雷達(dá)導(dǎo)航站的浪涌防護(hù)

祝仲義，袁　森

1.民航江西空管分局上饒導(dǎo)航臺(tái)，江西上饒　334000 2.江西省機(jī)場集團(tuán)公司贛州機(jī)場分公司，江西贛州　341000

雷達(dá)導(dǎo)航站的浪涌防護(hù)

祝仲義1，袁森2

1.民航江西空管分局上饒導(dǎo)航臺(tái)，江西上饒334000 2.江西省機(jī)場集團(tuán)公司贛州機(jī)場分公司，江西贛州341000

摘要現(xiàn)代雷達(dá)導(dǎo)航臺(tái)站一般處于高山山頂端，極易受到雷電浪涌的侵襲，做好此類臺(tái)站的浪涌防護(hù)對(duì)于雷達(dá)導(dǎo)航設(shè)備的保護(hù)具有重要意義。本文從浪涌的特性分析入手，介紹了各種浪涌的產(chǎn)生方式，針對(duì)浪涌的來源進(jìn)而提出供配電浪涌防護(hù)、信號(hào)傳輸浪涌防護(hù)以及浪涌的綜合防護(hù)方法。

關(guān)鍵詞雷達(dá)導(dǎo)航站；浪涌；防護(hù)

0　引言

根據(jù)雷達(dá)導(dǎo)航站的選址要求，此類臺(tái)站必須處于高山山頂這種地勢(shì)最高處，因而極易遭受雷電的侵襲。現(xiàn)代化民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備精密微電子化和集成化程度高，設(shè)備自身抵御浪涌電壓和電流的能力又先天不足，當(dāng)臺(tái)站附近遭受直接雷或臨近區(qū)域有雷電活動(dòng)時(shí)，線路過電壓、靜電等產(chǎn)生的浪涌會(huì)通過電源、通信線路、各種金屬管道以及空間輻射等途徑，危害臺(tái)站內(nèi)設(shè)備的正常工作。如果不能進(jìn)行有效的防護(hù)，浪涌過電壓會(huì)給設(shè)備系統(tǒng)帶來難以估計(jì)的損害，因此加強(qiáng)對(duì)雷達(dá)導(dǎo)航臺(tái)站的浪涌防護(hù)具有重要意義。

1　浪涌的特性

浪涌是電網(wǎng)上突發(fā)的瞬間過電壓，在幾十微秒的時(shí)間內(nèi)幅度可以達(dá)到數(shù)千伏。浪涌電壓是現(xiàn)代電網(wǎng)上最常見的電能質(zhì)量問題之一，對(duì)信息設(shè)備造成了嚴(yán)重的威脅。浪涌包括浪涌沖擊、電流沖擊和功率沖擊，可分為由雷擊引起的浪涌以及電氣系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的操作浪涌。出現(xiàn)在建筑物內(nèi)的浪涌從近kV到幾十kV，如不加以限制和防護(hù)會(huì)引起設(shè)備的誤動(dòng)作，引起電源設(shè)備和與電源連接的各種硬件設(shè)備的損壞造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)在微電子芯片中留下潛伏性的隱患最終使設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定并讓其老化加速。

2　浪涌的產(chǎn)生

浪涌的來源主要分為外部原因和內(nèi)部原因兩種，外部原因就是指的是雷電浪涌，內(nèi)部主要是電網(wǎng)或者設(shè)備操作過電壓引起的。

在雷擊形成時(shí)，強(qiáng)大的雷電流及其產(chǎn)生的雷電電磁脈沖通過感應(yīng)、耦合和感應(yīng)等方式在臺(tái)站內(nèi)的電子系統(tǒng)中產(chǎn)生各種瞬時(shí)過電壓，這種過電壓會(huì)在電源線或信號(hào)線中傳輸，成而形成了雷電浪涌。

操作過電壓主要是來自電線路的斷開閉合的轉(zhuǎn)換操作、感性容性儲(chǔ)能負(fù)載的切換以及負(fù)載設(shè)備的頻繁啟動(dòng)，此外還有大型電力系統(tǒng)負(fù)荷突變引起的操作過電壓。

3　浪涌的防護(hù)

在充分了解了浪涌的特性及其產(chǎn)生路徑的基礎(chǔ)上，對(duì)浪涌侵入的各個(gè)通道進(jìn)行有針對(duì)性的防護(hù)才能有效地保護(hù)雷達(dá)導(dǎo)航設(shè)備的安全。對(duì)于浪涌防護(hù)的基本要求是在系統(tǒng)沒有浪涌干擾時(shí)不影響設(shè)備的正常運(yùn)行，當(dāng)經(jīng)受浪涌侵襲時(shí)能將浪涌抑制在可接受范圍以確保設(shè)備能夠安全運(yùn)行。根據(jù)雷達(dá)導(dǎo)航設(shè)備及此類臺(tái)站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及浪涌的傳輸路徑，可以將設(shè)備的浪涌防護(hù)分為三個(gè)部份：供配電系統(tǒng)的防護(hù)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)的防護(hù)和設(shè)備的綜合防護(hù)。

3.1供配電系統(tǒng)的防護(hù)

