臺站機房防雷保護策略

姜斌

摘 要：為提高機房防雷保護能力，確保設備穩定運行，通過分析雷擊原因，總結防雷策略及措施，得出了臺站機房雷電防護的工作要點。民航通信、導航臺站大多設置在較為空曠的地帶或山頂地帶，容易遭遇雷擊。通過對臺站機房防雷保護進行介紹，總結出機房防雷的方法，以期為臺站機房雷電防護提供參考。

關鍵詞：通信導航系統；臺站機房；防雷保護；雷電電磁脈沖

中圖分類號：TM865 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.155

隨著國內民用航空業務的飛速發展，飛行量連續、快速增長，設備運行風險也不斷增加，安全風險的防控需要不斷加強。而雷電危害是通信行業普遍存在的問題，對于處于高山的通信站，雷擊的問題更為突出。據統計，雷擊，尤其是感應雷擊是破壞用電設備的主要因素。雷電是自然界的天氣現象，目前尚沒有辦法消除和阻止雷擊放電，危害最大的是對大地的放電。通信、導航、雷達和網絡普遍受到雷擊損害。雷電流和雷電電磁脈沖（LEMP）是伴隨存在的，在一定條件下可以互相轉換。雷電流和LEMP是雷擊產生危害的根本原因。正確選擇通信導航系統設備的放置、屏蔽及可靠接地等方式，將對提高通信導航系統的抗雷能力，優化系統的防雷水平將起到良好的作用。

1 雷電危害原因分析

通信導航設備遭遇的雷擊通常是多方面的，雷電通過設備室外單元接閃后，巨大的雷電流直接或通過進入臺站機房的饋線、供電線路和信號線等感應到設備上。雷電流對通信導航設備造成損壞的主要途徑有以下幾個：①直擊雷危害。強雷電流通過臺站建筑物金屬體與機房內設備金屬體的電氣連接（接觸）直接流入設備內部，造成設備損壞。②雷電擊中進入臺站機房的供電線路和信號線。雷電流的電動力產生機械損害，雷電流在導體上的電阻熱、局部雷電流通過電阻耦合或電感耦合產生過電壓都可能會產生火災，雷擊電磁脈沖產生過電壓，使電子系統損壞或失效。③雷電擊中機房和入戶線路的鄰近區域。主要是因為LEMP的雷電流或感應電流對設備造成危害。④天線饋線引入雷電危害。雷電擊中設備天線或鐵塔時，雷電流將直接損壞設備。

2 機房防直擊雷處理方法及存在的問題

機房防直擊雷的具體做法有2種：①采用傳統富蘭克林避雷針固定在建筑高處。避雷針金屬基座與建筑物鋼結構連接在一起，利用整個建筑物鋼結構做雷電流引下線，將從避雷針接閃的雷電流引入地面。專門引下線導體電阻、電感與整個建筑物的鋼結構相比要大得多，無論是計算，還是實際驗證，都證明這種專門引下線對雷電流的分流效果甚微，幾乎所有的雷電流仍從建筑物鋼結構下地網。這種避雷針很容易吸引雷電，增加雷電打在建筑物上的概率。②直接在建筑物上敷設避雷帶。避雷帶與建筑物鋼結構相連。這種方法不主動引雷，而擊中避雷帶的雷電流也利用建筑物鋼結構引下地面。

任何電器設備都存在絕緣與接地兩方面的具體要求。從防雷最基本思想來說，絕緣應具有高度絕緣性，接地應具有良好接地性。但在實際中經常遇到在設備和線槽的絕緣和接地處理方面比較混亂。一個普遍現象是通信設備除了通過接地端子和地線排與地網有電氣連接外，還可能通過設備外殼和固定支撐架與鋼結構有電氣連接?？梢哉f，在一定程度上導致內部設備和纜線成為直擊雷電流下地的分支通路，很容易對一些電路板造成損害，從而導致整個系統癱瘓。

3 設備防雷策略

設備雷擊保護系統的構成要素有接閃器、房屋避雷帶、引下線和接地系統，提高隔離、等電位處理等方面能力，各要素共同作用來驅散雷擊能量。

3.1 隔離

理想的防護應將受保護目標封閉在一個完善導電的適當厚度的接地的連續的屏蔽體內，且進入建筑物的進入點處和屏蔽體之間應提供足夠的等電位連接。因而，能阻止雷擊電流和有關電磁場穿透受保護目標，并能阻止電流的熱效應和電動效應損害，也能阻止火花和過壓對電氣及電子系統的險情。對機房內的進線、出線孔處采用截止波導裝置，也可用密閉金屬線槽和線管對布線進行屏蔽。

3.2 LEMP要對浪涌和輻射的電磁場進行防護

LEMP要對由雷電流和感應電流形成的浪涌和輻射的電磁場進行防護。合理布線，設備放置在電磁場強度最弱的地方；加裝SPD，設備之間等電位連接和接地，并拆除冗余的任何金屬管線。但防護只能達到接近理想狀態。因為在實踐中，建筑物和公共設施不可能完全封閉在連續的或足夠厚度的屏蔽體內。在實際中，具體問題需具體分析。

3.3 均電壓等電位處理

對于臺站內有可能遭受雷擊破壞的設備而言，實現防雷的根本手段是通過全部金屬物的接地實現等電位連接，即能直接接地的全部直接接地，不能直接接地的（電源線路、信號線路等），可通過避雷器來實現等電位連接。

4 設備接地系統

在整個防雷系統中，接地系統是基礎。只有在符合規范要求的地網基礎上，才能保證其他防雷措施最充分地發揮作用。基本的接地方式有星狀結構和網狀結構。最常用的是內部星狀隔離連接網，它是指一個系統內各個機架都引地線到機架的總地排式接地帶上。而機柜外殼對建筑物鋼結構必須保證隔離、絕緣，機架之間不再建立其他的接地連接通道。

5 結束語

雷電對通信導航設備的危害是多方面的。本文主要對臺站機房設備雷擊原因、防雷策略及措施進行了總結，目的是提供系統性的方法，來最大限度地降低由雷擊、電涌、靜電放電、電源失效可能導致的人身傷害，電磁干擾和對設施設備的損壞。設備維護人員應該有針對性地做好設備維護工作，從人、機、環、管等方面展開工作，認真梳理，排查臺站機房各環節中是否存在防雷隱患，對防雷設計進行全面、深入的研究，保證臺站機房防雷設施的可靠性和有效性，確保設備的正常、穩定運行。

〔編輯：劉曉芳〕