赣州机场导航台站综合防雷技术

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摘 ,要我国江南的各机场导航台所处环境大多为雷电高风险地区,做好处在多雷暴区机场的雷电防护,是确保机场设备运行正常,保障飞行安全的重要一环.积极采用先进、可靠、实用的防雷措施,减小雷电对机场导航台站的危害,是保证机场导航台站安全、正常运行的重要手段.

关 键 词机场；导航台站；雷电防护；接地

中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2012)021-0098-02

赣州黄金机场位于南康市凤岗镇峨眉村一带,距赣州市中心城区16公里,按4D级民用机场规划,按4C级民用支线机场标准进行建设.建成后可满足波音737和空客319、320等C类客机起降.新建成的赣州黄金机场是我省第二大机场,其建设标准达到了国内支线机场一流水平,建筑风格突显了地方（宋城、客家）特色,成为我市一个新的标志性建筑.

机场导航系统设备是飞机地面服务设备中精密仪器之一,主要以进口的仪表着陆系统为主,用于引导飞机安全着陆.这类进口设备十分昂贵,备件返修周期较长且很少能及时到位,对于飞速发展的中国民航,随着航班流量的日益增加,确保导航设备正常运行是保证飞机安全起降的前提.这些雷电灾害频繁发生,直接影响到机场导航设备的正常运行,威胁到飞行安全,因此,对机场导航台站的雷电综合防护是十分重要的.

1导航台的环境特点

赣州地处长江中下游的南面,气候潮湿炎热地形多为丘陵山区亚热带,亦为冷热气流交汇处,年雷暴日为50-90天,属多雷区.每年的首次雷暴日发生的时间,呈逐年提前的趋势.

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,赣州黄金机场离市区约16公里,为飞机进出时提供高度和位置信息,近台和远台更是在郊区或农村.

2）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电力线架空接入,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.

3）实施条件：赣州导航台站由于所处的地理位置,都是凤化岩或砂砾土壤,土壤电阻率极高（＞5 ,000Ωm）,接地电阻已难于满足设备的防雷要求.

4）台站设备：用来引导飞机起降信号的系统设备、监控设备、火灾报警设备都需要安装专用的防雷器（SPD）,做好雷电防护措施.

2机场导航台站直击雷防护

2.1台站建筑物的防雷

导航台站的建筑物包括设备房及其附属建筑物,依据GB50057―2010《建筑物防雷设计规范》来划分防雷分类,赣州导航台防雷类别为二类.这些建筑物在设计和施工时,利用其框架结构的桩基作为垂直接地体,利用地梁与承台作为水平接地体,利用桩内两条对角主筋作为引下线,利用天面板筋作为接闪网格（通常为10m×10m或8m×12m）,沿天面四边设置避雷带,即可对建筑物进行防直击雷保护.

2.2天线铁塔防雷

导航台站设备天线铁塔通常处在较高的位置,在铁塔的顶端必须装设避雷针,铁塔要有良好的接地网,在安装避雷针时保证避雷针与铁塔有良好的电气连接,并做好防腐处理.装设避雷针是防止直击雷的主要措施,避雷针可以将地面感生的电荷通过尖端放入空中,另一方面将接收的电流迅速流散入地,可避免雷击.传统的避雷针、网、带、接地系统防止建筑物遭直击雷虽然效果较好,但雷电流在周围产生的强的磁场对电子设备会育很大的破坏作用,因此,选择先进、高性能的避雷针,提高雷电的捕获能力,减小雷电流在周围产生的强电磁场是十分必要的.赣州机场采用的是法国PREVECTON避雷针和ESE避雷针（如图1）.

图1

2.3接地系统

1）对接地电阻的要求和等电位联接.从理论上讲,接地电阻越小越好.当然,现代防雷技术观点认为,各设备进行等电位联接形成“等电位孤岛”,可以大大降低对接地电阻的要求.导航台站的地网分为直击雷保护接地（其接地电阻要求≤10Ω）、防静电接地（其接地电阻要求≤10Ω）、电源工作接地（其接地电阻要求≤10Ω）、信号线路直流工作接地（其接地电阻要求≤4Ω）四个部分.综合多方面因素考虑,导航台站的接地宜采用统一接地的接地形式,并在各处做等电位连接,其统一接地电阻要求4Ω.

2）采用均衡电位联合接地网.导航台站所处的位置大都为高电阻率,接地网受到限制等原因造成接地困难,技术指标达不到要求.另外,在接地网设计时,简单的认为联合接地,就是将工作、保护、防雷接地线接在一个“一字型”的接地网上,或接地网只是将接地体做成一个环行密封圈,上述的做法是不对的.当雷电流侵入后,在入地的过程中,入地的雷电流会使接地网产生一个高电位,由于地的电阻率相距3米以上就会产生不同的土壤电阻率,那么,上述的两种情况就会在一个接地网中产生不同的电位差,这对导航台站的接地系统是危险的,要解决这些矛盾,采用均衡电位接地网,就能够解决.

