民航空管通信設(shè)備中防雷工作的探討論文
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微電子技術(shù)、半導(dǎo)體集成電路和計算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到民航通信設(shè)備中。應(yīng)用這些技術(shù)后，通信設(shè)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(fā)生雷擊，就會損壞設(shè)備，進(jìn)而直接影響飛行安全，造成嚴(yán)重的后果。由此可知，防雷保護(hù)工作是非常重要的。因此，在工作過程中，要采用先進(jìn)、可靠、實用的防雷措施保證通信設(shè)備的安全。
1 雷的產(chǎn)生及其危害
雷電是自然界中的一種天氣現(xiàn)象，它多出現(xiàn)在積雨云中。積雨云會隨著溫度和氣流的變化不停地運(yùn)動，在運(yùn)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(fù)電荷。靜電感應(yīng)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(dāng)它們與大地凸出物接近時，一旦電場超過25～30 kV/cm，將產(chǎn)生激烈的放電現(xiàn)象。
由于放電時的溫度高達(dá)2 000 ℃，空氣受熱會急劇膨脹，進(jìn)而發(fā)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(hù)的情況下，雷擊電流會對供電回路或控制回路產(chǎn)生高達(dá)26.4 kV(57.1 kV)的感應(yīng)浪涌電壓，進(jìn)而損壞電氣設(shè)備。對于信號、數(shù)據(jù)線路，7.92 V(17.8 V)和33 V(72 V)的感應(yīng)浪涌電壓會干擾相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行，損壞微電子設(shè)備。因此，相關(guān)部門將雷電災(zāi)害認(rèn)定為電子時代的首要災(zāi)害。
2 雷電風(fēng)險評估
風(fēng)險評估的目的是采用合理的防護(hù)措施降低風(fēng)險，并將其控制在風(fēng)險容限值(RT)之下。
2.1 雷電防護(hù)的必要性
在實際工作中，可以根據(jù)R=∑RX確定雷電防護(hù)的必要性。其中，RX=NX×PX×LX，而相關(guān)風(fēng)險可分為RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW和RZ。當(dāng)R>RT時，必須要采取相應(yīng)的雷電防護(hù)措施，使R 2.2 雷電防護(hù)經(jīng)濟(jì)的合理性
當(dāng)CRL+CPM 風(fēng)險評估是雷擊防護(hù)系統(tǒng)(LPS)、SPD設(shè)計選擇的量化和優(yōu)選的依據(jù)，同時，它也為不采取雷電防護(hù)措施提供了依據(jù)。
3 民航空管通信設(shè)備防雷措施分析
3.1 外部防護(hù)措施
外部防護(hù)措施是指截獲擊向建筑物的直擊雷(包括側(cè)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(jī)械損害，不產(chǎn)生危險火花引發(fā)火災(zāi)和爆炸。因此，要在建筑物上接入接閃器，保護(hù)由桿、線、網(wǎng)和自然部件組成的防雷設(shè)備。
另外，要把相應(yīng)的接閃器與引下線相接，但是，引下線的數(shù)量要與避雷針的數(shù)量相等。在施工過程中，要平直、舒展地鋪設(shè)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(hù)通信設(shè)備最重要的一項防雷措施。接地裝置的接地電阻值應(yīng)根據(jù)防雷接地、交流工作接地、安全保護(hù)接地和相關(guān)設(shè)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(yīng)大于4 Ω。雷擊防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置情況如圖1所示。
3.2 內(nèi)部防護(hù)措施
內(nèi)部防護(hù)措施是對外部防護(hù)措施的補(bǔ)充，它能進(jìn)一步完善雷電防護(hù)系統(tǒng)。運(yùn)用內(nèi)部防雷技術(shù)時，要重點考慮空管通信設(shè)施內(nèi)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(hù)工作至關(guān)重要。因為大部分微電子設(shè)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(shè)置型號為DEHNRALL DR MOD49 255的電源避雷器來限制電流，防止出現(xiàn)電壓過高的情況。當(dāng)有雷電襲擊機(jī)房和天線桿塔時，會因為電流過大或者過強(qiáng)的電磁場產(chǎn)生很高的電壓，進(jìn)而損壞微電子元件。當(dāng)輸入電源與地線之間并聯(lián)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(hù)系統(tǒng)的設(shè)置
