民航导航台雷达站雷电防护方法初探

科学论坛　●Ｉ　民航导航台雷达站雷电防护方法初探　蒋　：　（民航贵州空管分局　贵州贵阳５５００１２）　［摘要］根据台址及电磁环境的规范要求，民航导航台雷达站一般选择建设在山顶、高地等开阔地，加上天线塔高度，都是区域制高点，同时又有电磁信号　发送，极易建立雷击通道，遭雷击的概率大，台站的雷电防护必须高度重视。本文针对雷达导航台站的雷电防护进行了研究，提出防护的方法和注意事项，以供同行　参考。　［关键词］雷电直接雷联合接地电磁屏蔽　中图分类号：Ｖ３５１　文献标识码：Ａ　一．膏电的产生及特点　空中物质在云层中翻滚运动时，带上正电荷与负电荷。经过运动，带上负电　荷的物质会到达云层的下部，带上正电荷的物质到达云层的上部　当异性带电　中心之间的空气被其强大的电场击穿时，就形成“云间放电”（即闪电），闪电时　云问的摩擦就形成了雷声。　通常用雷暴日来表征雷电活动的频率。北回归线以南的大部分地区，平均　雷暴目数一般在８Ｏ以上，北回归线到长江一带约为４０－８ｏ２：间，长江以北的大　部分地区多在２０—４０之间，西北地区的大部分地方在２０以下，西藏沿雅鲁藏布　江一带约为５Ｏ一８Ｏ。根据年平均雷暴目的多少，雷电活动区可分为少雷区（≤　２５）、中雷区（２５～４０）、多雷区（４０－－９０）、强雷区（＞９０）。　雷电活动的规律是热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷电多，我国雷电发　生频率递减顺序为华南、西南、长江流域、华北、东北、西北　南方多于北方，东部　多于西部，山区多于平原，平原多于沙漠。空旷地中的孤立建筑物和高耸建筑　物易受击。　雷电的主要特点是冲击电流大、时间短，雷电流变化梯度大、冲击电压高。　其电流可高达几万一几十万安培，整个过程一般不超过６０微秒，雷电流变化梯　度可达１吁安／微秒，强大的电流产生的交变磁场，其感应电压可高达上亿伏。　二、膏电对导航台■达站造成的危害　民航导航台雷达站由于其地理位置，极易遭到雷击灾害，雷电造成的危害　主要分为直接雷击和间接雷击。　直接雷击是雷电直接击中台站房屋、天线、电源供电线、架空控制线等外部　部件，轻者造成通信干扰或中断通信，重者损坏设备，甚至造成人员伤亡。　间接雷击是雷击过程中雷电放电时，电源线、控制线、馈线等部件上产生的　感应电压、电流进入设备内部引起的元器件过压、过流损坏。　三．台站叠电防护方法　１、直击雷防护　直击雷防护的作用是确保外部设备及建筑物处于防直击雷装置的有效保　护范围之内。是雷电的主要接闪处，也是控制雷电电流泻放路径的第一步，采用　金属材料接闪、引下并导人大地是目前唯一有效的直接雷防雷方法。一般考虑　架设限流避雷针形成避雷带。避雷针的材质建议使用防结冰玻璃钢避雷针，使　用镀锌扃铁连接专用接地模块。　独立避雷塔的设立需注意到几点：１）塔基与管线的距离，大于０．４Ｒ（Ｒ为冲　击接地电阻），但不得小于３米。２）塔的设置位置，应远离机房～侧。３）塔的地网，　应尽量将雷电流向机房外侧分流。　对于两支等高避雷针的保护范围按通过两支顶点及保护范围上部边缘最　低点０的圆弧确定，圆弧的半径为　。ｏ点为假想避雷针的顶点，其高度ｈ。按下　式确定：‰＝　一　Ｄ　式中．ｂＯ一两针间保护范围上部边缘最低点高度，单位：ｍ；Ｄ一两针　间的距离，单位：ｍ。