民航甚高频台站雷电防护研究

摘  要：民航甚高频台站大多处于雷击风险较高区域，为确保民航地空通信的顺畅，台站的防雷措施显得尤为重要。本文详细总结了民航甚高频台站防雷系统组成结构，对各项防雷措施的具体要求进行了阐述，为今后台站开展运行、防雷施工等提供参考依据。

关键词：民用航空;甚高频;雷电防护;台站

中图分类号：TN924    文獻标识码：A      文章编号：1671-2064（2019）17-0000-00

0引言

民航甚高频系统是地面管制部门与空中航空器进行地空话音通信的重要手段，是航空器获取飞行指令的最基本保障。在《民用航空器事故症候标准》4.13陆空通信双向联系中断，造成调整其他航空器避让等后果，或者区域范围内陆空通信双向联系中断15min（含）以上，进近或塔台范围内陆空通信双向联系中断3min（含）以上即定为民航事故征候。因此民航甚高频系统一旦遭受雷击造成陆空通信中断将危及民用航空器的航空安全。本文结合《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》MH/T 4020-2006）的具体要求归纳总结了甚高频防雷措施的要点，为日后甚高频台的设计施工、防雷检测和技术标准更新完善提供重要的参考依据。

1甚高频台的主要构成

一个典型甚高频台的生产运行区域主要有设备及传输机房、室外天线塔及天线、监控机房、动力配电机房和应急柴油机机房组成。设备及传输机房由机房主体和各类电子信息系统组成。机房内部是电子系统高度集中区域，包含了甚高频收发信共用系统、网络传输系统、直流供电系统和其他业务的信息系统。室外天线塔和天线是台站内的最高点，天线塔之上架设了甚高频的收发天线。因此室外天线塔是引雷的重要隐患点。监控机房主要是设备监控人员所处区域，内设所辖设备的监控终端，实现对设备的实时监控。动力配电机房则是包含了低压供电部分的开关柜、切换柜、UPS设备等低压供电设备。应急柴油机房包含了应急柴油发电机以及附属的储油间。

根据雷电防护理论，雷击的危害形式主要是直接雷击和感应雷击。甚高频台站容易遭受直接雷击的部分主要是天线塔、各建筑物主体。伴随直击雷产生的感应雷还将可能导致机房建筑物内部的电源系统与信号系统失效，造成供电、传输中断，最终导致甚高频提供的地空通信服务中断。为了保障民航甚高频系统的安全运行，甚高频台必须采取综合法雷措施。甚高频系统防雷装置设置图见图1。

1.1接闪器

甚高频台所有地面建（构）筑以及地面配套设施应按照GB50057-2010中的要求设置接闪杆、接闪带或组合方式等作为防直击雷装置。

天线塔一般位于建筑物接闪器保护范围之外，应按照《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》（MH/T 4020-2006）中的要求设置单独接闪器进行保护。设置在机场飞行区附近的接闪器高度应同时满足机场净空要求，当有冲突时，可采用多根接闪器组成的保护整列或调整避雷针位置等措施适当降低接闪器高度。

1.2引下线

甚高频台站内各建筑物均因设置引下线用于连接建筑物之上的接闪器，在建筑物外设置引下线时，引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称分布。

四川地区地形地貌复杂，为保证甚高频信号的覆盖范围，甚高频台选址多位于年平均雷暴日大于30天的山顶或空旷区域，按照MH/T 4020-2006中的分类，甚高频台均应按照雷达保护特级的标准进行防护（下文涉及雷电防护等级均定义为特级），其引下线平均水平间距不应大于12米，引下线应平直敷设，与平行布设的各类天线、馈线、信号线、控制线、电源线的间距不应小于1.8米。

1.3接地系统

根据MH/T 4020-2006，甚高频台防雷接地系统宜采用共用接地的方式，接地装置的接地电阻值应按防雷接地、交流工作接地、安全保护接地、设备要求的工作接地等最小值确定。一般情况下，甚高频台接地电阻不应大于4Ω。甚高频天线塔如果相邻的建筑物间距不大于5米时，应围绕建筑物和天线塔安装一个接地体;如果相邻的建筑物间距大于5米小于10米时，应每个建筑单体安装一个接地体，接地体可以有一个公共边;如果距离大于10米，应当每个建筑单体安装一个接地体，且两个接地体之间至少要用两条埋地接地线互联。

