摘 ?要：民航甚高頻臺(tái)站大多處于雷擊風(fēng)險(xiǎn)較高區(qū)域，為確保民航地空通信的順暢，臺(tái)站的防雷措施顯得尤為重要。本文詳細(xì)總結(jié)了民航甚高頻臺(tái)站防雷系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，對(duì)各項(xiàng)防雷措施的具體要求進(jìn)行了闡述，為今后臺(tái)站開(kāi)展運(yùn)行、防雷施工等提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：民用航空;甚高頻;雷電防護(hù);臺(tái)站

中圖分類號(hào)：TN924????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?????文章編號(hào)：1671-2064（2019）17-0000-00

0引言

民航甚高頻系統(tǒng)是地面管制部門(mén)與空中航空器進(jìn)行地空話音通信的重要手段，是航空器獲取飛行指令的最基本保障。在《民用航空器事故癥候標(biāo)準(zhǔn)》4.13陸空通信雙向聯(lián)系中斷，造成調(diào)整其他航空器避讓等后果，或者區(qū)域范圍內(nèi)陸空通信雙向聯(lián)系中斷15min（含）以上，進(jìn)近或塔臺(tái)范圍內(nèi)陸空通信雙向聯(lián)系中斷3min（含）以上即定為民航事故征候。因此民航甚高頻系統(tǒng)一旦遭受雷擊造成陸空通信中斷將危及民用航空器的航空安全。本文結(jié)合《民用航空通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施防雷技術(shù)規(guī)范》MH/T 4020-2006）的具體要求歸納總結(jié)了甚高頻防雷措施的要點(diǎn)，為日后甚高頻臺(tái)的設(shè)計(jì)施工、防雷檢測(cè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新完善提供重要的參考依據(jù)。

1甚高頻臺(tái)的主要構(gòu)成

一個(gè)典型甚高頻臺(tái)的生產(chǎn)運(yùn)行區(qū)域主要有設(shè)備及傳輸機(jī)房、室外天線塔及天線、監(jiān)控機(jī)房、動(dòng)力配電機(jī)房和應(yīng)急柴油機(jī)機(jī)房組成。設(shè)備及傳輸機(jī)房由機(jī)房主體和各類電子信息系統(tǒng)組成。機(jī)房?jī)?nèi)部是電子系統(tǒng)高度集中區(qū)域，包含了甚高頻收發(fā)信共用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)和其他業(yè)務(wù)的信息系統(tǒng)。室外天線塔和天線是臺(tái)站內(nèi)的最高點(diǎn)，天線塔之上架設(shè)了甚高頻的收發(fā)天線。因此室外天線塔是引雷的重要隱患點(diǎn)。監(jiān)控機(jī)房主要是設(shè)備監(jiān)控人員所處區(qū)域，內(nèi)設(shè)所轄設(shè)備的監(jiān)控終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。動(dòng)力配電機(jī)房則是包含了低壓供電部分的開(kāi)關(guān)柜、切換柜、UPS設(shè)備等低壓供電設(shè)備。應(yīng)急柴油機(jī)房包含了應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)以及附屬的儲(chǔ)油間。

根據(jù)雷電防護(hù)理論，雷擊的危害形式主要是直接雷擊和感應(yīng)雷擊。甚高頻臺(tái)站容易遭受直接雷擊的部分主要是天線塔、各建筑物主體。伴隨直擊雷產(chǎn)生的感應(yīng)雷還將可能導(dǎo)致機(jī)房建筑物內(nèi)部的電源系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)失效，造成供電、傳輸中斷，最終導(dǎo)致甚高頻提供的地空通信服務(wù)中斷。為了保障民航甚高頻系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚高頻臺(tái)必須采取綜合法雷措施。甚高頻系統(tǒng)防雷裝置設(shè)置圖見(jiàn)圖1。

1.1接閃器

甚高頻臺(tái)所有地面建（構(gòu)）筑以及地面配套設(shè)施應(yīng)按照GB50057-2010中的要求設(shè)置接閃桿、接閃帶或組合方式等作為防直擊雷裝置。

天線塔一般位于建筑物接閃器保護(hù)范圍之外，應(yīng)按照《民用航空通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施防雷技術(shù)規(guī)范》（MH/T 4020-2006）中的要求設(shè)置單獨(dú)接閃器進(jìn)行保護(hù)。設(shè)置在機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)附近的接閃器高度應(yīng)同時(shí)滿足機(jī)場(chǎng)凈空要求，當(dāng)有沖突時(shí)，可采用多根接閃器組成的保護(hù)整列或調(diào)整避雷針位置等措施適當(dāng)降低接閃器高度。

