通信导航设备发射台的防雷保护

黄祥 张国水 张徐钧

摘要：雷击可导致数据信号发生错乱，也可能导致芯片的直接损坏，使设备立即发生故障中断通信;还有一种可能，雷击产生高压浪涌仅使某部件缓慢劣化而缩短使用寿命，这种损伤会使设备经常产生难以捉摸的软故障直到最后电路失效或性能下降。接地电阻小于4欧姆，采用多点接地方式（图一），接入（SPD）线缆防雷保护器，机房进行三级电源防雷，有效防止雷击。

关键词：直接;感应;接地;放电;屏蔽

引言

随着民航通信导航事业的高速发展，通信导航的发射设备逐步过渡为全固态化，各种信源与发射设备中应用的电路元件集成度越来越高，雷电对设备的破坏途径更加多样，破坏程度更加广泛和深入：它可以导致数据信号发生错乱，也可能导致芯片的直接损坏，使设备立即发生故障中断通信;还有一种可能，雷击产生高压浪涌仅使某部件缓慢劣化而缩短使用寿命，这种损伤会使设备经常产生难以捉摸的软故障直到最后电路失效或性能下降。由于通信导航设备都有一个环境保护（或者建在较高的地理位置），这样就使设备遭受雷击的可能性加大，所以加强发射台防雷保护是我们尽量减少雷击损失的一种措施。

1.电力供电回路遭受雷击，雷电通过高压交流输电线路侵入交直流配电系统，损坏设备的电源系统。

2.发射台附近发生雷击，空间雷电感应电磁波侵入设备造成设备损坏。

3.雷电经室外信号线天馈线引入机房（图二），经设备外壳接地线、网入线。在如上述过程中，机柜外壳将产生高频感应电压，该电压侵入发射机与信源设备，如该设备接地不良，将造成设备损坏。

4.雷电直接击中发射塔或单独避雷针，雷电流经避雷针铁塔接地网引入大地，其过程中促使地电位升高，造成设备损坏。

雷擊造成设备损坏的特点

雷电是空气对流层电荷积累的一种放电现象，多发生在强对流恶劣天气环境中。雷击有直接雷与感应雷两种，顾名思义直接雷就是雷电对地面目标直接放电，其能量大、时间短、破坏力巨大，发生的时间地点均具有不确定性，因而直接雷的防护主要依靠铁塔及设备的可靠防雷接地（图三）。感应雷则多是由于外部线缆连接将感应雷电引入机房设备，造成设备损坏。经过对雷击事故造成的设备损坏情况的分析，有以下一些规律：

1.架空线是发生雷击损害的主要原因   雷击造成设备损坏有相当大的数量是雷电从架空线缆侵入，雷电从架空的电源线、电话线、信号传输线侵入机房设备，造成设备受损。如信号切换器，监视器，电源等设备的损坏。

2.独立防护避雷针与被防护设备安全距离不足造成雷击损害，如卫星地面接收天线旁边不足2米有一单独避雷针，在避雷针接闪时会因为空间雷电波造成卫星接收高频头损坏，严重时会导致卫星接收机连带损坏。

3.雷击使铁塔与设备接地点局部瞬间电位升高，发生电位反击造成设备损坏。当铁塔遭受直击雷时，强大的雷电流沿防雷系统的引下线（如铁塔馈线外导体）接地体汇入大地，雷电流将在防雷系统内产生暂态高电位，附近设备与防雷系统没有等电位连接时易发生电位反击，造成损坏。如机架上的光纤解码器等。

信号发射台的防雷措施

1.每年坚持不少于2次的防雷接地电阻测试，保证发射塔、单独避雷针、机房避雷地线、电力变压器高低压侧接地电阻小于4欧姆。

2.所有电力信号传输线路尽量不要使用架空方式，将高压电缆地埋进入台站高配房，实在无法入地的传输线应尽量选用多层屏蔽信号线，并采用多点接地方式，以最大限度减少雷击损失。

3.规范连接设备接地线，增加或更换信源设备时应及时加装接地线。为信号源设备、视音频切换器、监视器配备1：1电源隔离变压器（在多次雷击损坏设备维修中发现，在采用线性电源的设备损坏中故障点只发生在电源变压器初级侧，而采用开关电源的设备则损坏元件较多），在信号传输线的两端接入（SPD）线缆防雷保护器。

4.将独立防护避雷针移至与被防护设备至少5米以外，并可靠接地。

5.安装氧化锌避雷器，电力变压器次级侧进行电源一级防雷，配电房进行电源二级防雷，机房进行三级电源防雷（图四）。

6.建立人防技防的有效制度，在工作中严格执行各项制度，并做到有记录、有处置、有反馈、有复查的高效工作机制。

结束语

信号发射台的防雷工程是一个系统工程，不可能依靠一、二种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电压的影响，必须针对雷害入侵途径，对各类可能产生雷击的因素进行分析，采用综合防治，包括直击雷防护、等电位联接措施（图六）、屏蔽措施、规范综合布线、雷电感应及雷电电磁脉冲（LEMP）的防护、完善合理的接地及地网系统（图五），才能将雷害减少到最低限度，确保我们的发射设备安全可靠。

参考文献：

[1] 刘刚//邓春林.防雷与接地技术概论.华南理工大学出版社

[2] 李祥超//姜翠宏//赵学余.防雷工程设计与实践.气象出版社

（作者单位：民航嵊州导航台）