民航空管通信设备中防雷工作的探讨论文
随着现代科学技术的发展，微电子技术、半导体集成电路和计算机技术被广泛应用到民航通信设备中。应用这些技术后，通信设备的抗过电压能力变得比较差，对电磁脉冲(EMP)也极为敏感，一旦发生雷击，就会损坏设备，进而直接影响飞行安全，造成严重的后果。由此可知，防雷保护工作是非常重要的。因此，在工作过程中，要采用先进、可靠、实用的防雷措施保证通信设备的安全。
1 雷的产生及其危害
雷电是自然界中的一种天气现象，它多出现在积雨云中。积雨云会随着温度和气流的变化不停地运动，在运动的过程中摩擦生电，形成带电荷的云层——有些云层带有正电荷，有些云层带有负电荷。静电感应的存在会使云层下的建筑物、树木等带有不同电荷的雷云，当它们与大地凸出物接近时，一旦电场超过25～30 kV/cm，将产生激烈的放电现象。
由于放电时的温度高达2 000 ℃，空气受热会急剧膨胀，进而发出类似爆炸的轰鸣声。
目前，还没有方法消除或阻止雷击放电。在没有任何屏蔽和浪涌保护的情况下，雷击电流会对供电回路或控制回路产生高达26.4 kV(57.1 kV)的感应浪涌电压，进而损坏电气设备。对于信号、数据线路，7.92 V(17.8 V)和33 V(72 V)的感应浪涌电压会干扰相关设备的正常运行，损坏微电子设备。因此，相关部门将雷电灾害认定为电子时代的首要灾害。
2 雷电风险评估
风险评估的目的是采用合理的防护措施降低风险，并将其控制在风险容限值(RT)之下。
2.1 雷电防护的必要性
在实际工作中，可以根据R=∑RX确定雷电防护的必要性。其中，RX=NX×PX×LX，而相关风险可分为RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW和RZ。当R>RT时，必须要采取相应的雷电防护措施，使R 2.2 雷电防护经济的合理性
当CRL+CPM 风险评估是雷击防护系统(LPS)、SPD设计选择的量化和优选的依据，同时，它也为不采取雷电防护措施提供了依据。
3 民航空管通信设备防雷措施分析
3.1 外部防护措施
外部防护措施是指截获击向建筑物的直击雷(包括侧击雷)，把雷电流从雷击点引到地面，并将其泄放入大地。在此过程中，要求不引起热和机械损害，不产生危险火花引发火灾和爆炸。因此，要在建筑物上接入接闪器，保护由杆、线、网和自然部件组成的防雷设备。
另外，要把相应的接闪器与引下线相接，但是，引下线的数量要与避雷针的数量相等。在施工过程中，要平直、舒展地铺设引下线，保证其横截面积，同时，它也要与各类电线保持一定的距离。接地是保护通信设备最重要的一项防雷措施。接地装置的接地电阻值应根据防雷接地、交流工作接地、安全保护接地和相关设备要求的工作接地的最小值来确定。一般情况下，接地电阻不应大于4 Ω。雷击防护系统的设置情况如图1所示。
3.2 内部防护措施
内部防护措施是对外部防护措施的补充，它能进一步完善雷电防护系统。运用内部防雷技术时，要重点考虑空管通信设施内部采用的防雷电措施。
3.2.1 电源避雷措施
在雷电天气中，做好电源的保护工作至关重要。因为大部分微电子设备遭受雷击都是电源电压过高造成的。目前，在实际工作中，主要是通过设置型号为DEHNRALL DR MOD49 255的电源避雷器来限制电流，防止出现电压过高的情况。当有雷电袭击机房和天线杆塔时，会因为电流过大或者过强的电磁场产生很高的电压，进而损坏微电子元件。当输入电源与地线之间并联电源避雷器后，会限制电流峰值，有效避免电压过高造成的危险。
图1 雷击防护系统的设置
3.2.2 信号避雷措施
在雷电天气中，要加强对信号传输体系的保护。在选择通信设备的避雷方式时，要使用带金属护套的电缆或将其放置在首尾贯通的'金属管内埋在地下。现阶段，针对这种情况，可在通信电缆和总配线架上安装型号为RARE SU -10TEL的SPD(浪涌保护器)避雷模块，在中心机房转报系统的外线上串接型号为雷安LAXR4508-12C的避雷器，在情报终端的环流盒上串接信号为BCT MODME24的避雷器。在此，信号的放电电流要小于3 kA。在做好接地工作的同时，要完成相应的屏蔽接地工作。
3.2.3 天馈避雷措施
天馈系统作为电磁波进出通信设备的接口，是现代通讯、雷达和导航等电子信息系统接收、发射空间电磁波最主要的装备之一。当在微波收发设备0卫星地面设备室外功放射频端口安装SPD遇到困难时，可以将天馈线SPD安装在中频接口处。天馈系统的馈线、信号线和电源线应用金属管全程屏蔽。在具体工作中，要将天馈系统的馈线、信号线引入机房。对于雷电保护等级为特级的通信设施，应安装冲击电流I不小于2.5 kA的SPD，并且当线路能承受预期电涌时，可以将SPD安装在受保护设备处。当传输线受到雷电感应时，雷电流会通过天馈线避雷器支路泄放到大地，并通过电压保持系统将雷电控制在设备允许的电压范围内，从而保证设备的使用安全。
3.2.4 屏蔽措施
屏蔽就是用金属网把物体包起来，防止电磁波进入。这是一种很常见的物理现象。因此，相关工作人员可以利用这个物理现象选择相应的屏蔽方法保护设备。屏蔽分为对线缆的屏蔽和对建筑物的屏蔽。在具体工作中，机房建筑物要使用金属门，窗户要安装金属网，即防雷窗。屏蔽和布线情况如图2所示。3.2.5 等电位连接
等电位连接主要针对的是金属设备、金属管件和与金属材料相关的附属线路。实行等电位连接后，可以缩减设备与设备之间的电位差，将整个系统组成一个网络，系统中的所有设备具有相同的参考电位，没有电位差。这样，就可以更好地保护设备，规避雷电攻击危害。等电位连接的基本方法如图3所示。
4 管理和维护
防雷装置投入使用后，要定期检测。如果遇到雷电预警，要采用相应的应急处置方法。因此，在日常工作中，要积极整改、更新防护措施，将对防雷设施的维护纳入日常工作中，并由熟悉雷电防护技术的人员负责管理。发生雷击事故后，要及时调查、分析事故原因，评估雷电损失，进行必要的整改，并按照有关程序通报相关信息。
防雷装置至少要一年维护一次，每年雷雨季节来临之前还要进行一次全面的维护。具体的维护内容包括检查避雷针、避雷网杆塔和引下线的腐蚀、损伤情况;测试接地装置的接地电阻值是否大于规定值;检查内部和外部防雷装置的电气连接性能是否完好;检测各类SPD的性能是否劣化等。另外，当防雷装置受到雷击后，要及时检查、测试相关设备，并维修、更换受损的装置或部件。
5 结束语
做好防雷工作能够保障民航通信设备的安全，而通信设备在保障民航飞行安全方面发挥着非常重要的作用。雷电防护是一项综合性较强的系统工程，因此，在选择防雷措施时，必须要注重系统性和每个细小环节，要使防雷设施管理更加规范化、精细化，同时，还要加大对技术人员防雷业务的培训力度，提高防雷工作水平。
由此可知，在日常工作中，要充分发挥防雷措施的作用，防范雷击风险，降低空管设备、设施发生故障的概率，提高空管设备工作的可靠性和稳定性，进而保障民航的飞行安全。
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