民用導航設備防雷方案初探

張云帆 民航內蒙古空管分局 010070

民用導航設備防雷方案初探

張云帆 民航內蒙古空管分局 010070

導航設備大部分位于偏僻地帶,常常是雷擊光臨的對象。本文對于民用導航設備 DVORDME的防止雷擊采取的措施如：攔截閃電、均壓、分流、屏蔽、接地和電涌保護進行詳細論述，愿本文為從事民航導航工作人員提供幫助。

雷電危害；防雷措施；日常維護

引言

導航設備在民用航空系統中起著非常重要的作用，它主要為飛機提供相對于導航臺的方向、距離等信息。隨著科學技術的飛躍發展，導航設備集成化、小型化、高速化的水平不斷提高，這就必然導致了導航設備的耐過壓、耐過流和抗雷電電磁脈沖的能力越來越低，再者導航臺站大部分位于遠離市中心較遠的開闊地，有的航路導航臺更是在郊區或農村，因此它們常常是雷擊光臨的對象。導航設備雷電災害的頻繁發生，直接影響到導航設備的正常運行，嚴重威脅到飛機安全飛行，因此導航設備的防雷就顯得十分重要。民航內蒙古空管分局對所管轄的導航臺站進行大規模防雷改造，到目前為止取得了非常好的效果，未發生一起雷擊設備事件，愿通過本文和大家一起分享與交流。

一、雷電的危害

雷電流也是一種電流，它具有電流的一切效應，不同的只是它在短時間以脈沖的形式通過強大的電流，尤其是直擊雷，它的峰值有幾千安，甚至幾百千安。它的峰值時間非常短，正是這種情況，使雷電流具有特殊的破壞作用。例如：雷電流熱效應的破壞作用、雷電流電動力效應的破壞作用、雷電靜電感應、電磁感應的破壞作用和雷電的反擊和引入高電位等等。

二、防雷改造的設計方案

現代防雷技術強調“整體防護、綜合治理、層層設防”。防雷工程設計是一項綜合性的系統工程，所采取的技術也是多方面的。任何單一的防護措施，其效果都是有限的。綜合防雷系統包括直擊雷保護（外部防護系統）和雷擊電磁脈沖的防護（內部防護系統）。下面以民用導航中全向信標機（D V O R）、測距機（D M E）設備以及相應的機房為例，具體說明一下防止雷擊所采取的具體措施。

1、攔截閃電

攔截閃電是防雷的第一道防線，攔截閃電即攔截直擊雷，而后把閃電傳導入地。為了使電力設施、建筑物及其內部設施免受雷擊的傷害，采取避雷針、避雷線、避雷帶和避雷網是防護直擊雷的最好方法。

對于雷電保護等級為特級的導航設施DVORDME來說，接閃器的保護范圍按滾球半徑30米計算，避雷網（帶）的網格尺寸不宜大于5m×5m或6m×4m且避雷網應沿屋角、房脊、屋檐和檐角等易受到雷擊的部位相互連接。全向信標（D V O R）臺宜在地面架設三支避雷針接閃，避雷針應該沿著放射網（天線陣）均勻分布；D V O R與測距機（D M E）合裝時，D M E天線應該在避雷針保護范圍。D V O R監控天線背對DVOR天線方向架設一支避雷針，避雷針與天線的水平距離不宜小于3米。在距DVOR監控天線支撐桿3米遠架設一支TLS－Y100優化避雷針，避雷針支撐采取鍍鋅鋼管支撐，避雷針主針高1米，支撐桿高12米。DVOR監控天線的金屬支撐桿應該在地下與避雷針接地作可靠的焊接。

2、均壓

均壓亦稱作“均衡連接”或“等電位連接”，就是把所有導體相互良好的導電性連接，并與接地系統連接，使得系統各個部位不產生電位差。具體做法為：在室外圍繞DVOR/DME機房作環形接地裝置，水平接地體采用40×3mm熱鍍鋅扁鋼，深埋0.7米，垂直接地體采用Ф25×2.5cm銅包鋼接地極，垂直接地體之間使用TGS-M002平板型石墨接地模塊。DVOR/DME機房防靜電地板下采用30×3mm紫銅排圍繞機房墻壁四周作環形等電位體連接,電氣和電子設備的金屬外殼、機柜、機架、金屬管、槽、屏蔽線纜外層、信息設備防靜電接地、安全接地、防雷器(SPD)接地端均采取多股銅電纜以最短距離和等電位體連接帶連接，使機房內所有的設備處于等電位體狀態，等電位體再與接地連接起來。

