民航设施防雷浅析

王 霜，姜领军

（民航吉林空管分局，吉林　130039）

民航机场由于占地面积大，对净空又有严格的要求，一般都修建在开阔地带，其导航台站、气象设施等也有其场地要求，周围不能出现遮蔽物，因此增加了遭到雷电袭击的可能性，而这些设施内的精密电子设备对电压变化很敏感，容易因雷击遭到破坏，严重影响飞行安全，因此，在台站选址及设计时，既要重视对建筑物的直击雷防护，又要加强对内部设备的感应雷和雷电电磁脉冲防护，才能起到全面可靠的防护作用。

1　雷击危害及形成原因

直击雷、感应雷和雷电电磁脉冲都能对建筑及内部设施等造成危害。

直击雷在强大的电流泄放时，会造成地电位的急剧变化，导致高电位引入设备，对设备、人员的危害程度极大。

而感应雷的危害在于，当磁感应强度达到一定强度时，计算机会产生误动，甚至会造成芯片永久性损坏。当直击雷落到输电线或附近时，会在输电线路上形成瞬时电压，并可通过配电线路进入用电设施，对用电设施造成冲击。电网中采取的防雷措施不能完全消除这种瞬时电压，这部分电压虽然幅值较低，但对含有大规模集成电路的精密设备威胁巨大。

雷电电磁脉冲，是雷击时产生的强大闪电流及其电磁场。它的感应范围很大，对电子设备产生电磁干扰，影响设备正常使用。雷电电磁脉冲主要在这几种情况下产生：防雷装置接闪产生强大瞬间雷电流时，天空中雷电波的电磁辐射，架空线路上感应到的因雷击产生的电磁波。

2　防雷工作的探讨

2.1　防雷设计

防御雷电电磁脉冲干扰的理想防雷设计方案是法拉第笼，也就是笼式避雷网。一般建筑物的金属结构物遍及整个建筑物的屋顶及墙体各处，将这些钢材连接起来，就形成了法拉第笼，从而对内部的电子设备进行电磁屏蔽。

从建筑物的结构要求可以知道，钢筋混凝土柱内的钢筋等部件多在外墙，当雷电落下时，雷电流需经这些钢筋流到接地装置上，所以外墙处的电流密度大，电磁场强。所以，建筑物内的供电及通信主干线缆不应靠近外墙，最好设置在建筑物的中心部位。对于敏感设备，为了进一步减少电磁干扰，其供电线缆可以穿金属管保护，其信号线缆可采用双层屏蔽电缆，或同轴电缆，并对电源加装电涌保护器。

2.2　线缆入户方式

在220/380V供电系统中，应采用三相五线制，接地（PE）线和中性（N）线分开，PE线应与接地连接。供电线缆、信号线缆等采用埋地的方式入户，绝对不能采用“飞线”方式入户，因为“飞线”会导致雷电电磁波顺着该金属线路直接进入设备，造成设备损坏。线缆应穿金属管入户，金属管两端接地，入户后，在合适位置加装浪涌保护器。

信号线缆最好使用光缆。

2.3　室外设施防护

导航、气象设备设施的收发天线、监控装置、航空障碍灯等都必须安置在室外无遮蔽的空旷区域，遭雷击或电磁感应的几率很高，这又将导致与之相连的设备损坏，因此，必须重视此类设施的防雷。首先，按照防雷技术规范进行防雷设计，优化避雷针的高度、布局等，确保此类设施在LPZOB保护区内，减少和避免其遭受雷电直接袭击，安装在雷击高发区的枪式摄像头，可以考虑安装半封闭、接地良好的金属罩。此类设施的电缆线，入户后就近安装匹配的B级浪涌保护器。气象观测、导航、照明灯杆等都应采用这种方法保护。

2.4　接地方式

电子设备的工作接地应采用单点接地系统，在整个建筑物内应为树干式结线布置。工作接地均应直接接到单点接地板上，不得形成环路。单点接地系统不应与用作防雷引下线的柱子平行，以防强磁场干扰。在利用建筑物结构钢筋作屏蔽时，必须将防雷接地、电源的工作接地、各种装置的外壳、铁管外皮和电子设备的工作接地都统一接到建筑物的基础上或室外接地装置上。为了避免杂散电流，单点接地系统必须采用绝缘线，其主接地板必须置于建筑物的最底层且直接与基础或室外接地装置连接。综合共用接地电阻的阻值，应采用各接地设施对接地电阻要求的最小值。

对于导航台站等独立建筑，在选址时应充分考虑土壤电阻率及土壤结构，如果台站建在了土壤电阻率很高的地方，要满足接地电阻的要求是很难的，就算增加施工预算、提高建造成本，也不一定能达到理想的效果。而如果接地电阻达不到要求，坐落在开阔地带的台站将变成雷击的重灾区，避雷针只能引雷、接闪，却无法将接到的雷电释放到大地，不可避免地将会对设备、人员造成严重危害。

3　结束语

中国民航处于高速发展阶段，各地区都有新建、扩建机场的情况，配套的通信、导航、监视、气象设备也都在同步新建和更新，由于电子技术的发展，这些电子设备的集成化程度越来越高，而在同等雷击强度的情况下，集成度更高的电子设备更容易遭到破坏，因此，应提前考虑建筑物和设备的防雷，保障设备运行的稳定。

[1]李朝阳，李小鹏，李忠，陈甫，肖宇，李子冀，徐崇浩，徐志敏.民用航空通信导航监视设施防雷技术规范（MH/T 4020-2006）.北京：中国科学技术出版社，2016.