雷达防雷飞机场防雷设计方案.docx

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一、防雷设计方案概述
雷电是发生在因强对流而形成的雷雨云中和云地之间猛烈放电现象。自然界的雷击主要有直接雷击和感应雷击两类。直接雷击声光并发,电闪雷鸣,老少皆知。它以强大的电流、炎热的高温、猛烈的冲击波等,击坏放电通道上的建筑物、输电线、击死击伤人、畜等。而感应雷击则悄然发生,不易觉察,后果严峻。它是由于雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应作用,使建筑物上的金属部件,如管道、钢筋、电源线、信号传输线路、天馈线等感应出与雷雨云电荷相反的电荷,造成放电,其主要通道是通过电源线、信号线、天馈线以及地电位还击等引入室内破坏电子设备。
既然直击雷和感应雷击的侵害渠道不同,防护措施也就不同。防直击雷主要承受避雷针、避雷带〔网〕等传统避雷装置,只要设计标准,安装合理,这些避雷设施便能对直击雷进展有效的防范。但是无论多么完善的避雷针〔带〕,对感应雷击都无能为力,由于感应雷击是由于电子、电气设备的电源线、信号线和天馈线等招引而致,加之有的系统屏蔽差以及没有实行等电位连接措施、综合布线不合理、接地不标准造成地电位还击等,因而感应雷击及雷电电磁脉冲的入侵很简洁损坏相应的电子、电气设备。而当富兰克林制造避雷针时及以后250多年间,电子设备并不多,感应雷击现象也不明显,人们自然就想不到要对它进展防范,只要能防护直击雷就足够了。然而,当今社
会电子设备大量应用,特别是电子计算机技术和微波通信技术日益普及,感应雷击的危害明显增加,仅靠避雷针防雷已远远不能满足电子、通信、微电子设备的实际需求。
为了适应这种需要,近年来防雷也由简易避雷针防直击雷进展到综合防雷工程的阶段。防雷工程是一个系统工程,它包括直击雷的防护、等电位连接措施、屏蔽措施、标准的综合布线、感应雷击及雷电电磁脉冲〔LEMP〕的防护、完善合理的接地及地网系统六个局部组成。在一个完善的防雷系统工程中〔特别是微电子设备的防雷工程〕缺一不行。假设一个环节考虑不周,不但起不到防雷作用,还有可能引雷入室而损坏设备。
感应雷击及雷电电磁脉冲〔LEMP〕是由于雷云间放电和雷云对大地间放电产生的电磁波偶合到四周的导体中形成过电压,这种过电压可高达几千伏,对微电子设备的危害最大。它的主要通道是通过电源线路、各类信号传输线路、天馈路线和进入系统的管、缆、桥架等导体侵入设备系统,造成电子设备失灵或永久性损坏。因此感应雷击的防护是在以上入侵通道上将雷电过电压、电流泄放入地,从而到达保护电子设备的目的。其主要方法是承受隔离、钳位、均压、滤波、屏蔽、接地等方法将雷电过电压、电流消退在设备外围,从而有效的保护各类设备。目前主要由气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、凹凸通滤波器等元件依据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求组合成电源线、天馈线、信号线系列避雷器〔SPD〕安装在微电子设备的
外连线路中,将地线接在地网上,按联合地网的接地原则接入系统的地线,才不至于造成地电位还击,从而真正起到安全保护接地的目的。只要设计、安装合理、完备,避雷器就能对感应雷击进展有效的防护。因此,我们既要防止直接雷击—依靠合格的避雷针〔带〕系统,也要防止感应雷击—承受完善的综合防雷手段和安装避雷器〔SPD〕系统,二者有机结合,相互补充,构成一套完整的防雷体系,这就是现代防雷的理论—综合防雷技术。只有这样,才能有效地防止雷击事故,削减雷击灾难。
航务治理系统设备种类多、线路多、要求特别、属不能中断的实施运行系统,除了有暴露在室外的卫星天线和各类专用收、发信天线等设施外,还有格外集中的各类弱电设备,这既应防范直接雷击的危害,又需防止感应雷击的侵袭。因此,航务治理系统的防雷应依据:综合治理、整体防范、多重保护、层层设防、经济有用、安全牢靠的根本原则,进展综合防护。只有这样才能有效地防止雷击事故的发生,从而削减和避开雷击造成的危害,以保护设备的正常运行,保障飞行的安全。
二、方案设计依据的标准
GB50057—94 《建筑物防雷设计标准》GB50343—2022 《建筑物电子信息系统防雷设计标准》GB99D562 《建筑物防雷设计安装图集》GB50174—93 《电子计算机机房设计标准》GB9361—88 《计算机机场地安全要求》
YD5068—98 《移动通信基站防雷与接地设计标准》YD5003—94 《电信专用房屋设计标准〔选〕》IEC61312 《雷电电磁脉冲的防护》
三、设计方案的主要工程
〔一〕直击雷防护局部:
