雷達導航站的浪涌防護

祝仲義，袁　森

1.民航江西空管分局上饒導航臺，江西上饒　334000 2.江西省機場集團公司贛州機場分公司，江西贛州　341000

雷達導航站的浪涌防護

祝仲義1，袁森2

1.民航江西空管分局上饒導航臺，江西上饒334000 2.江西省機場集團公司贛州機場分公司，江西贛州341000

摘要現(xiàn)代雷達導航臺站一般處于高山山頂端，極易受到雷電浪涌的侵襲，做好此類臺站的浪涌防護對于雷達導航設(shè)備的保護具有重要意義。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，針對浪涌的來源進而提出供配電浪涌防護、信號傳輸浪涌防護以及浪涌的綜合防護方法。

關(guān)鍵詞雷達導航站；浪涌；防護

0　引言

根據(jù)雷達導航站的選址要求，此類臺站必須處于高山山頂這種地勢最高處，因而極易遭受雷電的侵襲。現(xiàn)代化民航通信導航監(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，當臺站附近遭受直接雷或臨近區(qū)域有雷電活動時，線路過電壓、靜電等產(chǎn)生的浪涌會通過電源、通信線路、各種金屬管道以及空間輻射等途徑，危害臺站內(nèi)設(shè)備的正常工作。如果不能進行有效的防護，浪涌過電壓會給設(shè)備系統(tǒng)帶來難以估計的損害，因此加強對雷達導航臺站的浪涌防護具有重要意義。

1　浪涌的特性

浪涌是電網(wǎng)上突發(fā)的瞬間過電壓，在幾十微秒的時間內(nèi)幅度可以達到數(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，對信息設(shè)備造成了嚴重的威脅。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會引起設(shè)備的誤動作，引起電源設(shè)備和與電源連接的各種硬件設(shè)備的損壞造成嚴重的經(jīng)濟損失，而且會在微電子芯片中留下潛伏性的隱患最終使設(shè)備運行不穩(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，強大的雷電流及其產(chǎn)生的雷電電磁脈沖通過感應、耦合和感應等方式在臺站內(nèi)的電子系統(tǒng)中產(chǎn)生各種瞬時過電壓，這種過電壓會在電源線或信號線中傳輸，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、感性容性儲能負載的切換以及負載設(shè)備的頻繁啟動，此外還有大型電力系統(tǒng)負荷突變引起的操作過電壓。

3　浪涌的防護

在充分了解了浪涌的特性及其產(chǎn)生路徑的基礎(chǔ)上，對浪涌侵入的各個通道進行有針對性的防護才能有效地保護雷達導航設(shè)備的安全。對于浪涌防護的基本要求是在系統(tǒng)沒有浪涌干擾時不影響設(shè)備的正常運行，當經(jīng)受浪涌侵襲時能將浪涌抑制在可接受范圍以確保設(shè)備能夠安全運行。根據(jù)雷達導航設(shè)備及此類臺站的結(jié)構(gòu)特點以及浪涌的傳輸路徑，可以將設(shè)備的浪涌防護分為三個部份：供配電系統(tǒng)的防護、信號傳輸系統(tǒng)的防護和設(shè)備的綜合防護。

3.1供配電系統(tǒng)的防護

從高壓架空電力線桿引入臺站的高壓電力線應采用鎧裝電纜穿鍍鋅鋼管全程埋地進入臺站變壓器機房，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。從變壓器機房進入設(shè)備機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。

機房內(nèi)的配電一般采用TN-C-S系統(tǒng)，應安裝多級SPD進行防護，雷電保護等級為特級宜安裝四級SPD，各級SPD之間要做好能量配合。各SPD安裝方式如圖1所示。

3.2 信號傳輸系統(tǒng)的浪涌保護

進入臺站的通信線纜宜采用金屬護套電纜且用做好接地的鍍鋅鋼管埋地進入，采用光纜傳輸時，光纜金屬芯也應做好接地。所有纜線在總配線架或分線盒處加裝信號SPD，信號SPD的選擇應滿足雷達導航設(shè)備對信號傳輸速率、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的同時確保不會影響發(fā)射信號的相位。

3.3 浪涌的綜合防護

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

在臺站的最高處通過設(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裝置和電子設(shè)備。一般在雷達天線頂部設(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按滾球法計算使雷達天線及相關(guān)設(shè)施全覆蓋。同時確保接閃器和避雷線的設(shè)置不影響信號的輻射。

通導雷達設(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。充分利用機房建筑的自然金屬部件構(gòu)成屏蔽，同時采用磁屏蔽率較高的細密鐵柵格或鐵板對機房實施三維屏蔽，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，不讓雷電浪涌對設(shè)備產(chǎn)生破壞作用，根據(jù)GB50057-2012建筑物防雷設(shè)計規(guī)范的要求，臺站的接地系統(tǒng)一般采用共用接地系統(tǒng)。一般情況下，接地電阻不應大于4歐姆。

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

臺站機房一般采用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

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

參考文獻

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中圖分類號TN95

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2015）139-0112-02