民航空管通信設備中防雷工作的探討論文
隨著現代科學技術的發展，微電子技術、半導體集成電路和計算機技術被廣泛應用到民航通信設備中。應用這些技術后，通信設備的抗過電壓能力變得比較差，對電磁脈沖(EMP)也極為敏感，一旦發生雷擊，就會損壞設備，進而直接影響飛行安全，造成嚴重的后果。由此可知，防雷保護工作是非常重要的。因此，在工作過程中，要采用先進、可靠、實用的防雷措施保證通信設備的安全。
1 雷的產生及其危害
雷電是自然界中的一種天氣現象，它多出現在積雨云中。積雨云會隨著溫度和氣流的變化不停地運動，在運動的過程中摩擦生電，形成帶電荷的云層——有些云層帶有正電荷，有些云層帶有負電荷。靜電感應的存在會使云層下的建筑物、樹木等帶有不同電荷的雷云，當它們與大地凸出物接近時，一旦電場超過25～30 kV/cm，將產生激烈的放電現象。
由于放電時的溫度高達2 000 ℃，空氣受熱會急劇膨脹，進而發出類似爆炸的轟鳴聲。
目前，還沒有方法消除或阻止雷擊放電。在沒有任何屏蔽和浪涌保護的情況下，雷擊電流會對供電回路或控制回路產生高達26.4 kV(57.1 kV)的感應浪涌電壓，進而損壞電氣設備。對于信號、數據線路，7.92 V(17.8 V)和33 V(72 V)的感應浪涌電壓會干擾相關設備的正常運行，損壞微電子設備。因此，相關部門將雷電災害認定為電子時代的首要災害。
2 雷電風險評估
風險評估的目的是采用合理的防護措施降低風險，并將其控制在風險容限值(RT)之下。
2.1 雷電防護的必要性
在實際工作中，可以根據R=∑RX確定雷電防護的必要性。其中，RX=NX×PX×LX，而相關風險可分為RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW和RZ。當R>RT時，必須要采取相應的雷電防護措施，使R 2.2 雷電防護經濟的合理性
當CRL+CPM 風險評估是雷擊防護系統(LPS)、SPD設計選擇的量化和優選的依據，同時，它也為不采取雷電防護措施提供了依據。
3 民航空管通信設備防雷措施分析
3.1 外部防護措施
外部防護措施是指截獲擊向建筑物的直擊雷(包括側擊雷)，把雷電流從雷擊點引到地面，并將其泄放入大地。在此過程中，要求不引起熱和機械損害，不產生危險火花引發火災和爆炸。因此，要在建筑物上接入接閃器，保護由桿、線、網和自然部件組成的防雷設備。
另外，要把相應的接閃器與引下線相接，但是，引下線的數量要與避雷針的數量相等。在施工過程中，要平直、舒展地鋪設引下線，保證其橫截面積，同時，它也要與各類電線保持一定的距離。接地是保護通信設備最重要的一項防雷措施。接地裝置的接地電阻值應根據防雷接地、交流工作接地、安全保護接地和相關設備要求的工作接地的最小值來確定。一般情況下，接地電阻不應大于4 Ω。雷擊防護系統的設置情況如圖1所示。
3.2 內部防護措施
內部防護措施是對外部防護措施的補充，它能進一步完善雷電防護系統。運用內部防雷技術時，要重點考慮空管通信設施內部采用的防雷電措施。
3.2.1 電源避雷措施
在雷電天氣中，做好電源的保護工作至關重要。因為大部分微電子設備遭受雷擊都是電源電壓過高造成的。目前，在實際工作中，主要是通過設置型號為DEHNRALL DR MOD49 255的電源避雷器來限制電流，防止出現電壓過高的情況。當有雷電襲擊機房和天線桿塔時，會因為電流過大或者過強的電磁場產生很高的電壓，進而損壞微電子元件。當輸入電源與地線之間并聯電源避雷器后，會限制電流峰值，有效避免電壓過高造成的危險。
