机场导航台站雷电防护技术

2017-04-09田沿平刘云飞

设备管理与维修 2017年5期

关键词：电磁脉冲浪涌避雷针

田沿平，周鹏，刘云飞

（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛 266041）

机场导航台站雷电防护技术

田沿平，周鹏，刘云飞

（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛 266041）

由于机场导航台站架设位置的特殊性，对导航台战的雷电防护能力提出了越来越高的要求，结合导航台站的特点介绍雷电防护的原则、方法，并根据这些方法以及导航台站的具体环境提出了对导航台站进行雷电防护的措施，提高防雷效果。

天线防雷；导航台站；雷电防护

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.78

0 引言

随着海军航空兵的迅猛发展，导航系统的高新技术装备越来越多，机场导航台站大部分建在比较高或者空旷的地方，受雷击的概率很高。导航系统是对电磁脉冲很敏感的电子系统，装备对防护雷电能力的要求更高。

1 雷电防护的原则

防雷与防洪的基本原则类似。防洪主要是通过将洪水引入大海，让大海来消耗其能量，最终达到减灾的目的。防护雷击也是采用疏导的方式，让雷电流通过相应的通道进入大地，将其能量消散，达到防雷效果。其次，防雷工程必须按照国家的防雷规范实施。最后，雷击有偶然性，防护工程无法保证物体完全不受到雷击，依据什么标准来建设，需要综合各方面的原因。幅值很大的雷电流出现的概率低，而且电子设备更新换代快，如果都按大雷电流的标准建设，必然造成资源的浪费。需要在建设过程中考虑经济因素，以得到必要的防雷效果。

2 雷电防护的方法

（1）接闪。让在一定范围内的闪电能量按照人为设计的通道泄放到大地中去。地面通信台站的安全程度取决于能不能利用有效的接闪装置，将捕获的电能，纳入预先设计的对地泄放途径之中。避雷针是一种主动式接闪装置，功能是把闪电电流引导入大地。避雷线和避雷带是在避雷针基础上发展起来的避雷装置。避雷针是最首要、最基本的防雷装置。

（2）均压。接闪装置在捕获雷电时，引下线立即升至很高电位，会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络，并使其电位升高，进而对人员和设备构成危害。为减少闪络危险，较简单的办法是采用均压环，将处于地电位的导体等电位连接起来，一直到接地装置。

被保护区域内的金属设施，电器装置和电子设备，如果与防雷系统的导体，特别是接闪装置的距离达不到规定的安全要求，应用较粗的导线把它们与防雷系统进行等电位连接。这样，在闪电电流通过时，被保护区域内的所有设施立即形成一个“等电位岛”，保证导电部件之间不产生有害的电位差，不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击。

（3）接地。让已纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下线上的电压，避免发生反击。

（4）分流。在一切从室外来的导线(包括电力电源线、电话线、信号线、天线的馈线等)与接地线之间并联一种适当的避雷器。当直击雷或感应雷在线路上产生的过电压波沿着导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然降到低值，近于短路状态，将闪电电流分流入地。分流是现代防雷技术发展的重点，是防护各种电气电子设备的关键措施。

（5）屏蔽。用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来，阻隔闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道。屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。

3 导航台站的雷电防护措施

3.1 直击雷的防护

直击雷对于导航台站的危害非常大，当雷电击中导航台时，巨大的能量在瞬间释放，产生大量的热，受击物体可以在瞬间融化或爆炸。直击雷还可以在空气中形成电磁脉冲干扰设备，并且在周边的设备和线路中产生过电压损坏设备。为了避免这些危害，通常采用接闪器将可能出现的直击雷通过引下线接引到地面。现阶段导航台站预防直击雷，一定要注意避雷针、避雷网和避雷带的组合使用。鉴于导航台站大多是平房，建议在屋顶架设避雷针并铺设避雷网，沿墙角布设引下线，在台站周围安置避雷带。

3.2 感应雷的防护

资料显示，雷害损失的80%以上来源于感应雷。相对于直击雷，感应雷的发生概率更大，所以感应雷的防护是防雷重点。

感应雷的防护措施主要有等电位连接、屏蔽和加装浪涌保护器。等电位连接是分担强电流和消除强电压差的主要手段，可分防雷等电位连接和电气安全等电位连接。屏蔽可以阻挡、衰减甚至消除雷电感应的干扰。设置机房屏蔽、设备或部件屏蔽以及导线屏蔽等，将减小因雷电通过电磁耦合感应到设备上来的过电压、过电流所引起的雷电电磁脉冲。为减少电磁干扰的感应效应，应对线路采取屏蔽措施。浪涌保护器起等电位连接作用，选型是指在不同的防雷区内，按照雷击电磁脉冲的强度和等电位连接点的位置，决定位于该区域内的电子设备采用何种浪涌保护器，实现与共用接地体等电位联结。

3.3 天线防雷

对导航天线产生威胁的主要是直击雷，针对不同的导航天线，需要采用不同的防直击雷措施。某些装备的天线防护较为简单，只需在天线附近架设避雷针即可，但避雷针与天线的距离要固定在3 m左右，高度根据天线的高度计算得到，应位于两天线侧面，不得影响天线信号的发射。此外，避雷针需要和建筑物进行等电位连接，支撑架可以采用玻璃钢材料，在不对信息传输产生干扰的条件下，强度得到提高。

天线很高且范围较大的装备，可以采用避雷线进行防护，由于天线通常距离导航台机房很远，建议采用独立的引下线和接地装置。

某些装备的天线防护较为特殊，采用避雷针防护会产生遮挡，影响信号质量。这类天线的防雷，可以通过在信号传输线上安装避雷器来解决，避雷器需要与建筑物等电位连接。