地面通信导航系统设备防雷及保护

地面通信导航系统设备防雷及保护

李杰

天津七六四通信导航技术有限公司天津300210

摘要：在我国航空通信设备中，大规模集成电路的应用日渐广泛，通信设备提出了较高的过电压要求。在航空系统中，地面通信导航系统相关设备对雷电具有较强的敏感性，雷击会对系统设备造成严重破坏。为有效保障地面通信系统设备的安全，必须采取有效技术对之实施防雷保护，有效增强地面通信导航系统的稳定性，实现对系统安全和相关财产安全的有效保障。

关键词：地面通信导航系统；防雷；保护

引言：大规模集成电路和智能化在我国航空，尤其是民航通信设备中得到广泛应用，使得各种先进通信设备对过电压的要求也就越来越高。现代的航空地面通信导航系统设备对雷电较敏感，这样雷害问题就日益凸显出来。为了提高我国民航通信及导航系统的安全和可靠水平，保障人民生命及财产安全，必须采取措施对地面的通信导航系统进行防雷电保护，以实现维护民航运输通信导航的稳定，保障我国人民的生命财产安全。

1.通信导航系统与防雷技术概述

1.1通信导航系统概述

通信导航系统具有多样化的功能，不仅具备通信功能，还具备相对导航功能，且能实现对本系统成员的有效识别。当前，飞机相应的无线电通信突出问题主要是保密、信号隐蔽以及抗干扰。飞机装载的各类电子设备逐渐增多，其负担也不断加重，各类设备间存在严重的电磁干扰。对此，航空飞机装载的电子设备要具备多种用途，不仅具备相对导航功能，且能实现对本系统其它成员的有效识别。具备通信功能、识别功能以及导航功能的综合系统应运而生，该系统能提供多种服务，包括数字语音、可靠识别、精确测距以及实时数据等，且具有三种规格，即大、中、小规格。

1.2防雷技术概述

防雷技术，是一种一体化的防护技术，该技术能对雷电组成拦截，并有效疏导雷电，并最终将雷电泄放入地，能有效避免雷电携带的电磁脉冲损害建筑物以及相关设备。当前，雷电探测、直击雷防护、侵入波防护以及SPD等防雷技术在航空运输中得到了日渐广泛的应用。

1.3雷电防护原则

第一，雷电防护应尽可能地减少雷电对通信导航监视设施的危害，保证设备正常运行及工作人员的人身安全。第二，空管设施设备防雷建设，应对当地雷电环境、土壤、气象、地形、地质条件进行认真的调查和评估，确定雷电防护等级。应结合建筑物外形与结构、设备类型及性能参数、天线和馈线的类型与架设方式、传输线路特性与布局、设备抗过压及抗电磁干扰能力、设备的重要性与价值等情况，采取直击雷防护、供配电系统的保护、信号传输系统的保护、天线馈线系统的保护、屏蔽与等电位连接和接地系统等综合防雷措施。第三，通信导航监视设施的雷电防护应采取分区保护的措施，所有通信导航监视设备的天线应放在LPZOB区内，即应安装防直击雷防护装置。一般机房及设备宜置于LPZ1区或更高防护区内，重要机房及设备宜置于LPZ2区或更高防护区内。第四，通信导航监视设备供应商应提供该设备耐冲击过电压额定值等基本参数，以及已经采取的防电涌的措施与相关参数，进行防雷设计时应分析上述情况，并结合台站实际环境条件，采取综合防雷措施。

