高建國 張衛(wèi)凌

【摘要】本文通過對雷電侵入空管通信機(jī)房的各種途徑進(jìn)行分析，提出了通信機(jī)房的綜合防雷措施。這些防雷措施能有效地防止雷擊對電子設(shè)備、通信系統(tǒng)的侵害，對通信設(shè)備穩(wěn)定高效的運(yùn)行提供了可靠的保證，對于工程實(shí)踐具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】通信機(jī)房;防雷;措施

引言

近幾年隨著民航空管系統(tǒng)的不斷發(fā)展，特別是通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備等系統(tǒng)的建設(shè)，精密電子設(shè)備被廣泛應(yīng)用到空管工作中。由于精密電子設(shè)備存在抗過電流、過電壓、電磁脈沖的能力低、絕緣強(qiáng)度低以及抗干擾能力弱等問題，一旦受到雷擊等類型的過電壓沖擊，則會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中斷，設(shè)備永久性損壞。作為保障對空通信以及雷達(dá)自動(dòng)化監(jiān)視等系統(tǒng)運(yùn)行的空管通信機(jī)房，如何規(guī)避雷擊的影響，為設(shè)備的正常運(yùn)行提供一個(gè)可靠的內(nèi)外部環(huán)境，避免設(shè)備的損壞，確保在雷電環(huán)境下管制部門對空通信以及飛行動(dòng)態(tài)監(jiān)視的正常，已經(jīng)成為空管運(yùn)行保障工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

一、雷電對通信機(jī)房的危害

雷電主要是由于云和空氣間或不同云團(tuán)之間以及云和大地之間的電位差達(dá)到一定程度時(shí)，發(fā)生的強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象。通常雷擊對通信機(jī)房容易造成的危害主要有兩個(gè)方面：直擊雷和感應(yīng)雷。

（一）直擊雷

當(dāng)雷云對地面的某個(gè)地方發(fā)生強(qiáng)烈放電，它有可能會(huì)直接擊中建筑物、設(shè)備等。當(dāng)雷電擊中電線、信號(hào)線等，雷電流便沿著線纜進(jìn)入機(jī)房內(nèi)的設(shè)備，從而造成設(shè)備的損壞。

（二）感應(yīng)雷

由于直擊雷放電而引起周圍的金屬導(dǎo)體發(fā)生電磁感應(yīng)，從而生成電磁浪涌。它分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。由于雷電流變化的幅度較大，會(huì)生成強(qiáng)烈的交變磁場，使周圍的金屬物體產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可能會(huì)向四周的物體放電。電流感應(yīng)到傳輸?shù)木€路上，會(huì)對設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞性，附近如果有可燃物就會(huì)引發(fā)火災(zāi)或爆炸。

1.靜電感應(yīng)雷：雷云中的大量負(fù)電荷積聚時(shí)，在金屬導(dǎo)線上將會(huì)感應(yīng)出被電場束縛的正電荷。當(dāng)雷云放電時(shí)，感應(yīng)出的這些被束縛的正電荷在電勢能的作用下，這些正電荷將沿著線路對機(jī)房內(nèi)的設(shè)備產(chǎn)生大電流沖擊。

2.電磁感應(yīng)雷：當(dāng)雷云放電或擊中避雷針時(shí)，迅速變化的雷電流會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場，該電磁場的能量以電磁波的方式傳播，并感應(yīng)于線路，最終將作用到電子設(shè)備上。

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明：直擊雷對設(shè)備所造成的損壞僅占15%，而感應(yīng)雷造成的損壞則占到了85%。一般建筑物上的避雷針只能預(yù)防直擊雷，而強(qiáng)大的電磁場產(chǎn)生的感應(yīng)雷和脈沖電壓卻能進(jìn)入通信機(jī)房內(nèi)危及重要的通信、監(jiān)視等電子設(shè)備。由于通信機(jī)房中的電子設(shè)備對雷電電磁脈沖的耐受能力很弱，因此極易因感應(yīng)雷電過電壓而損壞。

（三）雷電侵入空管通信機(jī)房的主要途徑

1.通信機(jī)房中對空通信的甚高頻設(shè)備中所使用的天線、饋線的引接。

2.出入機(jī)房的各種電源線、接地線。

3.各種信號(hào)線路的引接。

（1）從外部引接至通信機(jī)房的信號(hào)：例如從雷達(dá)站引接至通信機(jī)房內(nèi)空管自動(dòng)化系統(tǒng)的雷達(dá)信號(hào);從遙控臺(tái)引接至內(nèi)話語音系統(tǒng)的地空通信信號(hào)、程控電話信號(hào)等。