圖1 雷擊防護系統的設置
3.2.2 信號避雷措施
在雷電天氣中，要加強對信號傳輸體系的保護。在選擇通信設備的避雷方式時，要使用帶金屬護套的電纜或將其放置在首尾貫通的'金屬管內埋在地下。現階段，針對這種情況，可在通信電纜和總配線架上安裝型號為RARE SU -10TEL的SPD(浪涌保護器)避雷模塊，在中心機房轉報系統的外線上串接型號為雷安LAXR4508-12C的避雷器，在情報終端的環流盒上串接信號為BCT MODME24的避雷器。在此，信號的放電電流要小于3 kA。在做好接地工作的同時，要完成相應的屏蔽接地工作。
3.2.3 天饋避雷措施
天饋系統作為電磁波進出通信設備的接口，是現代通訊、雷達和導航等電子信息系統接收、發射空間電磁波最主要的裝備之一。當在微波收發設備0衛星地面設備室外功放射頻端口安裝SPD遇到困難時，可以將天饋線SPD安裝在中頻接口處。天饋系統的饋線、信號線和電源線應用金屬管全程屏蔽。在具體工作中，要將天饋系統的饋線、信號線引入機房。對于雷電保護等級為特級的通信設施，應安裝沖擊電流I不小于2.5 kA的SPD，并且當線路能承受預期電涌時，可以將SPD安裝在受保護設備處。當傳輸線受到雷電感應時，雷電流會通過天饋線避雷器支路泄放到大地，并通過電壓保持系統將雷電控制在設備允許的電壓范圍內，從而保證設備的使用安全。
3.2.4 屏蔽措施
屏蔽就是用金屬網把物體包起來，防止電磁波進入。這是一種很常見的物理現象。因此，相關工作人員可以利用這個物理現象選擇相應的屏蔽方法保護設備。屏蔽分為對線纜的屏蔽和對建筑物的屏蔽。在具體工作中，機房建筑物要使用金屬門，窗戶要安裝金屬網，即防雷窗。屏蔽和布線情況如圖2所示。3.2.5 等電位連接
等電位連接主要針對的是金屬設備、金屬管件和與金屬材料相關的附屬線路。實行等電位連接后，可以縮減設備與設備之間的電位差，將整個系統組成一個網絡，系統中的所有設備具有相同的參考電位，沒有電位差。這樣，就可以更好地保護設備，規避雷電攻擊危害。等電位連接的基本方法如圖3所示。
4 管理和維護
防雷裝置投入使用后，要定期檢測。如果遇到雷電預警，要采用相應的應急處置方法。因此，在日常工作中，要積極整改、更新防護措施，將對防雷設施的維護納入日常工作中，并由熟悉雷電防護技術的人員負責管理。發生雷擊事故后，要及時調查、分析事故原因，評估雷電損失，進行必要的整改，并按照有關程序通報相關信息。
防雷裝置至少要一年維護一次，每年雷雨季節來臨之前還要進行一次全面的維護。具體的維護內容包括檢查避雷針、避雷網桿塔和引下線的腐蝕、損傷情況;測試接地裝置的接地電阻值是否大于規定值;檢查內部和外部防雷裝置的電氣連接性能是否完好;檢測各類SPD的性能是否劣化等。另外，當防雷裝置受到雷擊后，要及時檢查、測試相關設備，并維修、更換受損的裝置或部件。
5 結束語
做好防雷工作能夠保障民航通信設備的安全，而通信設備在保障民航飛行安全方面發揮著非常重要的作用。雷電防護是一項綜合性較強的系統工程，因此，在選擇防雷措施時，必須要注重系統性和每個細小環節，要使防雷設施管理更加規范化、精細化，同時，還要加大對技術人員防雷業務的培訓力度，提高防雷工作水平。
由此可知，在日常工作中，要充分發揮防雷措施的作用，防范雷擊風險，降低空管設備、設施發生故障的概率，提高空管設備工作的可靠性和穩定性，進而保障民航的飛行安全。
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