2.地面通信导航系统设备防雷及保护技术应用

2.1外部措施

航空通信导航系统的防雷外部措施主要是采用避雷针（避雷线、避雷网或避雷带）和接地装置（接地线、地级）。接地是防雷工程的最重要环节，不论是直击雷防护还是雷电的静电感应、电磁感应和雷电波入侵的防护技术，最终都是把雷电流送入大地。如果没有良好的接地技术，就不可能有合格的防雷过程。保护接地的作用就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接，降低接点的对地电压，避免人体触电危险。定期检查外部防雷设备是航空通信导航系统的防雷得以长期保护的重要工作。例如，定期检查每个天线的电缆是否都已接到相应的天线插座，是否上紧；检查每个天线的平衡--不平衡变换电缆是否都已接上，是否出现绞扭，是否塞到天线的支架杆内；检查所有天线的电离片和短路片是否都已调到相应台站的频率；检查所有边带天线的馈线是否都已接到机房内的ADS上，连接时要注意相应的天线参数；检查所有的接地线是否牢靠，尤其是地网接地，接地电阻值应小于1欧姆[1]。

2.2内部措施

航空通信导航系统的防雷内部措施主要是在发生雷电预警时可以迅速启动应急预案，加强民航信号传输系统的保护。航空通信及导航系统专用光缆，设置雷电防护等级，在总配线架的分盒处安装SPD信号，且该信号的放电电流要小于3KA。国际摩尔斯码、调制频率1020~50Hz、调制深度0~15%可调、编码重复率6次/分钟可调、键控速率7个字/分钟可调。与DME合装时，识别码允许DVOR/DME分开独立工作或DVOR/DME联合工作（每第四个识别码组送去DME）。对涉及航空通信导航的重要且精密的设备及UPS的前端假装地面避雷器，预防在发生雷击时，较大雷电电流可以通过电压能量分流疏导至地下，保护精密数据的实时传输。通信及导航系统控制中心的计算机仪器等，全部需要对地假装避雷器，仪器中的一些空线也需要接地和屏蔽接地处理。在机场四周的各个机房内安装信号避雷器，光缆中的芯线提前做好接地处理和维护，外边包裹金属护套接地，双重的接地处理保证达到避雷的目的。

2.3远点防雷技术

对阀型避雷器进行使用，此类避雷装置，是借助避雷器配置的避雷元件充分发挥其避雷限压作用。碳化硅以及氧化锌避雷器较为常用，这两类避雷器通流能力较大，且具有相对简单的结构和较高的可靠性，但使用期限相对较短，需加强检测并及时更换[2]。

2.4接地保护技术

接地保护，是指通过系统设备具备的接地端子与大气电气实现良好连接，并将大量电荷对大地进行有效导入，有效降低危险电压产生的危害。要通过有效接地实现对系统设备的有效防护。接地方式主要包括两类，一类是保护型接地，一类是系统型接地。首先，保护型接地。将电子设备相应的外壳对地面进行有效接入，及时将设备电流导出，实现对设备安全的有效保障。此类接地即使面对设备外壳以及绝缘层出现脱落的情况，也能有效保护导航系统，避免雷电对系统产生干扰。另外，系统型接地。此类接地能实现对系统设备安全的有效保障，并确定系统设备实现良好的稳定运行。此类接地能及时将设备故障产生的电流有效导入地面，避免电流过大导致系统设备烧毁。屏蔽接地以及信号接地较为常用。屏蔽接地，是将屏蔽层有效连接接地系统，借助屏蔽电缆对系统设备供电，能有效防止户外设备遭受雷击。信号接地借助接地装置，能实现对微小电流和微小电压的有效检测，能实现对放电损耗的有效减少，还能增强信号稳定。

结论

简而言之，民航运输，肩负着我国日益增长的居民出行运输重任，民航的空中安全管理成为重中之重。防患于未然，在空中交通事故发生产预警管理，杜绝空难事故的出现，是民航安全管理局的首要任务。雷电是大气层的一种常见的剧烈放电自然现象，航空地面通信设备的防雷及保护需要从外部、内部都做相应技术处理才能得以实现[3]。

参考文献：

[1]黎超.地面通信导航系统设备防雷及保护技术浅析[J].中国新通信，2016（17）：26-26.

[2]张志勇.浅析民航通信导航系统中的防雷与接地[J].中国新通信，2018（18）：4-4.

[3]赫美琳，高明慧.简述军区辖地通信导航设备的防雷技术[J].中国新技术新产品，2016（01）：187-187.