XX航管楼顶各类设备天线的保护,按滚球法计算,被保护天线高度为7m,必需安装三根高15m以上的避雷针,才能有效的保护楼顶的各类天线,并适当留有肯定的保护余量。其中两端安装、MGT-EII-1针中间安装一只MGZY型单针,以削减日后的维护工作
VOR航向台直击雷防护,依据滚球法计算必需承受三根高度为15m以上的避雷针才能有效的保护全部的天线。在设计时,每个台用两只MGT-EII-1雷针、一只MGZY型单针来保护。
在VOR台80m外的九付监控天线杆顶上各安装一只高度为3m不锈钢型单针避雷针保护监控天线。
在南远、南近和北近3个NDB导航台,每付中长波天线的两端杆〔塔〕顶各安装一只MGT-EII-1避雷针,其高度应高出天线水平面5m以上。有条件的点和雷灾严峻的点可以将避雷针适当加高2m到4m,以提高防雷的安全度。三个教导标天线杆顶各安装一只2m高的摩根MGZY避雷针。
在航向台、下滑台设备间、屋顶面各安装一根高为5m的摩根MGZY型单针从两个方向用φ12园钢引下与地网点相焊接接地,保护航向台、下滑台建筑物不被直击雷雷击。
在航向台、,以保护航向台天线。
〔二〕等电位连接措施
1、进入室内的电缆、管线、走线桥架应在LPZOB区与LPZ1区交界面做等电位连接后接地。
2、室内机房全部的机架、设备机壳均应进展等电位连接地。
3、机房天面的设备机壳均应进展等电位连接后接地。
〔三〕屏蔽措施
1、计算机主机房、重要的微电子设备机房,在装修时应做电磁屏蔽处理,—500MHZ频段内应小于3V/m。〔120dBμV/m〕
2、电源电缆、信号电缆均应穿镀锌钢管进展电磁屏蔽引入室
内。
3、机房内的信号传输线路均应布在金属屏蔽槽内,金属屏蔽槽全程应电气连通,并每间隔5m做一次屏蔽接地。
4、防静电地板均应进展等电位连接后经一电阻或直接接地。
〔四〕联合接地系统
1、在VOR/DME台均应做一环形地网与接地装置并网后供各类接地专用。其接地电阻宜<1Ω。
2、全部的NDB台、航向台、下滑台均应做一环形地网与原地网并网后供各类接地专用。其接地电阻宜小于1Ω,如土壤电阻率太大也可适当放宽,但不应大于4Ω。
〔五〕综合布线系统
综合布线不合理是产生干扰和雷电电磁脉冲〔LEMP〕侵入损坏微电子设备的重要缘由,因此,在设备线路安装时必需严格按GB/T50311—2022《建筑与建筑群综合布线系统工程设计标准》的要求实施,以避开在设计综合防雷时再改动原不合理的布线系统造成不必要的铺张。
〔六〕避雷器〔SPD〕的设计方案
XX机场均处在多雷区,,而三十年统计雷暴极值多达50天,而民航的航管设备均属重要电子装备,并且均为实施运行系统,因此在设计时电源应按三级防护、信号两级以上防护、天馈线不少于一级防护的标准来设计。
1、全部的用电设备系统均按三级防护的原则实施。
一级防护设置在配电房总盘上,其参数为:启动电压设置在900V以下,雷电通流量为100KA〔10/350μs波形〕,响应时间T小于100ns。选用MGD-100高能量模块式防雷器:MGD-100/4作为第一级雷电防护;
二级防护设置在楼层分盘或各台的分盘上,其参数为:启动电压设置在620V,雷电通流量为40KA〔8/20μs波形〕,响应时间T小于50ns。选用三相模块式防雷器:MGD-80~/4作为其次级雷电防护;三级防护设置在各类被保护设备前,其参数为:雷电通流量为20KA〔8/20μs波形〕,响应时间T小于25ns。选用三相模块式防雷
器:MGD-20/4作为第三级雷电防护;
2、VOR/DME台、NDB台、航向台、下滑台的信号传输线路、掌握线路两端均应安装信号线、掌握线避雷器,其参数为:,雷电通流量≥5KA〔8/20μs波形〕,响应时间T小于5ns。
3、在航管楼的计算机网络传输线上应安装数据线避雷器。在总配线架上安装专线避雷器,其参数为:,雷电通流量≥5KA〔8/20μs波形〕,响应时间T小于10ns。在MODEM前安装模拟线路避雷器,其参数为:启动电压
〔钳位电压〕,雷电通流量≥5KA〔8/20μs波形〕,响应时间T小于10ns;在MODEM后安装数据线避雷器参数为:启动电压〔钳位电压〕,雷电通流量≥3KA〔8/20μs波形〕,响应时间T小于5ns。接口为RS—232或Rj45的数据线避雷器,以保护路由器、HUB或效劳器。
4、在NDB台中长波天线、教导标台天馈线及气象卫星接收设备、卫视接收设备的天馈线上均应安装天馈线避雷器。其参数为:—2倍,其频率、带宽、插损、驻波、阻抗均应符合设备要求。
教导标台天馈线及气象卫星、卫视接收的天馈线上均应安装天馈线避雷器。—2倍,其频率、带宽、插损、驻波、阻抗均应符合设备要求。
5、VOR/DME台、航向台、下滑台依据甲方的提议天线较低、功率较小,加避雷器会有插损,增加驻波,使相位发生变化,导致重
校飞,因此不考虑天馈线安装天避雷器。