董占斌

（民航新疆空中交通管理局，新疆 乌鲁木齐 830000）

机场通信导航系统中包括通信导航设备系统、天线系统及遥控监视系统等，是基于远端监视组成的控制台站工作情况，用于处理数据信息、反馈指令等。现代导航设备越来越先进，电路的精密程度也越来越高，这些电子电气设备对雷电及雷电电磁脉冲的感应能力越来越强，机场通信导航系统的无线电导航设备通常处于室外天气中，暴露于室外会增加感应雷击的风险，所以应当完善导航台的防雷系统，坚持层层设防的理念，以增强整体的防雷能力，极大地降低雷击对机场通信导航台站产生的危害。

1 雷击灾害的分类与入侵形式

1.1 雷击灾害的种类

雷电是一种自然灾害，属于强大脉冲所造成的放电现象，具有较大的破坏力，放电瞬间产生的脉冲电流可以达到1000～100000A。雷电灾害又被称为“电子时代的一大公害”，瞬间产生的电击由于超出了人类设备所能承受的极限，所以电击会损坏电子设备。主要的雷电灾害分为以下几种：（1）直击雷的形式会在建筑物上产生电效力与热效力，也会直接造成巨大的电流量；（2）雷电感应的形式会在导体上静感应与电磁感应之间产生金属火花，对设备造成损害；（3）电磁感应的形式会在物体的周围呈现瞬间的强电磁场，导致附近的导体具备较高的电动势。（4）雷电波侵入架空线路与金属管道时会发生作用，而电波侵入的过程也会对电气设备造成危害，甚至威胁人身安全。

1.2 雷电入侵的方式

机场通信导电台站的建设较为特殊，主要包括以下几种雷电入侵的方式：（1）雷电直击到天线塔的顶端，由避雷针导入避雷系统的接地网中，输送到大地，随着地电位的升高可能会影响电气设备的安全；（2）电力线路遭到雷击以后，其电能会入侵到交流输电线路之中，进而对电源系统造成损伤。（3）雷电经过天馈线进入到机房中，又经过机架导入大地，也可能会对设备造成感应电压的入侵。（4）系统中的传输设备受到雷击，会导致导航设备受到破坏。

2 机场通信导航台站的雷电防护系统的设计

2.1 机场通信导航台站的外部雷电防护系统

机场通信导航台站的外部雷电防护系统构造，主要为了保护外部的物体，避免这些物体被雷电直接击中，可以设置接闪器、引下线及接地系统，加强外部的防护装置，泻放高额的雷电能量。

（1）接闪器。接闪器在建筑物的安装中包括避雷针和避雷网，在针、带、网的配合下，会对建筑物形成一定的保护范围，对处于接闪器保护范围内的设施都可以起到保护的作用。接闪器的防雷功能在于防止被保护物被雷电直接击中，在设置接闪器时，应使其与天线的水平距离高于3m的范围，设置在屋顶部分的避雷带最容易受到雷击，将其直接连接到下引线中，可以将电流分散导入大地。而台站保护区以外的天线设施，应单独设置接闪器保护，不要与建筑的接闪器共同使用。（2）引下线。引下线可以将接闪器的雷电流导入地下，在布置引下线时，应至少安置2根，在设备机房建筑区的四周均匀分布，可以维持能量场的通畅泻放，尽可能地减少所泻放的雷电流对建筑物内设备的影响。引下线要平直舒展，间距小于18m，与其他强弱电线保持1.8m的间距以上，横截面积在50mm2以上才能够满足导电的需求。可以在天线塔身设置多个均压环连接电位，使其与接地系统形成连接，而通信导航台站的天线塔较高，还应预防侧击雷，每隔10m处应设置均压环，使其与引下线之间相互连接，保证各点电位的相同，进而避免出现电位差。（3）接地系统。接地系统的安装形式，可以参考大地统一电位来降低雷击对设备的影响，接地是防雷体系中最有效的措施，多数的防雷系统设计都要以接地为主要核心，在通信导航系统及天线塔等处可以设置单独的接地网，各个接地网要保持多途径连接。通常情况下，避雷地线的直流通路电阻值较低，那么，雷击瞬间冲击作用下的电压值就会下降，而建筑物所承担的雷击风险就越低。规定的接地电阻值要小于4Ω。在公用的接地网及埋地金属管道中，连接处要围绕建筑物外部形成环状，可以采用铆接或者螺栓的方式来连接接地装置与导线，焊接处应涂刷沥青等防腐剂。在每年雷雨多发季节，要使用地阻仪检查地阻值，确认地阻值符合标准以后，可以保证其接地装置安全可靠。

