民航甚高頻臺站雷電防護研究

摘 ?要：民航甚高頻臺站大多處于雷擊風險較高區域，為確保民航地空通信的順暢，臺站的防雷措施顯得尤為重要。本文詳細總結了民航甚高頻臺站防雷系統組成結構，對各項防雷措施的具體要求進行了闡述，為今后臺站開展運行、防雷施工等提供參考依據。

關鍵詞：民用航空;甚高頻;雷電防護;臺站

中圖分類號：TN924????文獻標識碼：A ?????文章編號：1671-2064（2019）17-0000-00

0引言

民航甚高頻系統是地面管制部門與空中航空器進行地空話音通信的重要手段，是航空器獲取飛行指令的最基本保障。在《民用航空器事故癥候標準》4.13陸空通信雙向聯系中斷，造成調整其他航空器避讓等后果，或者區域范圍內陸空通信雙向聯系中斷15min（含）以上，進近或塔臺范圍內陸空通信雙向聯系中斷3min（含）以上即定為民航事故征候。因此民航甚高頻系統一旦遭受雷擊造成陸空通信中斷將危及民用航空器的航空安全。本文結合《民用航空通信導航監視設施防雷技術規范》MH/T 4020-2006）的具體要求歸納總結了甚高頻防雷措施的要點，為日后甚高頻臺的設計施工、防雷檢測和技術標準更新完善提供重要的參考依據。

1甚高頻臺的主要構成

一個典型甚高頻臺的生產運行區域主要有設備及傳輸機房、室外天線塔及天線、監控機房、動力配電機房和應急柴油機機房組成。設備及傳輸機房由機房主體和各類電子信息系統組成。機房內部是電子系統高度集中區域，包含了甚高頻收發信共用系統、網絡傳輸系統、直流供電系統和其他業務的信息系統。室外天線塔和天線是臺站內的最高點，天線塔之上架設了甚高頻的收發天線。因此室外天線塔是引雷的重要隱患點。監控機房主要是設備監控人員所處區域，內設所轄設備的監控終端，實現對設備的實時監控。動力配電機房則是包含了低壓供電部分的開關柜、切換柜、UPS設備等低壓供電設備。應急柴油機房包含了應急柴油發電機以及附屬的儲油間。

根據雷電防護理論，雷擊的危害形式主要是直接雷擊和感應雷擊。甚高頻臺站容易遭受直接雷擊的部分主要是天線塔、各建筑物主體。伴隨直擊雷產生的感應雷還將可能導致機房建筑物內部的電源系統與信號系統失效，造成供電、傳輸中斷，最終導致甚高頻提供的地空通信服務中斷。為了保障民航甚高頻系統的安全運行，甚高頻臺必須采取綜合法雷措施。甚高頻系統防雷裝置設置圖見圖1。

1.1接閃器

甚高頻臺所有地面建（構）筑以及地面配套設施應按照GB50057-2010中的要求設置接閃桿、接閃帶或組合方式等作為防直擊雷裝置。

天線塔一般位于建筑物接閃器保護范圍之外，應按照《民用航空通信導航監視設施防雷技術規范》（MH/T 4020-2006）中的要求設置單獨接閃器進行保護。設置在機場飛行區附近的接閃器高度應同時滿足機場凈空要求，當有沖突時，可采用多根接閃器組成的保護整列或調整避雷針位置等措施適當降低接閃器高度。

1.2引下線

甚高頻臺站內各建筑物均因設置引下線用于連接建筑物之上的接閃器，在建筑物外設置引下線時，引下線不應少于兩根，并應沿建筑物四周均勻或對稱分布。

四川地區地形地貌復雜，為保證甚高頻信號的覆蓋范圍，甚高頻臺選址多位于年平均雷暴日大于30天的山頂或空曠區域，按照MH/T?4020-2006中的分類，甚高頻臺均應按照雷達保護特級的標準進行防護（下文涉及雷電防護等級均定義為特級），其引下線平均水平間距不應大于12米，引下線應平直敷設，與平行布設的各類天線、饋線、信號線、控制線、電源線的間距不應小于1.8米。

1.3接地系統

根據MH/T 4020-2006，甚高頻臺防雷接地系統宜采用共用接地的方式，接地裝置的接地電阻值應按防雷接地、交流工作接地、安全保護接地、設備要求的工作接地等最小值確定。一般情況下，甚高頻臺接地電阻不應大于4Ω。甚高頻天線塔如果相鄰的建筑物間距不大于5米時，應圍繞建筑物和天線塔安裝一個接地體;如果相鄰的建筑物間距大于5米小于10米時，應每個建筑單體安裝一個接地體，接地體可以有一個公共邊;如果距離大于10米，應當每個建筑單體安裝一個接地體，且兩個接地體之間至少要用兩條埋地接地線互聯。

