摘要：由于机场导航台站架设位置的特殊性，对导航台战的雷电防护能力提出了越来越高的要求，结合导航台站的特点介绍雷电防护的原则、方法，并根据这些方法以及导航台站的具体环境提出了对导航台站进行雷电防护的措施，提高防雷效果。
关键词：天线防雷；导航台站；雷电防护；
一、雷电的产生及特性
1、当积雨云高度较底，密度较大，云内对流旺盛时，由于水滴的对流、碰撞产生大量电荷，正负电荷在云内不同部位聚集，形成极高场强的电场。云与云之间，云与大地之间，强电场在大气中的放电现象便产生雷电。典型的雷击持续时间大约几十到几百微秒，一般雷电流大约几十千安，个别到几百千安。带电云层与云层之间或云层与大地上某尖端之间发生的猛烈放电现象，称为直击雷。直击雷的危害主要在于高电流、热效应和机械力的破坏作用。雷电直接击中建筑物、通信设备、通信电缆和操作人员，可能会造成建筑损毁、设备损坏、人身伤亡以及电气短路引发火灾等严重后果。
2、在雷云形成和放电过程中，通过静电感应、电磁感应等途径，在雷电危害区域内，对电气设备和人身产生危害尤其是对通信设备产生电磁干扰危害的，称为感应雷。其危害特点是会产生很高的危险过电压。有研究表明直击雷可在其周围超过1O00M范围内的半导体上感应出危险电压。因此，遭受感应雷的概率远大于直击雷的概率。
3、直击雷的防护主要是靠避雷针、避雷线、避雷带等接闪器把雷电引泻入地来保护建筑物和设备的。感应雷的防护主要通过屏蔽、等电位联接等技术保护仪器或者设备，使之不因遭受过压、过流和电磁脉冲而损坏。
二、雷电防护的原则
防雷与防洪的基本原则类似。防洪主要是通过将洪水引入大海，让大海来消耗其能量，最终达到减灾的目的。防护雷击也是采用疏导的方式，让雷电流通过相应的通道进入大地，将其能量消散，达到防雷效果。其次，防雷工程必须按照国家的防雷规范实施。最后，雷击有偶然性，防护工程无法保证物体完全不受到雷击，依据什么标准来建设，需要综合各方面的原因。幅值很大的雷电流出现的概率低，而且电子设备更新换代快，如果都按大雷电流的标准建设，必然造成资源的浪费。需要在建设过程中考虑经济因素，以得到必要的防雷效果。
三、导航台的环境特点
机场导航台通常具有以下几个特点：
1、地理位置：台站通常随机场设在离市中心较远的开阔地带，给飞机进近时提供高度和位置信息的近台和远台更是在郊区或农村。
2、实施条件：建设台站时设置的一些防雷设施部分已经老化，接地电阻已满足不了对设备的防雷要求。
3、电源系统：机场内的导航台均由飞行区供电系统地埋引入建筑的，远离机场的导航台则是由10KV电力线架空接人，经变压器后再地埋引入建筑的，非常容易感应雷电电磁脉冲。
4、台站设备：用来发射引导飞机着陆信号的系统设备需要安装专用电涌保护器（SPD）做雷电防护措施。
5、从以上几个特点不难发现，从雷电防护角度来看，导航台站一般都运行于“高风险”环境下，即对于雷害风险的“暴露程度”很高，因此需要采取强有力的防护措施。根据GB50057一94《建筑物防雷设计规范》及IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》标准，其电源线路至少应采取三级雷电防护，信号线路至少应采取一级雷电防护才能达到雷电防护的要求。鉴于机场导航台站的上述特点和要求，一般认为对于中等以上雷暴强度地区（年均雷暴日40天以上），应选用最大标称放电电流大于15KA（10/350uS）的电涌保护器作为电源系统的第一级雷电防护，其保护水平应小于200V，同时满足这两个方面的要求才能保证导航台设备用电电源的可靠运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆设备发射信号的天线分配网络同样会受到雷击的威胁，因此也需要采用专用通信信号系列电涌保护器进行雷电防。