2.2 机场通信导航台站的内部雷电防护系统

雷电危害不仅包括直击形式的雷击破坏，还包括感应雷在设备导体出现的高电动势，也会对电子器件造成损伤，所以完整的机场通信导航台站的雷电防护系统也包括建筑内部的防护系统，加强对内部雷电防护措施的应用，要从每一个内部防护位置进行设计，包括电源防雷、防雷器、屏蔽等部分，防雷器也包括电源一级防雷器、电源二级防雷器等，信号线引入中连接信号防雷器，经由均压环后可以将雷电接入大地中的接地体，接地体连接降阻模块，以此系统形成了内部雷电防护系统的主要构成。

（1）电源线路的防护。微电子之所以会受到伤害，是由于雷击会对电源线路造成过量的电压，而电源所具备的防雷作用属于综合防护的重点，而雷击集中在通信导航设备机房或者天线铁塔时，瞬间产生的强电流会导致电磁场变化，进而产生过电压，多数的雷害都是从这二次感应中产生的。供电防雷的措施是指将电子避雷器并联在输入电源与地线之间，可以有效限制雷电的电流幅度。避雷器可以将电压降低10倍，使电压处于电子器件可以接受的范围内，而避雷器的原理主要是在雷电击穿间隙时，能够对地持续放电，那么，设备必须具有良好的接地性，可以采用电源保护器SPD，依照“分级保护、逐级泻流”的设置原则，技术人员可以按照具体的情况搭配多种电源防雷器，匹配能量参数，提升响应时间的适宜程度，可以有效提升防护的效果。在实际的工作中，为提升对不间断电源（UPS）设备的防雷效果，还可以搭配二级和三级防雷保护器的安装形式，对机房的电源系统提供更有效的保障，如在主配电柜中安置广州雷迅PPS-L/3-100BA，这一电源防雷保护器可以作为二级辅助保护装置，或是在主要设备的前端安装AM2-40/1+NPE，这一防雷保护器可以作为三级防雷保护装置。如此一来，雷击产生的电流经过三级电源防雷保护器的过渡或减少浪涌，而且电源避雷器的插入模式以模块式为主，可以单向对地导通，具有较好的保护效果。（2）信号线防雷。信号线的传输距离较长且耐压水平较低，容易因感应雷电而造成设备的损坏，所以在系统中加设避雷器装置，能够在电缆中使用空线接地的方式，做好防护措施后，再以导航设备的敏感性为基础，选择恰当的避雷器。机场的各个通信导航机房内的无线测控系统的装置都应加设避雷器，可以采用铜塑线的形式将机房光端机配线柜的接地性能提升，在接入金属芯线与光缆金属保护套之前，先对其进行接地的处理，可以实现避雷的目标。（3）屏蔽。屏蔽可以减少雷电电磁脉冲与电磁干扰，在机场通信导航机房内应采用屏蔽的措施，包括建筑物屏蔽与线缆屏蔽，在建设机房的过程中，可以将墙体的钢筋设置成网孔状，网孔的尺寸越小其屏蔽的效果就越好，在门窗处也应设置金属网，使建筑物的钢筋构造形成电气连接，而设备的安装位置要远离门窗，距离要大于1m。多数的天馈线线缆暴露在外部，而机房内的电缆要尽可能采用屏蔽电缆，在架空电力线从终端杆中引下以后，可以水平直埋50m，深度在0.6m以上，两端接地，非屏蔽类线缆应使用镀锌铁管保护。

3 结语

机场通信导航台站的雷电防护系统是一项综合性的大工程，对于整体的机场通信导航台站而言，具有非常重要的实用意义，建设良好的防雷系统，可以维护机场通信设备的稳定运行，避免雷电原因造成的通信系统瘫痪，可以通过防护系统对雷击的引入途径进行规划和保护，层层分流泻电，对可能发生的雷击事故防患于未然，按照严格的接地原则布设接地网络，能够确保整体通信导航系统的安全无恙与可靠运行。