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民航空管通信設備中防雷工作的探討論文
隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微電子技術(shù)、半導體集成電路和計算機技術(shù)被廣泛應用到民航通信設備中。應用這些技術(shù)后，通信設備的抗過(guò)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(huì )損壞設備，進(jìn)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(guò)程中，要采用先進(jìn)、可靠、實(shí)用的防雷措施保證通信設備的安全。
1 雷的產(chǎn)生及其危害
雷電是自然界中的一種天氣現象，它多出現在積雨云中。積雨云會(huì )隨著(zhù)溫度和氣流的變化不停地運動(dòng)，在運動(dòng)的過(guò)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(huì )使云層下的建筑物、樹(shù)木等帶有不同電荷的雷云，當它們與大地凸出物接近時(shí)，一旦電場(chǎng)超過(guò)25～30 kV/cm，將產(chǎn)生激烈的放電現象。
由于放電時(shí)的溫度高達2 000 ℃，空氣受熱會(huì )急劇膨脹，進(jìn)而發(fā)出類(lèi)似爆炸的轟鳴聲。
目前，還沒(méi)有方法消除或阻止雷擊放電。在沒(méi)有任何屏蔽和浪涌保護的情況下，雷擊電流會(huì )對供電回路或控制回路產(chǎn)生高達26.4 kV(57.1 kV)的感應浪涌電壓，進(jìn)而損壞電氣設備。對于信號、數據線(xiàn)路，7.92 V(17.8 V)和33 V(72 V)的感應浪涌電壓會(huì )干擾相關(guān)設備的正常運行，損壞微電子設備。因此，相關(guān)部門(mén)將雷電災害認定為電子時(shí)代的首要災害。
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 雷電防護的必要性
在實(shí)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(guān)風(fēng)險可分為RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW和RZ。當R>RT時(shí)，必須要采取相應的雷電防護措施，使R 2.2 雷電防護經(jīng)濟的合理性
當CRL+CPM 風(fēng)險評估是雷擊防護系統(LPS)、SPD設計選擇的量化和優(yōu)選的依據，同時(shí)，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(diǎn)引到地面，并將其泄放入大地。在此過(guò)程中，要求不引起熱和機械損害，不產(chǎn)生危險火花引發(fā)火災和爆炸。因此，要在建筑物上接入接閃器，保護由桿、線(xiàn)、網(wǎng)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(xiàn)相接，但是，引下線(xiàn)的數量要與避雷針的數量相等。在施工過(guò)程中，要平直、舒展地鋪設引下線(xiàn)，保證其橫截面積，同時(shí)，它也要與各類(lèi)電線(xiàn)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(guān)設備要求的工作接地的最小值來(lái)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(jìn)一步完善雷電防護系統。運用內部防雷技術(shù)時(shí)，要重點(diǎn)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(guān)重要。因為大部分微電子設備遭受雷擊都是電源電壓過(guò)高造成的。目前，在實(shí)際工作中，主要是通過(guò)設置型號為DEHNRALL DR MOD49 255的電源避雷器來(lái)限制電流，防止出現電壓過(guò)高的情況。當有雷電襲擊機房和天線(xiàn)桿塔時(shí)，會(huì )因為電流過(guò)大或者過(guò)強的電磁場(chǎng)產(chǎn)生很高的電壓，進(jìn)而損壞微電子元件。當輸入電源與地線(xiàn)之間并聯(lián)電源避雷器后，會(huì )限制電流峰值，有效避免電壓過(guò)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(shí)，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�，F階段，針對這種情況，可在通信電纜和總配線(xiàn)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(xiàn)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(shí)，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(jìn)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(fā)射空間電磁波最主要的裝備之一。當在微波收發(fā)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(shí)，可以將天饋線(xiàn)SPD安裝在中頻接口處。天饋系統的饋線(xiàn)、信號線(xiàn)和電源線(xiàn)應用金屬管全程屏蔽。在具體工作中，要將天饋系統的饋線(xiàn)、信號線(xiàn)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(xiàn)路能承受預期電涌時(shí)，可以將SPD安裝在受保護設備處。當傳輸線(xiàn)受到雷電感應時(shí)，雷電流會(huì )通過(guò)天饋線(xiàn)避雷器支路泄放到大地，并通過(guò)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(wǎng)把物體包起來(lái)，防止電磁波進(jìn)入。這是一種很常見(jiàn)的物理現象。因此，相關(guān)工作人員可以利用這個(gè)物理現象選擇相應的屏蔽方法保護設備。屏蔽分為對線(xiàn)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(mén)，窗戶(hù)要安裝金屬網(wǎng)，即防雷窗。屏蔽和布線(xiàn)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(guān)的附屬線(xiàn)路。實(shí)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(gè)系統組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，系統中的所有設備具有相同的參考電位，沒(méi)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(shù)的人員負責管理。發(fā)生雷擊事故后，要及時(shí)調查、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一次，每年雷雨季節來(lái)臨之前還要進(jìn)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(wǎng)桿塔和引下線(xiàn)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(lèi)SPD的性能是否劣化等。另外，當防雷裝置受到雷擊后，要及時(shí)檢查、測試相關(guān)設備，并維修、更換受損的裝置或部件。
5 結束語(yǔ)
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(fā)揮著(zhù)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(shí)，必須要注重系統性和每個(gè)細小環(huán)節，要使防雷設施管理更加規范化、精細化，同時(shí)，還要加大對技術(shù)人員防雷業(yè)務(wù)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(fā)揮防雷措施的作用，防范雷擊風(fēng)險，降低空管設備、設施發(fā)生故障的概率，提高空管設備工作的可靠性和穩定性，進(jìn)而保障民航的飛行安全。
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