号线与电源线的屏蔽外壳与进入机房的各种金属管道应连接在一起，各个防雷区的界面外也要进行局部等电位联接，各个等电位联接带与台站的防雷接地系统连接形成电气上的整体，以避免产生雷击电势差。

台站机房一般采用M型等电位连接方法，室内的各金属组件和直流地、防静电接地、SPD接地、交流地等各类接地均以最短的距离连接到等电位连接带上。