四、导航台站的雷电防护措施
1、直击雷的防护
直击雷对于导航台站的危害非常大，当雷电击中导航台时，巨大的能量在瞬间释放，产生大量的热，受击物体可以在瞬间融化或爆炸。直击雷还可以在空气中形成电磁脉冲干扰设备，并且在周边的设备和线路中产生过电压损坏设备。为了避免这些危害，通常采用接闪器将可能出现的直击雷通过引下线接引到地面。现阶段导航台站预防直击雷，一定要注意避雷针、避雷网和避雷带的组合使用。鉴于导航台站大多是平房，建议在屋顶架设避雷针并铺设避雷网，沿墙角布设引下线，在台站周围安置避雷带。
2、感应雷的防护
资料显示，雷害损失的 80%以上来源于感应雷。相对于直击雷，感应雷的发生概率更大，所以感应雷的防护是防雷重点。感应雷的防护措施主要有等电位连接、屏蔽和加装浪涌保护器。等电位连接是分担强电流和消除强电压差的主要手段，可分防雷等电位连接和电气安全等电位连接。屏蔽可以阻挡、衰减甚至消除雷电感应的干扰。设置机房屏蔽、设备或部件屏蔽以及导线屏蔽等，将减小因雷电通过电磁耦合感应到设备上来的过电压、过电流所引起的雷电电磁脉冲。为减少电磁干扰的感应效应，应对线路采取屏蔽措施。浪涌保护器起等电位连接作用，选型是指在不同的防雷区内，按照雷击电磁脉冲的强度和等电位连接点的位置，定位于该区域内的电子设备采用何种浪涌保护器，实现与共用接地体等电位联结。
3、天线防雷
对导航天线产生威胁的主要是直击雷，针对不同的导航天线，需要采用不同的防直击雷措施。某些装备的天线防护较为简单，只需在天线附近架设避雷针即可，但避雷针与天线的距离要固定在3 m左右，高度根据天线的高度计算得到，应位于两天线侧面，不得影响天线信号的发射。此外，避雷针需要和建筑物进行等电位连接，支撑架可以采用玻璃钢材料，在不对信息传输产生干扰的条件下，强度得到提高。天线很高且范围较大的装备，可以采用避雷线进行防护，由于天线通常距离导航台机房很远，建议采用独立的引下线和接地装置。某些装备的天线防护较为特殊，采用避雷针防护会产生遮挡，影响信号质量。这类天线的防雷，可以通过在信号传输线上安装避雷器来解决，避雷器需要与建筑物等电位连接。
4、信号系统防雷
信号系统的防雷重点是传输线路的保护，当导航台站进行数据传输时，需要采取以下防护措施。
（1）电缆传输。线缆要使用屏蔽电缆或穿金属管埋地引入，线缆与调制解调器之间需安装浪涌保护器。
（2）光纤传输。需要把光缆里的金属加强筋与光纤盒可靠连接并接地，全塑光纤不考虑防雷问题。
（3）无线传输。传输设备的天馈线应穿金属管屏蔽接地引入，天馈线的两端都要安装浪涌保护器。
结束语
随着高新技术的快速发展，对装备防雷技术的要求将越来越高，因此如何根据导航台站的环境特点、装备的技术要求提高雷电防护能力将是未来研究的重点，只有提高了导航台站的防雷能力，才能够确保装备完好正常的工作。雷电防护既是综合工程，也是系统工程。对于整个机场通信导航台站而言，建设良好完善的防雷系统对设备设施的安全运行是至关重要的。严格按照综合防雷的原则，从各个可能的引入雷击途径进行规划保护，层层防患，才能最大限度地避免雷击危害，确保整个通信导航系统安全无恙，稳定可靠地运行。
参考文献：
[1]李维红，任国全，李冬伟，等．地面机动装备雷电防护工程，北京：国防工业出版社，2014
[2]李景禄．现代防雷技术，北京：中国水利水电出版社，2009
[3]杜仁强.一般通信基站的防雷措施通信电源技术，2006
论文作者:景路
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/26
标签：雷电论文; 防雷论文; 防护论文; 天线论文; 台站论文; 直击论文; 感应论文; 《基层建设》2017年第33期论文;