3.2.2 信號避雷措施
在雷電天氣中，要加強(qiáng)對信號傳輸體系的保護(hù)。在選擇通信設(shè)備的避雷方式時，要使用帶金屬護(hù)套的電纜或?qū)⑵浞胖迷谑孜藏炌ǖ?金屬管內(nèi)埋在地下。現(xiàn)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(hù)器)避雷模塊，在中心機(jī)房轉(zhuǎn)報系統(tǒng)的外線上串接型號為雷安LAXR4508-12C的避雷器，在情報終端的環(huán)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(yīng)的屏蔽接地工作。
3.2.3 天饋避雷措施
天饋系統(tǒng)作為電磁波進(jìn)出通信設(shè)備的接口，是現(xiàn)代通訊、雷達(dá)和導(dǎo)航等電子信息系統(tǒng)接收、發(fā)射空間電磁波最主要的裝備之一。當(dāng)在微波收發(fā)設(shè)備0衛(wèi)星地面設(shè)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(tǒng)的饋線、信號線和電源線應(yīng)用金屬管全程屏蔽。在具體工作中，要將天饋系統(tǒng)的饋線、信號線引入機(jī)房。對于雷電保護(hù)等級為特級的通信設(shè)施，應(yīng)安裝沖擊電流I不小于2.5 kA的SPD，并且當(dāng)線路能承受預(yù)期電涌時，可以將SPD安裝在受保護(hù)設(shè)備處。當(dāng)傳輸線受到雷電感應(yīng)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(tǒng)將雷電控制在設(shè)備允許的電壓范圍內(nèi)，從而保證設(shè)備的使用安全。
3.2.4 屏蔽措施
屏蔽就是用金屬網(wǎng)把物體包起來，防止電磁波進(jìn)入。這是一種很常見的物理現(xiàn)象。因此，相關(guān)工作人員可以利用這個物理現(xiàn)象選擇相應(yīng)的屏蔽方法保護(hù)設(shè)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(jī)房建筑物要使用金屬門，窗戶要安裝金屬網(wǎng)，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(shè)備、金屬管件和與金屬材料相關(guān)的附屬線路。實行等電位連接后，可以縮減設(shè)備與設(shè)備之間的電位差，將整個系統(tǒng)組成一個網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)中的所有設(shè)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(hù)設(shè)備，規(guī)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(hù)
防雷裝置投入使用后，要定期檢測。如果遇到雷電預(yù)警，要采用相應(yīng)的應(yīng)急處置方法。因此，在日常工作中，要積極整改、更新防護(hù)措施，將對防雷設(shè)施的維護(hù)納入日常工作中，并由熟悉雷電防護(hù)技術(shù)的人員負(fù)責(zé)管理。發(fā)生雷擊事故后，要及時調(diào)查、分析事故原因，評估雷電損失，進(jìn)行必要的整改，并按照有關(guān)程序通報相關(guān)信息。
防雷裝置至少要一年維護(hù)一次，每年雷雨季節(jié)來臨之前還要進(jìn)行一次全面的維護(hù)。具體的維護(hù)內(nèi)容包括檢查避雷針、避雷網(wǎng)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(guī)定值;檢查內(nèi)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(dāng)防雷裝置受到雷擊后，要及時檢查、測試相關(guān)設(shè)備，并維修、更換受損的裝置或部件。
5 結(jié)束語
做好防雷工作能夠保障民航通信設(shè)備的安全，而通信設(shè)備在保障民航飛行安全方面發(fā)揮著非常重要的作用。雷電防護(hù)是一項綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)工程，因此，在選擇防雷措施時，必須要注重系統(tǒng)性和每個細(xì)小環(huán)節(jié)，要使防雷設(shè)施管理更加規(guī)范化、精細(xì)化，同時，還要加大對技術(shù)人員防雷業(yè)務(wù)的培訓(xùn)力度，提高防雷工作水平。
由此可知，在日常工作中，要充分發(fā)揮防雷措施的作用，防范雷擊風(fēng)險，降低空管設(shè)備、設(shè)施發(fā)生故障的概率，提高空管設(shè)備工作的可靠性和穩(wěn)定性，進(jìn)而保障民航的飛行安全。
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