機場導航臺站雷電防護技術

田沿平，周 鵬，劉云飛

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東青島 266041）

機場導航臺站雷電防護技術

田沿平，周 鵬，劉云飛

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，山東青島 266041）

由于機場導航臺站架設位置的特殊性，對導航臺戰(zhàn)的雷電防護能力提出了越來越高的要求，結合導航臺站的特點介紹雷電防護的原則、方法，并根據這些方法以及導航臺站的具體環(huán)境提出了對導航臺站進行雷電防護的措施，提高防雷效果。

天線防雷；導航臺站；雷電防護

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.78

0 引言

隨著海軍航空兵的迅猛發(fā)展，導航系統(tǒng)的高新技術裝備越來越多，機場導航臺站大部分建在比較高或者空曠的地方，受雷擊的概率很高。導航系統(tǒng)是對電磁脈沖很敏感的電子系統(tǒng)，裝備對防護雷電能力的要求更高。

1 雷電防護的原則

防雷與防洪的基本原則類似。防洪主要是通過將洪水引入大海，讓大海來消耗其能量，最終達到減災的目的。防護雷擊也是采用疏導的方式，讓雷電流通過相應的通道進入大地，將其能量消散，達到防雷效果。其次，防雷工程必須按照國家的防雷規(guī)范實施。最后，雷擊有偶然性，防護工程無法保證物體完全不受到雷擊，依據什么標準來建設，需要綜合各方面的原因。幅值很大的雷電流出現的概率低，而且電子設備更新?lián)Q代快，如果都按大雷電流的標準建設，必然造成資源的浪費。需要在建設過程中考慮經濟因素，以得到必要的防雷效果。

2 雷電防護的方法

（1）接閃。讓在一定范圍內的閃電能量按照人為設計的通道泄放到大地中去。地面通信臺站的安全程度取決于能不能利用有效的接閃裝置，將捕獲的電能，納入預先設計的對地泄放途徑之中。避雷針是一種主動式接閃裝置，功能是把閃電電流引導入大地。避雷線和避雷帶是在避雷針基礎上發(fā)展起來的避雷裝置。避雷針是最首要、最基本的防雷裝置。

（2）均壓。接閃裝置在捕獲雷電時，引下線立即升至很高電位，會對防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導體產生旁側閃絡，并使其電位升高，進而對人員和設備構成危害。為減少閃絡危險，較簡單的辦法是采用均壓環(huán)，將處于地電位的導體等電位連接起來，一直到接地裝置。

被保護區(qū)域內的金屬設施，電器裝置和電子設備，如果與防雷系統(tǒng)的導體，特別是接閃裝置的距離達不到規(guī)定的安全要求，應用較粗的導線把它們與防雷系統(tǒng)進行等電位連接。這樣，在閃電電流通過時，被保護區(qū)域內的所有設施立即形成一個“等電位島”，保證導電部件之間不產生有害的電位差，不發(fā)生旁側閃絡放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產生的反擊。

（3）接地。讓已納入防雷系統(tǒng)的閃電能量泄放入大地，良好的接地才能有效地降低引下線上的電壓，避免發(fā)生反擊。

（4）分流。在一切從室外來的導線(包括電力電源線、電話線、信號線、天線的饋線等)與接地線之間并聯(lián)一種適當的避雷器。當直擊雷或感應雷在線路上產生的過電壓波沿著導線進入室內或設備時，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，將閃電電流分流入地。分流是現代防雷技術發(fā)展的重點，是防護各種電氣電子設備的關鍵措施。

（5）屏蔽。用金屬網、箔、殼、管等導體把需要保護的對象包圍起來，阻隔閃電的脈沖電磁場從空間入侵的通道。屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對電子設備影響的最有效方法。

3 導航臺站的雷電防護措施

3.1 直擊雷的防護

直擊雷對于導航臺站的危害非常大，當雷電擊中導航臺時，巨大的能量在瞬間釋放，產生大量的熱，受擊物體可以在瞬間融化或爆炸。直擊雷還可以在空氣中形成電磁脈沖干擾設備，并且在周邊的設備和線路中產生過電壓損壞設備。為了避免這些危害，通常采用接閃器將可能出現的直擊雷通過引下線接引到地面?，F階段導航臺站預防直擊雷，一定要注意避雷針、避雷網和避雷帶的組合使用。鑒于導航臺站大多是平房，建議在屋頂架設避雷針并鋪設避雷網，沿墻角布設引下線，在臺站周圍安置避雷帶。

3.2 感應雷的防護

資料顯示，雷害損失的80%以上來源于感應雷。相對于直擊雷，感應雷的發(fā)生概率更大，所以感應雷的防護是防雷重點。

感應雷的防護措施主要有等電位連接、屏蔽和加裝浪涌保護器。等電位連接是分擔強電流和消除強電壓差的主要手段，可分防雷等電位連接和電氣安全等電位連接。屏蔽可以阻擋、衰減甚至消除雷電感應的干擾。設置機房屏蔽、設備或部件屏蔽以及導線屏蔽等，將減小因雷電通過電磁耦合感應到設備上來的過電壓、過電流所引起的雷電電磁脈沖。為減少電磁干擾的感應效應，應對線路采取屏蔽措施。浪涌保護器起等電位連接作用，選型是指在不同的防雷區(qū)內，按照雷擊電磁脈沖的強度和等電位連接點的位置，決定位于該區(qū)域內的電子設備采用何種浪涌保護器，實現與共用接地體等電位聯(lián)結。

3.3 天線防雷

對導航天線產生威脅的主要是直擊雷，針對不同的導航天線，需要采用不同的防直擊雷措施。某些裝備的天線防護較為簡單，只需在天線附近架設避雷針即可，但避雷針與天線的距離要固定在3 m左右，高度根據天線的高度計算得到，應位于兩天線側面，不得影響天線信號的發(fā)射。此外，避雷針需要和建筑物進行等電位連接，支撐架可以采用玻璃鋼材料，在不對信息傳輸產生干擾的條件下，強度得到提高 。

天線很高且范圍較大的裝備，可以采用避雷線進行防護，由于天線通常距離導航臺機房很遠，建議采用獨立的引下線和接地裝置。

某些裝備的天線防護較為特殊，采用避雷針防護會產生遮擋，影響信號質量。這類天線的防雷，可以通過在信號傳輸線上安裝避雷器來解決，避雷器需要與建筑物等電位連接。

3.4 信號系統(tǒng)防雷

信號系統(tǒng)的防雷重點是傳輸線路的保護，當導航臺站進行數據傳輸時，需要采取以下防護措施。

（1）電纜傳輸。線纜要使用屏蔽電纜或穿金屬管埋地引入。線纜與調制解調器之間需安裝浪涌保護器。

（2）光纖傳輸。需要把光纜里的金屬加強筋與光纖盒可靠連接并接地。全塑光纖不考慮防雷問題。

（3）無線傳輸。傳輸設備的天饋線應穿金屬管屏蔽接地引入，天饋線的兩端都要安裝浪涌保護器。

4 結語

隨著高新技術的快速發(fā)展，對裝備防雷技術的要求將越來越高，因此如何根據導航臺站的環(huán)境特點、裝備的技術要求提高雷電防護能力將是未來研究的重點，只有提高了導航臺站的防雷能力，才能夠確保裝備完好正常的工作。

［1］李維紅，任國全，李冬偉，等.地面機動裝備雷電防護工程［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2014.

［2］李景祿.現代防雷技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2009.

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〔編輯 李 波〕