機場導航臺站雷電防護技術(shù)

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(shù)

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(shè)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(jié)合導航臺站的特點介紹雷電防護的原則、方法，并根據(jù)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(shù)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(jù)什么標準來建設(shè)，需要綜合各方面的原因。幅值很大的雷電流出現(xiàn)的概率低，而且電子設(shè)備更新?lián)Q代快，如果都按大雷電流的標準建設(shè)，必然造成資源的浪費。需要在建設(shè)過程中考慮經(jīng)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(nèi)的閃電能量按照人為設(shè)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(shè)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(chǔ)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(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò)，并使其電位升高，進而對人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為減少閃絡(luò)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(nèi)的金屬設(shè)施，電器裝置和電子設(shè)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(nèi)的所有設(shè)施立即形成一個“等電位島”，保證導電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差，不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)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(chǎn)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?shù)谋芾灼鳌．斨睋衾谆蚋袘自诰€路上產(chǎn)生的過電壓波沿著導線進入室內(nèi)或設(shè)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(xiàn)代防雷技術(shù)發(fā)展的重點，是防護各種電氣電子設(shè)備的關(guān)鍵措施。

（5）屏蔽。用金屬網(wǎng)、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(shè)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(chǎn)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(shè)備，并且在周邊的設(shè)備和線路中產(chǎn)生過電壓損壞設(shè)備。為了避免這些危害，通常采用接閃器將可能出現(xiàn)的直擊雷通過引下線接引到地面。現(xiàn)階段導航臺站預防直擊雷，一定要注意避雷針、避雷網(wǎng)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(shè)避雷針并鋪設(shè)避雷網(wǎng)，沿墻角布設(shè)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(shè)置機房屏蔽、設(shè)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(shè)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(nèi)，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(nèi)的電子設(shè)備采用何種浪涌保護器，實現(xiàn)與共用接地體等電位聯(lián)結(jié)。

3.3 天線防雷

對導航天線產(chǎn)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(shè)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(jù)天線的高度計算得到，應位于兩天線側(cè)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(chǎn)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(chǎn)生遮擋，影響信號質(zhì)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(shù)據(jù)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(diào)制解調(diào)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(shè)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(jié)語

隨著高新技術(shù)的快速發(fā)展，對裝備防雷技術(shù)的要求將越來越高，因此如何根據(jù)導航臺站的環(huán)境特點、裝備的技術(shù)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(xiàn)代防雷技術(shù)［M］.北京：中國水利水電出版社，2009.

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〔編輯 李 波〕