1.4等电位连接

甚高频台的等电位连接是在共用接地的基础上构建的，设备机房内电子信息设备需做好保护接地连接，降低雷电电泳电流引起的电位差，保护设备不受损害。机房内的线缆桥架，金属管道、电缆、信号线缆的金属铠装层、金属结构的天线塔及其他外来导电体均应在LPZ0与LPZ1雷电防护区的交界处连接至接地系统中，实现台站内部的等电位连接。对于室外的天线馈线，应在天线两端分别做等电位连接，当系统只要求在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽，外层屏蔽按照两端等电位连接。

一般甚高频设备机房内部多为高频信号，机房内的等电位连接应采用M型连接方式，基本方法见图2。若因机房条件限制无法实现M型连接方式可采用S型连接见图3，但应确保机房内所有设备和金属组件除在接地基准点与接地系统相连外，均应与共用接地系统有大于10Kv 1.2/50μs的绝缘。

1.5屏蔽措施与线缆铺设

台站内的建筑物可利用建筑物本身的钢筋网络格栅实现机房空间的电磁屏蔽功能，遇到雷击时，屏蔽格栅可有效降低机房内的干扰磁场强度，起到保护设备免受磁场干扰的影响。实际运行中，有些机房内有较高敏感度的电子设备，建筑物本身的钢筋网络不能满足设备的防雷屏蔽需求，需在设备所处机房六面增设屏蔽网，屏蔽网需导电、导磁、连续、封闭，并就近多点接地。

甚高频台站内系统线缆的敷设在金属线槽或金属管道内，信号线路应靠近等电位连接网络的金属部件敷设，不宜贴近雷电防护区的屏蔽层。且设备电源线、信号线、天馈线宜分开敷设，保持间距。此外，布设信号线缆时，需尽量避免由线缆自身形成的感应环面积。

1.6电涌保护

甚高频台站中，需关注供配电系统、信号传输系统和天馈系统的电涌保护。

雷电防护等级为特级的台站低压电力进入机房宜采用铠装或穿金属管全程埋地，并且应安装四级SPD防止雷击电涌的伤害。

信号传输系统的信号线缆在进入机房前均应使用金属屏蔽线缆或穿金属管埋地，线缆两端就近接地。可使用光纤代替的传输线路优先使用光纤，带金属外壳、金属芯的光纤需在入户端就近接地。当机房屏蔽措施比较完善的情况下，机房内信号线长度大于10米，电缆信号两端都应加装信号SPD，无屏蔽措施时，信号线长度大于3米就需要加裝信号SPD。选用信号SPD的最大持续运行电压应大于等于信号峰值电压的1.2倍，响应时间在纳秒级。

天馈系统的馈线从连接了室外的金属天线塔和室内的甚高频收发信机，馈线应全程采用金属管屏蔽，在馈线引入谨防入口处，安装冲击电流不小于2.5kA（10/350μs）的SPD。由于现场条件限制，无法在机房入口处安装SPD的，且当前线路可承受预期电涌，可将SPD安装在受保护设备处，甚高频共用系统应选择插入损耗小于0.2DB的SPD。此外同轴电缆从室外进入室内时，还宜在墙体上安装6毫米厚的金属等电位连接板，用于连接所有穿墙的天馈线。

安装选用SPD时，要结合雷达防护和受保护设备的工作频率、输出功率、接口形式、特性阻抗、插入损耗、驻波比等要求，选用适配的SPD，才能够起到不影响甚高频设备运行，同时降低雷击电涌的影响。

2结语

民航甚高频台选址均地处雷击风险较高的区域，每年雷雨季节都要经受严峻的考验。这就要求甚高频台在设计、施工、运行、定期防雷检测与防雷整改的每一个环节都严格做好防雷措施。尤其在设计施工阶段，如果存在防雷隐患，后期整改难度大，投入成本高，因此在设计阶段一定要严把关，在施工阶段严落实。在台站运行阶段，定期检查各防雷设备设施的状态，开展专业的防雷检测，关注运行环境的变化积极整改防雷隐患，确保民航地空通信的安全平稳运行。

参考文献

[1] GB50057-2010，建筑物防雷设计规范[S].

[2] MH/T 4020-2006，民用航空通信导航监视设施防雷技术规范[S].

[3] 周志敏.电子信息系统防雷接地技术[M].北京：人民邮电出版社，2004.

收稿日期：2019-07-25

作者简介：张峰（1983—），男，山西吕梁人，硕士研究生，工程师，研究方向：民航甚高频。