2.4均衡电位接地网的做法

1）机房地网的组成：利用机房建筑物基础自然间横竖梁内的2根以上主钢筋引出机房建筑物以外1米处,组成网格3-5米间距的封闭地网.

2）铁塔地网的组成：当天线铁塔坐落在机房旁时,其地网面积应延伸到铁塔基四脚处1.5米以远,组网格3-5间距的封闭地网.

3）电源变压器地网的组成：当电源变压器设置在机房外,以电源变压器所处的位置为中心,组成网格3-5米间距的封闭地网.

4）根据均压接地网的设计要点：埋入地深0.6米的接地网,当网孔个数增加到一定数量时,接地网的接地电阻下降很慢,经验数值为：一个均压接地网的网格数为20-30个.再将上述三个接地网互相连接,连接线不得少于2根.

2.5均衡电位接地网的优点

1）均压：减少接地网内的接触电势和接地网外的跨步电势.

2）分流：减少流径接地网入地的短路电流,从而减少接地电位.

3）限流：减少人体被电击时通过的能量.

2.6导航台站内的等电位接地系统

虽然塔台外部已采取了可靠的外部防雷措施,但单靠外部防雷还是不能完全有效地防止塔台内设备免遭雷击.当雷电流侵入机房时,产生浪涌电压,使机房内的接地点产生高电位,如何使机房内所有设备的保护接地点都处于一个电压等级,不损坏设备呢?从而就提出机房内等电位接地系统的概念,它包括避雷针引下线,总汇集排,分汇集排,连接线及接地端子,需接地工作的设备,设备的金属外壳以及均压带.等电位接地系统的做法：

1）机房内（每层）应在中心位置设置分汇集排,所需接工作地、保护地的设备均应单独与分汇集排连接,若机房面积超过100平方米应增设均压带代替分汇集排.

2）机房内外避雷引下线,应单独与总汇集排连接,不能与机房分汇集排（或均压带）连接,防止雷电反击机房内的设备.

3）多层机房内设置的接地引下线,应统一用一根截面积合理的接地引下线,各层机房均连接在同一根引下线上,然后与总汇集排连接.

4）重要的设备必须采取相应的屏蔽措施,设备的天馈线,信号线采用金属管穿线,双层屏蔽电缆,金属封闭线槽等,其两端需与等电位连接系统可靠连接,以防止雷电脉冲（LEMP）侵入而损坏设备.

3电源配电系统雷电防护

3.1外来导体的布置

外来导体包括：金属水管、通讯电缆线及电力电缆铠装外皮或电缆金属管等.所有的水管和电缆应埋地进入机房.水管和电缆铠装外皮和保护金属管应在进入机房时接地,电缆应选用铠装电缆或穿金属管埋地进入机房电缆相线和中线应通过电涌保护器接地.

3.2电源系统电涌保护器（SPD）的布置

多数导航台尤其是远离机场的外导航台,设备电源是通过架空线进入台站的.由于有80％雷击高电位是从电源线侵入的,为保证设备安全,一般电源上应设置避雷保护,第一级多采用火隙避雷器,因其抗浪涌能力强,可将大的浪涌电流给予限制.第二级采用压敏电阻,可将第一级剩余电压进一步抑制,起到较好的电压箝位作用.第采用雪崩二级管,将输出的筘位电压达到规定值.

信号线传输距离长,耐压水平低,极易感应雷电流而损坏设备,为了将雷电流从信号传输线传导入地,信号过电压保护器须快速响应,在设计信号传输线的保护时必须考虑实际情况,根据信号的传输速率、信号电平,启动电压以及雷电通量等参数等选取正确的防雷设备.

控制信号传输线和报警信号传输线一般选用有加强芯屏蔽软线,架设（或敷设）在前端与终端之间,其中的加强芯与屏蔽层两端均应做良好的接地.

4结束语

雷电的危害是多种形式的,它包括直接雷击、感应雷击、电磁脉冲、雷电波侵人、以及反击等.随着电子技术的发展,微型化和集成化元器件已越来越多地应用于各种电子设备,对于机场导航台设施同样如此.防雷是一个系统工程,采用综合防雷系统就是确保建筑物及内部通信、导航等设备正常、可靠、安全地运行,提高设备的综合防雷能力城市的电气化和通信现代化,要求防雷措施必须十分可靠.