從高壓架空電力線桿引入臺(tái)站的高壓電力線應(yīng)采用鎧裝電纜穿鍍鋅鋼管全程埋地進(jìn)入臺(tái)站變壓器機(jī)房，根據(jù)規(guī)范要求埋地長度要不小于200米且鍍鋅鋼管做好接地。從變壓器機(jī)房進(jìn)入設(shè)備機(jī)房的低壓電力線纜采用鎧裝電纜并穿鍍鋅鋼管埋地，埋地長度不小于15米且深度大于70厘米。

機(jī)房內(nèi)的配電一般采用TN-C-S系統(tǒng)，應(yīng)安裝多級(jí)SPD進(jìn)行防護(hù)，雷電保護(hù)等級(jí)為特級(jí)宜安裝四級(jí)SPD，各級(jí)SPD之間要做好能量配合。各SPD安裝方式如圖1所示。

3.2 信號(hào)傳輸系統(tǒng)的浪涌保護(hù)

進(jìn)入臺(tái)站的通信線纜宜采用金屬護(hù)套電纜且用做好接地的鍍鋅鋼管埋地進(jìn)入，采用光纜傳輸時(shí)，光纜金屬芯也應(yīng)做好接地。所有纜線在總配線架或分線盒處加裝信號(hào)SPD，信號(hào)SPD的選擇應(yīng)滿足雷達(dá)導(dǎo)航設(shè)備對(duì)信號(hào)傳輸速率、帶寬、阻抗及插入損耗的要求，接口方式與設(shè)備要求匹配。對(duì)于承載矢量信息的天饋線如DVOR中央天線和邊帶天線，在安裝SPD的同時(shí)確保不會(huì)影響發(fā)射信號(hào)的相位。

3.3 浪涌的綜合防護(hù)

浪涌除了通過電源和信號(hào)通道侵害設(shè)備外，還會(huì)通過其他途徑對(duì)臺(tái)站產(chǎn)生危害，就必須采用分流、屏蔽、接地和等電位連接等措施。通過這些綜合防護(hù)措施將外部浪涌抑制得最小。

在臺(tái)站的最高處通過設(shè)置必要的接閃器引下線接地裝置將直擊雷電流盡快地引入大地使之不流入保護(hù)裝置和電子設(shè)備。一般在雷達(dá)天線頂部設(shè)置不少于三支接閃器或者設(shè)置架空避雷線，接閃器的高度和布局應(yīng)按滾球法計(jì)算使雷達(dá)天線及相關(guān)設(shè)施全覆蓋。同時(shí)確保接閃器和避雷線的設(shè)置不影響信號(hào)的輻射。

通導(dǎo)雷達(dá)設(shè)備采用大量的微電子元件，極易受到浪涌侵襲，利用屏蔽體來阻擋或者抑制電磁脈沖的能量傳播是一種十分有效的措施。一般采用在機(jī)房外部設(shè)置屏蔽層、合理敷設(shè)線纜路徑及線纜屏蔽等。充分利用機(jī)房建筑的自然金屬部件構(gòu)成屏蔽，同時(shí)采用磁屏蔽率較高的細(xì)密鐵柵格或鐵板對(duì)機(jī)房實(shí)施三維屏蔽，各金屬外殼與防雷接地裝置良好連接。

良好的接地能讓雷電流順利的流入大地，良好的接地才能有效的泄放雷電流，不讓雷電浪涌對(duì)設(shè)備產(chǎn)生破壞作用，根據(jù)GB50057-2012建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，臺(tái)站的接地系統(tǒng)一般采用共用接地系統(tǒng)。一般情況下，接地電阻不應(yīng)大于4歐姆。

為了徹底消除雷電浪涌引起的電勢(shì)差，還必須進(jìn)行等電位連接。信號(hào)線與電源線的屏蔽外殼與進(jìn)入機(jī)房的各種金屬管道應(yīng)連接在一起，各個(gè)防雷區(qū)的界面外也要進(jìn)行局部等電位聯(lián)接，各個(gè)等電位聯(lián)接帶與臺(tái)站的防雷接地系統(tǒng)連接形成電氣上的整體，以避免產(chǎn)生雷擊電勢(shì)差。

臺(tái)站機(jī)房一般采用M型等電位連接方法，室內(nèi)的各金屬組件和直流地、防靜電接地、SPD接地、交流地等各類接地均以最短的距離連接到等電位連接帶上。

4　結(jié)論

浪涌對(duì)于電子信息設(shè)備具有很大的危害性，尤其是對(duì)于采用精密電子元件的雷達(dá)導(dǎo)航設(shè)備來說，最好浪涌的防護(hù)具有重要意義。我們只有對(duì)浪涌做到正確認(rèn)識(shí)、全面分析、綜合治理、層層設(shè)防，最終通過綜合運(yùn)用分流、屏蔽、等電位聯(lián)接和接地等各項(xiàng)技術(shù)，才能構(gòu)成一個(gè)完整的防護(hù)體系，從而將浪涌的危害降到最低。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘穎，王祿靜，華福剛，等.雷電浪涌的產(chǎn)生及其防護(hù)對(duì)策[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2012（17）.

[2]張強(qiáng)，王寧，高志，等.民航空中交通管制設(shè)施雷電防護(hù)的特點(diǎn)[J].環(huán)境技術(shù)，2014（2）.

[3]MH/T4020-2006民用航空通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施防雷技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB50057-2012建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

中圖分類號(hào)TN95

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2015）139-0112-02