1.2引下線

甚高頻臺(tái)站內(nèi)各建筑物均因設(shè)置引下線用于連接建筑物之上的接閃器，在建筑物外設(shè)置引下線時(shí)，引下線不應(yīng)少于兩根，并應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ分布。

四川地區(qū)地形地貌復(fù)雜，為保證甚高頻信號(hào)的覆蓋范圍，甚高頻臺(tái)選址多位于年平均雷暴日大于30天的山頂或空曠區(qū)域，按照MH/T?4020-2006中的分類，甚高頻臺(tái)均應(yīng)按照雷達(dá)保護(hù)特級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防護(hù)（下文涉及雷電防護(hù)等級(jí)均定義為特級(jí)），其引下線平均水平間距不應(yīng)大于12米，引下線應(yīng)平直敷設(shè)，與平行布設(shè)的各類天線、饋線、信號(hào)線、控制線、電源線的間距不應(yīng)小于1.8米。

1.3接地系統(tǒng)

根據(jù)MH/T 4020-2006，甚高頻臺(tái)防雷接地系統(tǒng)宜采用共用接地的方式，接地裝置的接地電阻值應(yīng)按防雷接地、交流工作接地、安全保護(hù)接地、設(shè)備要求的工作接地等最小值確定。一般情況下，甚高頻臺(tái)接地電阻不應(yīng)大于4Ω。甚高頻天線塔如果相鄰的建筑物間距不大于5米時(shí)，應(yīng)圍繞建筑物和天線塔安裝一個(gè)接地體;如果相鄰的建筑物間距大于5米小于10米時(shí)，應(yīng)每個(gè)建筑單體安裝一個(gè)接地體，接地體可以有一個(gè)公共邊;如果距離大于10米，應(yīng)當(dāng)每個(gè)建筑單體安裝一個(gè)接地體，且兩個(gè)接地體之間至少要用兩條埋地接地線互聯(lián)。

1.4等電位連接

甚高頻臺(tái)的等電位連接是在共用接地的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)電子信息設(shè)備需做好保護(hù)接地連接，降低雷電電泳電流引起的電位差，保護(hù)設(shè)備不受損害。機(jī)房?jī)?nèi)的線纜橋架，金屬管道、電纜、信號(hào)線纜的金屬鎧裝層、金屬結(jié)構(gòu)的天線塔及其他外來(lái)導(dǎo)電體均應(yīng)在LPZ0與LPZ1雷電防護(hù)區(qū)的交界處連接至接地系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)臺(tái)站內(nèi)部的等電位連接。對(duì)于室外的天線饋線，應(yīng)在天線兩端分別做等電位連接，當(dāng)系統(tǒng)只要求在一端做等電位連接時(shí)，應(yīng)采用兩層屏蔽，外層屏蔽按照兩端等電位連接。

一般甚高頻設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)部多為高頻信號(hào)，機(jī)房?jī)?nèi)的等電位連接應(yīng)采用M型連接方式，基本方法見(jiàn)圖2。若因機(jī)房條件限制無(wú)法實(shí)現(xiàn)M型連接方式可采用S型連接見(jiàn)圖3，但應(yīng)確保機(jī)房?jī)?nèi)所有設(shè)備和金屬組件除在接地基準(zhǔn)點(diǎn)與接地系統(tǒng)相連外，均應(yīng)與共用接地系統(tǒng)有大于10Kv 1.2/50μs的絕緣。

1.5屏蔽措施與線纜鋪設(shè)

臺(tái)站內(nèi)的建筑物可利用建筑物本身的鋼筋網(wǎng)絡(luò)格柵實(shí)現(xiàn)機(jī)房空間的電磁屏蔽功能，遇到雷擊時(shí)，屏蔽格柵可有效降低機(jī)房?jī)?nèi)的干擾磁場(chǎng)強(qiáng)度，起到保護(hù)設(shè)備免受磁場(chǎng)干擾的影響。實(shí)際運(yùn)行中，有些機(jī)房?jī)?nèi)有較高敏感度的電子設(shè)備，建筑物本身的鋼筋網(wǎng)絡(luò)不能滿足設(shè)備的防雷屏蔽需求，需在設(shè)備所處機(jī)房六面增設(shè)屏蔽網(wǎng)，屏蔽網(wǎng)需導(dǎo)電、導(dǎo)磁、連續(xù)、封閉，并就近多點(diǎn)接地。

