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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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