3、分流

避雷器是現代防雷技術迅猛發展的重點，也是防御各種電氣、電子設備免遭雷擊的關鍵措施。將雷電流的能量向大地瀉放過程中應該符合多層次原則。層次性就是按照所劃分的防雷區對雷電能量分級瀉放，盡可能多、盡可能將多余的能量在引入信息系統之前瀉放入地。在外部防雷時，利用避雷針、避雷線、避雷帶和避雷網等將雷電流沿引下線安全地流入大地，防止雷電直接擊在建筑物和設備上。但是由于雷電流過電壓能量很大，單一的措施或一道防線都無法消除雷電過電壓的侵害，必須采取多級保護措施才能將侵入的雷電過電壓限制在設備所能承受的范圍之內。

4、屏蔽

用金屬網或管子等導體把需要保護對象包圍起來，把閃電的電磁脈沖從空間入侵的通道全部阻斷，使得閃電無縫可鉆。屏蔽是導航設備防雷電感應的重要措施之一。進入通信導航監視設備的低壓電力電纜應該采取鎧裝電纜或敷設在首尾電氣貫通的金屬管內埋地引入，鎧裝層或金屬管兩端就近接地，埋地深度不應該小于0.7米，雷電防護為特級的通信導航監視設備電纜應該全程埋地。DVOR監控天線到機房的埋地電纜應該扣裝50×50的金屬線纜槽進行屏蔽。

5、接地

接地是防雷中最基礎、最重要的一環，是排泄直擊雷和雷電電磁干擾的最有效手段之一。防雷接地的目的就是把雷電流通過接地體向大地泄放，從而保護建筑物、人員和設備的安全。當雷擊發生時，地網電位被抬高，與匯流排相連的設備外殼的電位也隨之升高，如果接地電阻通過高雷電流不能迅速的流入大地，那么進入設備的低電位與機架或地線之間的高電位存在很高的電位差而發生反擊放電，從而使設備損壞。通信導航監視設備的防雷接地宜采取公共接地，接地電阻應該小于4Ω。

6、電涌保護器（SPD）

SPD是對帶電線路的一種等電位連接方式，對進入機房的所有電纜都必須安裝SPD，并使S P D之間進行能量匹配。S P D必須是多級的，應該按照“多級保護、分級泄防、降低殘壓”的要求。S P D在電路中具體的要求，許多書中都有詳細介紹，在這不必敘述。

三、日常維護

民用導航設備取得良好的防雷效果不但與前期精心的設計和嚴密施工有關，而且和日常維護有著很大的關系。在日常工作維護中要做到以下幾點：

1.防雷裝置的定期維護應該至少一年一次，每年雷雨季節來臨之前應該進行一次全面維護。

2.檢查避雷針、避雷帶(網)、桿塔和引下線的腐蝕及其損壞情況，必要時進行相應的處理。

3.檢查內部和外部防雷裝置的電氣連接性，若發現連接不良或銹蝕，應該及時處理。

4.檢查各類的SPD的性能是否劣化，應該及時處理。

5.測試接地裝置的接地電阻阻值，在每次進行檢查后，應該做好記錄，不合格應該及時整改。

四、結束語

雷電防護是一項綜合性的系統工程，所采取的技術也是多方面的，本文對于部分導航設備的防雷措施進行介紹。 我們不可能完全杜絕雷擊事件的發生，但是只要前期精心的設計和嚴密施工以及一絲不茍的日常維護，就可以盡量避免雷擊事件的發生。

[1]建筑物防雷設計規范.GB50057-94

[2]民用航空通訊導航監視設施防雷技術規范

[3]吳薛紅，廖德利.防雷與接地技術.北京：化學工業出版社.2008，2-3

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.13.067