甚高頻臺(tái)站內(nèi)系統(tǒng)線纜的敷設(shè)在金屬線槽或金屬管道內(nèi)，信號(hào)線路應(yīng)靠近等電位連接網(wǎng)絡(luò)的金屬部件敷設(shè)，不宜貼近雷電防護(hù)區(qū)的屏蔽層。且設(shè)備電源線、信號(hào)線、天饋線宜分開(kāi)敷設(shè)，保持間距。此外，布設(shè)信號(hào)線纜時(shí)，需盡量避免由線纜自身形成的感應(yīng)環(huán)面積。

1.6電涌保護(hù)

甚高頻臺(tái)站中，需關(guān)注供配電系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)和天饋系統(tǒng)的電涌保護(hù)。

雷電防護(hù)等級(jí)為特級(jí)的臺(tái)站低壓電力進(jìn)入機(jī)房宜采用鎧裝或穿金屬管全程埋地，并且應(yīng)安裝四級(jí)SPD防止雷擊電涌的傷害。

信號(hào)傳輸系統(tǒng)的信號(hào)線纜在進(jìn)入機(jī)房前均應(yīng)使用金屬屏蔽線纜或穿金屬管埋地，線纜兩端就近接地?？墒褂霉饫w代替的傳輸線路優(yōu)先使用光纖，帶金屬外殼、金屬芯的光纖需在入戶端就近接地。當(dāng)機(jī)房屏蔽措施比較完善的情況下，機(jī)房?jī)?nèi)信號(hào)線長(zhǎng)度大于10米，電纜信號(hào)兩端都應(yīng)加裝信號(hào)SPD，無(wú)屏蔽措施時(shí)，信號(hào)線長(zhǎng)度大于3米就需要加裝信號(hào)SPD。選用信號(hào)SPD的最大持續(xù)運(yùn)行電壓應(yīng)大于等于信號(hào)峰值電壓的1.2倍，響應(yīng)時(shí)間在納秒級(jí)。

天饋系統(tǒng)的饋線從連接了室外的金屬天線塔和室內(nèi)的甚高頻收發(fā)信機(jī)，饋線應(yīng)全程采用金屬管屏蔽，在饋線引入謹(jǐn)防入口處，安裝沖擊電流不小于2.5kA（10/350μs）的SPD。由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制，無(wú)法在機(jī)房入口處安裝SPD的，且當(dāng)前線路可承受預(yù)期電涌，可將SPD安裝在受保護(hù)設(shè)備處，甚高頻共用系統(tǒng)應(yīng)選擇插入損耗小于0.2DB的SPD。此外同軸電纜從室外進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，還宜在墻體上安裝6毫米厚的金屬等電位連接板，用于連接所有穿墻的天饋線。

安裝選用SPD時(shí)，要結(jié)合雷達(dá)防護(hù)和受保護(hù)設(shè)備的工作頻率、輸出功率、接口形式、特性阻抗、插入損耗、駐波比等要求，選用適配的SPD，才能夠起到不影響甚高頻設(shè)備運(yùn)行，同時(shí)降低雷擊電涌的影響。

2結(jié)語(yǔ)

民航甚高頻臺(tái)選址均地處雷擊風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域，每年雷雨季節(jié)都要經(jīng)受?chē)?yán)峻的考驗(yàn)。這就要求甚高頻臺(tái)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、定期防雷檢測(cè)與防雷整改的每一個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)格做好防雷措施。尤其在設(shè)計(jì)施工階段，如果存在防雷隱患，后期整改難度大，投入成本高，因此在設(shè)計(jì)階段一定要嚴(yán)把關(guān)，在施工階段嚴(yán)落實(shí)。在臺(tái)站運(yùn)行階段，定期檢查各防雷設(shè)備設(shè)施的狀態(tài)，開(kāi)展專業(yè)的防雷檢測(cè)，關(guān)注運(yùn)行環(huán)境的變化積極整改防雷隱患，確保民航地空通信的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[3] 周志敏.電子信息系統(tǒng)防雷接地技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2004.

收稿日期：2019-07-25

作者簡(jiǎn)介：張峰（1983—），男，山西呂梁人，碩士研究生，工程師，研究方向：民航甚高頻。