通信導航設備發射臺的防雷保護

黃祥 張國水 張徐鈞

摘要：雷擊可導致數據信號發生錯亂，也可能導致芯片的直接損壞，使設備立即發生故障中斷通信;還有一種可能，雷擊產生高壓浪涌僅使某部件緩慢劣化而縮短使用壽命，這種損傷會使設備經常產生難以捉摸的軟故障直到最后電路失效或性能下降。接地電阻小于4歐姆，采用多點接地方式（圖一），接入（SPD）線纜防雷保護器，機房進行三級電源防雷，有效防止雷擊。

關鍵詞：直接;感應;接地;放電;屏蔽

引言

隨著民航通信導航事業的高速發展，通信導航的發射設備逐步過渡為全固態化，各種信源與發射設備中應用的電路元件集成度越來越高，雷電對設備的破壞途徑更加多樣，破壞程度更加廣泛和深入：它可以導致數據信號發生錯亂，也可能導致芯片的直接損壞，使設備立即發生故障中斷通信;還有一種可能，雷擊產生高壓浪涌僅使某部件緩慢劣化而縮短使用壽命，這種損傷會使設備經常產生難以捉摸的軟故障直到最后電路失效或性能下降。由于通信導航設備都有一個環境保護（或者建在較高的地理位置），這樣就使設備遭受雷擊的可能性加大，所以加強發射臺防雷保護是我們盡量減少雷擊損失的一種措施。

1.電力供電回路遭受雷擊，雷電通過高壓交流輸電線路侵入交直流配電系統，損壞設備的電源系統。

2.發射臺附近發生雷擊，空間雷電感應電磁波侵入設備造成設備損壞。

3.雷電經室外信號線天饋線引入機房（圖二），經設備外殼接地線、網入線。在如上述過程中，機柜外殼將產生高頻感應電壓，該電壓侵入發射機與信源設備，如該設備接地不良，將造成設備損壞。

4.雷電直接擊中發射塔或單獨避雷針，雷電流經避雷針鐵塔接地網引入大地，其過程中促使地電位升高，造成設備損壞。

雷擊造成設備損壞的特點

雷電是空氣對流層電荷積累的一種放電現象，多發生在強對流惡劣天氣環境中。雷擊有直接雷與感應雷兩種，顧名思義直接雷就是雷電對地面目標直接放電，其能量大、時間短、破壞力巨大，發生的時間地點均具有不確定性，因而直接雷的防護主要依靠鐵塔及設備的可靠防雷接地（圖三）。感應雷則多是由于外部線纜連接將感應雷電引入機房設備，造成設備損壞。經過對雷擊事故造成的設備損壞情況的分析，有以下一些規律：

1.架空線是發生雷擊損害的主要原因 ? 雷擊造成設備損壞有相當大的數量是雷電從架空線纜侵入，雷電從架空的電源線、電話線、信號傳輸線侵入機房設備，造成設備受損。如信號切換器，監視器，電源等設備的損壞。

2.獨立防護避雷針與被防護設備安全距離不足造成雷擊損害，如衛星地面接收天線旁邊不足2米有一單獨避雷針，在避雷針接閃時會因為空間雷電波造成衛星接收高頻頭損壞，嚴重時會導致衛星接收機連帶損壞。

3.雷擊使鐵塔與設備接地點局部瞬間電位升高，發生電位反擊造成設備損壞。當鐵塔遭受直擊雷時，強大的雷電流沿防雷系統的引下線（如鐵塔饋線外導體）接地體匯入大地，雷電流將在防雷系統內產生暫態高電位，附近設備與防雷系統沒有等電位連接時易發生電位反擊，造成損壞。如機架上的光纖解碼器等。

信號發射臺的防雷措施

1.每年堅持不少于2次的防雷接地電阻測試，保證發射塔、單獨避雷針、機房避雷地線、電力變壓器高低壓側接地電阻小于4歐姆。

2.所有電力信號傳輸線路盡量不要使用架空方式，將高壓電纜地埋進入臺站高配房，實在無法入地的傳輸線應盡量選用多層屏蔽信號線，并采用多點接地方式，以最大限度減少雷擊損失。

3.規范連接設備接地線，增加或更換信源設備時應及時加裝接地線。為信號源設備、視音頻切換器、監視器配備1：1電源隔離變壓器（在多次雷擊損壞設備維修中發現，在采用線性電源的設備損壞中故障點只發生在電源變壓器初級側，而采用開關電源的設備則損壞元件較多），在信號傳輸線的兩端接入（SPD）線纜防雷保護器。

4.將獨立防護避雷針移至與被防護設備至少5米以外，并可靠接地。

5.安裝氧化鋅避雷器，電力變壓器次級側進行電源一級防雷，配電房進行電源二級防雷，機房進行三級電源防雷（圖四）。

6.建立人防技防的有效制度，在工作中嚴格執行各項制度，并做到有記錄、有處置、有反饋、有復查的高效工作機制。

結束語

信號發射臺的防雷工程是一個系統工程，不可能依靠一、二種先進的防雷設備和防雷措施就能完全消除雷擊過電壓和感應過電壓的影響，必須針對雷害入侵途徑，對各類可能產生雷擊的因素進行分析，采用綜合防治，包括直擊雷防護、等電位聯接措施（圖六）、屏蔽措施、規范綜合布線、雷電感應及雷電電磁脈沖（LEMP）的防護、完善合理的接地及地網系統（圖五），才能將雷害減少到最低限度，確保我們的發射設備安全可靠。

參考文獻：

[1] 劉剛//鄧春林.防雷與接地技術概論.華南理工大學出版社

[2] 李祥超//姜翠宏//趙學余.防雷工程設計與實踐.氣象出版社

（作者單位：民航嵊州導航臺）