（2）在建筑物內(nèi)長距離的信號(hào)線路，例如從通信機(jī)房引接至塔臺(tái)的各種終端設(shè)備的信號(hào)線。

二、通信機(jī)房的防雷措施

通信機(jī)房的防雷體系應(yīng)按綜合防雷概念，將外部防雷措施與內(nèi)部防雷措施整體統(tǒng)一考慮。

（一）外部防雷措施

外部防雷主要是對直擊雷的防護(hù)，采用的防護(hù)方案是以接閃器接閃，引下線和接地體泄流構(gòu)成完整的電流通路來加以防護(hù)。外部防雷系統(tǒng)的構(gòu)建應(yīng)在建筑物設(shè)計(jì)與施工階段就予以考慮，以便利用建筑物自身的金屬部件達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的防雷目的。

1.接閃器，是用于接受雷擊的金屬導(dǎo)體，分為主動(dòng)式避雷針和被動(dòng)式避雷針。被動(dòng)式避雷針目前使用比較普遍，主要是避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)等。但它保護(hù)范圍小、容易側(cè)向跳火，存在導(dǎo)通量小、可靠性低等缺點(diǎn)。主動(dòng)式避雷針能控制雷擊點(diǎn)，保護(hù)范圍大。由于傳統(tǒng)避雷針、避雷網(wǎng)等價(jià)格便宜，制作簡單，因此在機(jī)房的安裝過程中是首先考慮的對象。對防雷要求較高的通信機(jī)房，必須采用主動(dòng)式避雷針。

2.引下線是接地裝置與接閃器連接的金屬導(dǎo)體，使雷電流構(gòu)成通路，是釋放雷電電流的主要通道。對于空管部門這種有大量重要的電子設(shè)備通信機(jī)房，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置相對獨(dú)立的接閃器和引下線，以避免強(qiáng)大雷電流對機(jī)房內(nèi)部設(shè)備的危害。

3.接地體是防雷保護(hù)的關(guān)鍵部件，其作用是向大地均勻泄放雷電流，使防雷裝置對地電壓不至于過高，因此接地體的接地電阻要小（一般不超過10Ω）。接地體分為自然接地體和人工接地體。自然接地體是利用建筑物基礎(chǔ)中的鋼筋導(dǎo)體做為接地體，它們具備數(shù)量多、入地深、與地接觸好等特性，是良好的泄流途徑。人工接地體是指人工另行開挖、圍繞建筑物周圍人工鋪設(shè)接地裝置。但是存在維護(hù)成本、引下線、鋪設(shè)面積等問題，因此，人工接地體最好能與自然接地體連接，組成一個(gè)完整的接地系統(tǒng)。

（二）內(nèi)部防雷措施

內(nèi)部防雷主要指對感應(yīng)雷侵入的防護(hù)，避免電子設(shè)備遭受雷電電磁脈沖的影響而損壞以至于無法工作。

1.電源線路防雷

電源防雷措施主要為了防止雷電流通過電源線路對通信設(shè)備造成危害。為避免因更大的雷電流在擊毀避雷器后繼續(xù)損壞后端的設(shè)備，以及防止線纜遭受二次感應(yīng)，電源線路的防雷保護(hù)應(yīng)采取三級保護(hù)：第一級在總配電箱處，安裝60-100KA放電電流較大的三相電源避雷器;第二級在重要樓層或重要設(shè)備電源的進(jìn)線處安裝20-40KA單相電源避雷器;第三級在機(jī)房內(nèi)重要設(shè)備前端加裝避雷器。

2.信號(hào)線路防雷

在鋪設(shè)通信機(jī)房的內(nèi)部線纜時(shí)，應(yīng)該特別注意信號(hào)線纜與機(jī)房內(nèi)的電源線、其他金屬管線等的距離，避免因距離太近，由于金屬導(dǎo)體耦合而產(chǎn)生過電壓對電子設(shè)備造成損害。同時(shí)要確保設(shè)備的信號(hào)線與電源線所構(gòu)成的回路面積必須盡可能小，以避免感應(yīng)雷產(chǎn)生回路感應(yīng)電勢而損壞設(shè)備。

