民航設施防雷淺析

王 霜，姜領軍

（民航吉林空管分局，吉林　130039）

民航機場由于占地面積大，對凈空又有嚴格的要求，一般都修建在開闊地帶，其導航臺站、氣象設施等也有其場地要求，周圍不能出現遮蔽物，因此增加了遭到雷電襲擊的可能性，而這些設施內的精密電子設備對電壓變化很敏感，容易因雷擊遭到破壞，嚴重影響飛行安全，因此，在臺站選址及設計時，既要重視對建筑物的直擊雷防護，又要加強對內部設備的感應雷和雷電電磁脈沖防護，才能起到全面可靠的防護作用。

1　雷擊危害及形成原因

直擊雷、感應雷和雷電電磁脈沖都能對建筑及內部設施等造成危害。

直擊雷在強大的電流泄放時，會造成地電位的急劇變化，導致高電位引入設備，對設備、人員的危害程度極大。

而感應雷的危害在于，當磁感應強度達到一定強度時，計算機會產生誤動，甚至會造成芯片永久性損壞。當直擊雷落到輸電線或附近時，會在輸電線路上形成瞬時電壓，并可通過配電線路進入用電設施，對用電設施造成沖擊。電網中采取的防雷措施不能完全消除這種瞬時電壓，這部分電壓雖然幅值較低，但對含有大規模集成電路的精密設備威脅巨大。

雷電電磁脈沖，是雷擊時產生的強大閃電流及其電磁場。它的感應范圍很大，對電子設備產生電磁干擾，影響設備正常使用。雷電電磁脈沖主要在這幾種情況下產生：防雷裝置接閃產生強大瞬間雷電流時，天空中雷電波的電磁輻射，架空線路上感應到的因雷擊產生的電磁波。

2　防雷工作的探討

2.1　防雷設計

防御雷電電磁脈沖干擾的理想防雷設計方案是法拉第籠，也就是籠式避雷網。一般建筑物的金屬結構物遍及整個建筑物的屋頂及墻體各處，將這些鋼材連接起來，就形成了法拉第籠，從而對內部的電子設備進行電磁屏蔽。

從建筑物的結構要求可以知道，鋼筋混凝土柱內的鋼筋等部件多在外墻，當雷電落下時，雷電流需經這些鋼筋流到接地裝置上，所以外墻處的電流密度大，電磁場強。所以，建筑物內的供電及通信主干線纜不應靠近外墻，最好設置在建筑物的中心部位。對于敏感設備，為了進一步減少電磁干擾，其供電線纜可以穿金屬管保護，其信號線纜可采用雙層屏蔽電纜，或同軸電纜，并對電源加裝電涌保護器。

2.2　線纜入戶方式

在220/380V供電系統中，應采用三相五線制，接地（PE）線和中性（N）線分開，PE線應與接地連接。供電線纜、信號線纜等采用埋地的方式入戶，絕對不能采用“飛線”方式入戶，因為“飛線”會導致雷電電磁波順著該金屬線路直接進入設備，造成設備損壞。線纜應穿金屬管入戶，金屬管兩端接地，入戶后，在合適位置加裝浪涌保護器。

信號線纜最好使用光纜。

2.3　室外設施防護

導航、氣象設備設施的收發天線、監控裝置、航空障礙燈等都必須安置在室外無遮蔽的空曠區域，遭雷擊或電磁感應的幾率很高，這又將導致與之相連的設備損壞，因此，必須重視此類設施的防雷。首先，按照防雷技術規范進行防雷設計，優化避雷針的高度、布局等，確保此類設施在LPZOB保護區內，減少和避免其遭受雷電直接襲擊，安裝在雷擊高發區的槍式攝像頭，可以考慮安裝半封閉、接地良好的金屬罩。此類設施的電纜線，入戶后就近安裝匹配的B級浪涌保護器。氣象觀測、導航、照明燈桿等都應采用這種方法保護。

2.4　接地方式

電子設備的工作接地應采用單點接地系統，在整個建筑物內應為樹干式結線布置。工作接地均應直接接到單點接地板上，不得形成環路。單點接地系統不應與用作防雷引下線的柱子平行，以防強磁場干擾。在利用建筑物結構鋼筋作屏蔽時，必須將防雷接地、電源的工作接地、各種裝置的外殼、鐵管外皮和電子設備的工作接地都統一接到建筑物的基礎上或室外接地裝置上。為了避免雜散電流，單點接地系統必須采用絕緣線，其主接地板必須置于建筑物的最底層且直接與基礎或室外接地裝置連接。綜合共用接地電阻的阻值，應采用各接地設施對接地電阻要求的最小值。

對于導航臺站等獨立建筑，在選址時應充分考慮土壤電阻率及土壤結構，如果臺站建在了土壤電阻率很高的地方，要滿足接地電阻的要求是很難的，就算增加施工預算、提高建造成本，也不一定能達到理想的效果。而如果接地電阻達不到要求，坐落在開闊地帶的臺站將變成雷擊的重災區，避雷針只能引雷、接閃，卻無法將接到的雷電釋放到大地，不可避免地將會對設備、人員造成嚴重危害。

3　結束語

中國民航處于高速發展階段，各地區都有新建、擴建機場的情況，配套的通信、導航、監視、氣象設備也都在同步新建和更新，由于電子技術的發展，這些電子設備的集成化程度越來越高，而在同等雷擊強度的情況下，集成度更高的電子設備更容易遭到破壞，因此，應提前考慮建筑物和設備的防雷，保障設備運行的穩定。

[1]李朝陽，李小鵬，李忠，陳甫，肖宇，李子冀，徐崇浩，徐志敏.民用航空通信導航監視設施防雷技術規范（MH/T 4020-2006）.北京：中國科學技術出版社，2016.