1.4等電位連接

甚高頻臺的等電位連接是在共用接地的基礎上構建的，設備機房內電子信息設備需做好保護接地連接，降低雷電電泳電流引起的電位差，保護設備不受損害。機房內的線纜橋架，金屬管道、電纜、信號線纜的金屬鎧裝層、金屬結構的天線塔及其他外來導電體均應在LPZ0與LPZ1雷電防護區的交界處連接至接地系統中，實現臺站內部的等電位連接。對于室外的天線饋線，應在天線兩端分別做等電位連接，當系統只要求在一端做等電位連接時，應采用兩層屏蔽，外層屏蔽按照兩端等電位連接。

一般甚高頻設備機房內部多為高頻信號，機房內的等電位連接應采用M型連接方式，基本方法見圖2。若因機房條件限制無法實現M型連接方式可采用S型連接見圖3，但應確保機房內所有設備和金屬組件除在接地基準點與接地系統相連外，均應與共用接地系統有大于10Kv 1.2/50μs的絕緣。

1.5屏蔽措施與線纜鋪設

臺站內的建筑物可利用建筑物本身的鋼筋網絡格柵實現機房空間的電磁屏蔽功能，遇到雷擊時，屏蔽格柵可有效降低機房內的干擾磁場強度，起到保護設備免受磁場干擾的影響。實際運行中，有些機房內有較高敏感度的電子設備，建筑物本身的鋼筋網絡不能滿足設備的防雷屏蔽需求，需在設備所處機房六面增設屏蔽網，屏蔽網需導電、導磁、連續、封閉，并就近多點接地。

甚高頻臺站內系統線纜的敷設在金屬線槽或金屬管道內，信號線路應靠近等電位連接網絡的金屬部件敷設，不宜貼近雷電防護區的屏蔽層。且設備電源線、信號線、天饋線宜分開敷設，保持間距。此外，布設信號線纜時，需盡量避免由線纜自身形成的感應環面積。

1.6電涌保護

甚高頻臺站中，需關注供配電系統、信號傳輸系統和天饋系統的電涌保護。

雷電防護等級為特級的臺站低壓電力進入機房宜采用鎧裝或穿金屬管全程埋地，并且應安裝四級SPD防止雷擊電涌的傷害。

信號傳輸系統的信號線纜在進入機房前均應使用金屬屏蔽線纜或穿金屬管埋地，線纜兩端就近接地。可使用光纖代替的傳輸線路優先使用光纖，帶金屬外殼、金屬芯的光纖需在入戶端就近接地。當機房屏蔽措施比較完善的情況下，機房內信號線長度大于10米，電纜信號兩端都應加裝信號SPD，無屏蔽措施時，信號線長度大于3米就需要加裝信號SPD。選用信號SPD的最大持續運行電壓應大于等于信號峰值電壓的1.2倍，響應時間在納秒級。

天饋系統的饋線從連接了室外的金屬天線塔和室內的甚高頻收發信機，饋線應全程采用金屬管屏蔽，在饋線引入謹防入口處，安裝沖擊電流不小于2.5kA（10/350μs）的SPD。由于現場條件限制，無法在機房入口處安裝SPD的，且當前線路可承受預期電涌，可將SPD安裝在受保護設備處，甚高頻共用系統應選擇插入損耗小于0.2DB的SPD。此外同軸電纜從室外進入室內時，還宜在墻體上安裝6毫米厚的金屬等電位連接板，用于連接所有穿墻的天饋線。

安裝選用SPD時，要結合雷達防護和受保護設備的工作頻率、輸出功率、接口形式、特性阻抗、插入損耗、駐波比等要求，選用適配的SPD，才能夠起到不影響甚高頻設備運行，同時降低雷擊電涌的影響。

2結語

民航甚高頻臺選址均地處雷擊風險較高的區域，每年雷雨季節都要經受嚴峻的考驗。這就要求甚高頻臺在設計、施工、運行、定期防雷檢測與防雷整改的每一個環節都嚴格做好防雷措施。尤其在設計施工階段，如果存在防雷隱患，后期整改難度大，投入成本高，因此在設計階段一定要嚴把關，在施工階段嚴落實。在臺站運行階段，定期檢查各防雷設備設施的狀態，開展專業的防雷檢測，關注運行環境的變化積極整改防雷隱患，確保民航地空通信的安全平穩運行。

參考文獻

[1] GB50057-2010，建筑物防雷設計規范[S].

[2] MH/T 4020-2006，民用航空通信導航監視設施防雷技術規范[S].

[3] 周志敏.電子信息系統防雷接地技術[M].北京：人民郵電出版社，2004.

收稿日期：2019-07-25

作者簡介：張峰（1983—），男，山西呂梁人，碩士研究生，工程師，研究方向：民航甚高頻。