其次，感應(yīng)雷會(huì)在信號(hào)傳輸線路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓從而損壞電子設(shè)備，因此必須對信號(hào)線纜進(jìn)行有效的屏蔽以降低感應(yīng)雷對電子設(shè)備的損壞。目前通信機(jī)房內(nèi)的大部分線路采用穿管布線或者使用上橋架鋪設(shè)信號(hào)線纜，因此在對信號(hào)線路進(jìn)行屏蔽時(shí)，應(yīng)做好屏蔽管線或者上橋架的接地，套管或橋架的兩端都必須要有效接地，同時(shí)應(yīng)與均壓等電位帶連接，盡可能地減少感應(yīng)雷擊的途徑。此外，還應(yīng)重點(diǎn)做好入戶的電纜線路、金屬管網(wǎng)等屏蔽。

3.SPD防護(hù)

當(dāng)雷電擊中通信機(jī)房所在的建筑物時(shí)，最大可能會(huì)有50%左右的雷電流通過與建筑物相連的各金屬管網(wǎng)進(jìn)入建筑物內(nèi)。如果通信機(jī)房內(nèi)的電子設(shè)備能夠被良好的屏蔽，那么約有70%左右的電流會(huì)在屏蔽層被分流。通過加裝電浪涌保護(hù)器（SPD），能更有效的阻擋剩余的雷電流，保護(hù)機(jī)房內(nèi)的電子設(shè)備。SPD的保護(hù)原理為，當(dāng)雷電流浪涌值超過SPD的啟動(dòng)值時(shí)，SPD對地導(dǎo)通，釋放浪涌電流;當(dāng)雷電流小于SPD的啟動(dòng)值時(shí)，SPD斷開對地的連接恢復(fù)至高阻抗?fàn)顟B(tài)。SPD包括信號(hào)類和電源類，分別對信號(hào)和電源提供過電壓保護(hù)，避免設(shè)備遭受雷電閃擊引起浪涌過電壓而造成損壞。正確選用各類SPD對侵人機(jī)房內(nèi)的電子設(shè)備、信號(hào)線、傳輸設(shè)備及甚高頻無線系統(tǒng)天饋線的雷電過電壓進(jìn)行抑制，可有效減少雷電對設(shè)備的損害。

三、減少雷擊損失的人為因素

（一）要做好防雷裝置的常規(guī)檢測和防雷工程的施工監(jiān)督和竣工驗(yàn)收。定期檢測是防雷系統(tǒng)后期維護(hù)的必要措施，每年至少應(yīng)該在雷雨季節(jié)到來之前，委托當(dāng)?shù)赜匈Y質(zhì)的防雷公司對防雷系統(tǒng)進(jìn)行一次安全檢測，雷雨季節(jié)期間，應(yīng)該加強(qiáng)巡視，經(jīng)常檢查防雷設(shè)備的性能參數(shù)。

（二）維護(hù)人員必須要熟悉、掌握好相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、熟悉避雷器的相關(guān)性能參數(shù)以及相關(guān)防雷專業(yè)知識(shí)，熟練掌握雷雨氣候應(yīng)急保障工作流程。

（三）建立高素質(zhì)的防雷隊(duì)伍，加強(qiáng)在崗培訓(xùn)工作。采取舉辦防雷技術(shù)培訓(xùn)班，邀請專家講課等措施，組織對防雷技術(shù)規(guī)范、技術(shù)規(guī)定進(jìn)行專題學(xué)習(xí)，擴(kuò)大維護(hù)人員的知識(shí)面，提高防雷技術(shù)水平。

四、結(jié)語

防雷工程是保證通信網(wǎng)絡(luò)暢通和設(shè)備安全的重要環(huán)節(jié)，涉及土建、供電、信號(hào)線路布線、設(shè)備安裝、周圍建筑環(huán)境等各個(gè)方面，必須根據(jù)通信機(jī)房建設(shè)的具體情況采用相應(yīng)的防雷技術(shù)方案，并結(jié)合機(jī)房和設(shè)備的具體情況，從各個(gè)方面進(jìn)行整體的、綜合的雷電防護(hù)，才能有效減少災(zāi)害損失。本文通過對雷電侵入空管通信機(jī)房的各種途徑進(jìn)行分析，提出了通信機(jī)房的綜合防雷措施。這些防雷措施能有效地防止雷擊對電子設(shè)備、通信系統(tǒng)的侵害，對通信設(shè)備穩(wěn)定高效的運(yùn)行提供了可靠的保證。

參考文獻(xiàn)

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