ｈ——避雷针高度，单位：ｍ；ｐ一高度修正系数｛ｈ￣＜３０ｍ，　ｐ：１；　＼　／　图１三支等高避雷针在ｈｘ水平面　图２高度为ｈ的两等高避雷针的保护　上保护范围　范围　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）０３—０３８７一叭　三支等高避雷针形成的三角形的外侧保护范围分别按两支等高避雷针的　计算方法确定。如在三角形内被保护物最大高度ｈｘ水平面上，各相邻避雷针间　保护范围的一侧最小宽度ｂｘ≥Ｏ时，则全部面积受到保护。（见图１、２）　２、等电位连接　等电位联结即电位均衡，将分开的装置、导电物体用金属导体或电涌保护　器连接起来以减小雷电流在他们之间产生的电位差。分为带电金属体通过ｓＰＤ　进行等电位连接和非带电金属体通过导线进行等电位连接。机房内等电位连接　的防雷作用可从两方面理解，一是减小由外部线缆引入的雷电过电压和地电位　反击在机房内所有外露金属体上（保护接地系统）的电位差。二是等电位连接后　形成的“金属网”对雷电电磁波的屏蔽作用，有益于对设备的电磁防护。具体建　议如下：　（１）从天顶引入机房的ＤＶＯＲ、ＤＭＥ、导航天线、甚高频天馈线的等电位处　理　这些馈线的共同特点是在室外布放的距离很短，直接进入机房，一般在馈　线进入机房前对其馈线屏蔽层进行等电位连接，同时要防止此次的等电位连接　与接闪器的引下线发生连接。　（２）监控天线、雷达馈线、微波馈线的等电位连接处理　这类馈线的布线距离比较长，引雷电概率也大大增加，需要对屏蔽层的两　端做好接地处理，如果布线距离过长超过６ｏ米，需要在中间位置多次接地处理，　如果有条件可增加金属管做二次屏蔽。　（３）高低压线路引入机房前的等电位连接　低压电源线路进入机房主要要防止布线路径与辐射地网或雷电流的主泻　放通道太近，同时在进出建筑物时对电缆的屏蔽层做两端的等电位连接。　（４）室内等电位连接的设置　室内等电位连接的目的是让机房设备以最短的路径与接地排连接，减少各　设备之间可能产生的过电压，同时需要防止接地线对电源和信号线路产生二次　感应。　３、电磁屏蔽　电磁屏蔽使建筑物内部设备或系统免遭雷电电磁脉冲的危害。设备机房应　考虑在墙体上布置屏蔽网，屏蔽网能防球形雷、侧击和绕击雷的袭击，阻止空间　雷电电磁脉冲的侵入。可尽量利用建筑物内部钢筋、框架，楼板，加装一些金属　门窗、金属防护栏、金属防护网加强屏蔽，同时应注意做好这些设施的电气连接　和接地。　距离铁塔较近的建筑物，应考虑在楼顶布置屏蔽金属网格。这些措施在台　站建成后做比较麻烦的，应结合本地的气象情况，在台站的建筑物建设之初就　应该纳入防雷的需要整体设计，以避免建成之后在防雷上的先天不足。　四。结束语　民航导航台雷达站雷电防护的基本原则主要有两点，一是尽量合理分流雷　电流进人大地，减少分流入机房的雷电电流值。二是在有效分流雷电电流的基　础上，限制机房内线路上的危险过电压，达到设备能承受的水平，以起到保护设　备的作用。雷电防护在台站建设初期应预先考虑，前瞻性考虑避雷塔、地网、　台站建筑物、设备系统、布线布局等问题。建成后定期检测台站的防雷设施，确　保台站人员设施设备安全。　参考文献　【１】《建筑物防雷设计规范》（ＧＢ　５００５７－９４）．　［２］《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》（ＭＨ／Ｔ４０２０—２００６）．　科技博览ｉ　３８７