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1、雷电的概述及影响
雷电是自然的天气现象且尚无用装置和其他方法能阻止雷击放电。雷电闪击打到建筑物或公共设施上,进入建筑物,或袭击到地面损害人身和建筑物,损害建筑物内部的装备和公共设施,因此必须考虑到雷电防护。为防护需要,在风险管理项目中对雷电防护措施的安装和选择足够的保护措施及其经济利益上的考虑都是必要的。
雷電防护措施的设计、安装和维护的准则分三个部分考虑:
第一部分:减少在建筑物内物体损坏和人身伤害的防护措施。
第二部分:减少在建筑物内电器和电子系统失效的防护措施。
第三部分:减少进入建筑物内的公共设施的失效(主要是电气和通信线缆)的防护措施。
雷击事件分为雷电流和雷击电磁脉冲两种。雷电流是前沿非常陡后沿较长能量极高的脉冲电流波雷击电磁脉冲是伴随雷电流同时产生的辐射电磁波(脉冲)场。雷电流和雷击电磁脉冲是伴随的,在一定条件下可以互相转换。雷电流和雷击电磁脉冲是产生危害的根本原因。
2、雷击事件对空管系统的危害
空管系统中通信、导航、雷达和网络普遍受到雷击损害。首先,由于空管设备的特殊要求,设备安装地点都有着:①高低、山头、水边、开阔地、独居一处;②周围没有其它建筑物掩护:③接地电阻:低阻值接地电阻的特点,这也能说明,雷电对于空管设备的自然影响因素不容忽视。在空管设备中,外部的导航系统台站以及甚高频台站都是雷电的目标,如发生击中通信导航系统的台站和进入台站的供电线路和信号线的情况,会对设备和人身安全产生极大的影响:机械损害、火灾、电子系统损坏或失效。当然,击中在台站和入户线路的邻近区域的情况也很多,主要是因为LEMP的作用产生的浪涌过电压是设备损坏或失效。这种事件发生的概率较大,其危害也大。我们知道,雷电流或感应电流通过电阻耦合和电感耦合产生接触电压和跨步电压,会造成人身伤害。而雷击损害的扩展就是空管系统最为关注的问题即飞行安全。
3、雷击防护措施
雷击防护分为:雷电防护系统(LPS)和LEMP防护系统(LPM)这两种,先说雷电防护系统(LPS),其主要目的是防止或减少实体损害。LPS主要的作用是针对极高能量的雷电流产生的损害,防止或减少实体的损害和生命损害。LPS由外部LPS和内部LPS组成。外部的LPS的作用截获击向建筑物的直击雷(包括侧击雷)把雷电流从雷击点引导到地并泄放入大地,要求不引起热和机械损害,不产生危险火花触发火灾和爆炸。内部的LPS是避免由于雷电流在外部LPS或建筑物内其他导电部件流动时,导致建筑物内产生危险火花触发火灾和爆炸。其中,外部LPS增加了被雷击的概率增强了LEMP的强度。
另一种系统是LEMP的防护(LPM)。LEMP的提出是针对微电子技术的发展(电气、电子系统),要对由雷电流和感应电流形成的浪涌和辐射的电磁场进行防护。其保护的范围有以下几点:
1)对建筑物和公共设施的理想防护应将受保护目标封闭在一个完善导电的适当厚度的接地的连续的屏蔽体内;
2)公共设施进入建筑物的进入点处和屏蔽体之间应提供足够的等电位连接:
3)合理布线;
4)设备放置在电磁场强度最弱的地方;
5)加装SPD;
6)设备之间等电位连接和接地;
7)拆除冗余的任何金属管线;
8)防护只能达到接近理想状态,因为在实践中,建筑物和公共设施不可能完全封闭在连续的和/或足够厚度的屏蔽体内。具体问题具体分析。
在以下图片中我们能完整的看到整个雷电防护的分类,以便于我们清楚了解这两种系统的作用。
在LEbIP的防护系统中我们看到,SPD的选择,要说明的是SPD是唯一的方法。SPD是浪涌保护器,它的作用是将电气、电子系统中不能直接用导体进行等电位连接的带电导体通过SPD进行等电位连接。在相关的行业规范中,SPD都有具体的组合方法以及建议的使用方法。在空管的设备中,SPD也起了很大的作用。在甚高频进入室内跳线架之前和之后都会在信号端安装这类设备,空管的设备中也基本使用了3级以上的防护。
4、空管系统的雷电防护管理
雷电防护既是综合工程,也是系统工程。在建设一个空管的导航台站或者甚高频台站的时候,除了设备的安装,雷电的防护系统也是一定要设计在内的。因此,雷电防护系统在民用航空的空管设备中,受到了很大的重视。在行业标准上也是日渐的趋于完善。在管理内容上,可以分成:现场勘察;风险评估;方案设计;施工;检查;验收;维护这几个部分。雷电防护设计方案的依据包括了:现场勘察:风险评估:历史纪录:以被保护内容为核心这四点。要说明的是,在设计方案的内容中SPD是以组的概念被设计的,SPD可以看作是设备的组成部分。
现有的SPD类型包括:
1)限压型SPD(8/20μS);
2)慎选开关型SPD(10/350μS):
3)SPD组合:
4)自保护和后保护;
5)热备份SPD;
6)SPD容量;
7)SPD同质;
8)个性化SPD;
9)信号线路SPD。
要提出的一点是,在空管设备领域中,我们需要建立雷电防护装置信息管理系统。以便我们能实时的监管雷电对设备的影响情况,在雷雨多发季节,能通过一定的周期来总结规律。这不仅能帮助我们建立良好的设备档案,也可以在保护空管设备,保障空中飞行安全上面提供有效的依据。
雷电是自然的天气现象且尚无用装置和其他方法能阻止雷击放电。雷电闪击打到建筑物或公共设施上,进入建筑物,或袭击到地面损害人身和建筑物,损害建筑物内部的装备和公共设施,因此必须考虑到雷电防护。为防护需要,在风险管理项目中对雷电防护措施的安装和选择足够的保护措施及其经济利益上的考虑都是必要的。
雷電防护措施的设计、安装和维护的准则分三个部分考虑:
第一部分:减少在建筑物内物体损坏和人身伤害的防护措施。
第二部分:减少在建筑物内电器和电子系统失效的防护措施。
第三部分:减少进入建筑物内的公共设施的失效(主要是电气和通信线缆)的防护措施。
雷击事件分为雷电流和雷击电磁脉冲两种。雷电流是前沿非常陡后沿较长能量极高的脉冲电流波雷击电磁脉冲是伴随雷电流同时产生的辐射电磁波(脉冲)场。雷电流和雷击电磁脉冲是伴随的,在一定条件下可以互相转换。雷电流和雷击电磁脉冲是产生危害的根本原因。
2、雷击事件对空管系统的危害
空管系统中通信、导航、雷达和网络普遍受到雷击损害。首先,由于空管设备的特殊要求,设备安装地点都有着:①高低、山头、水边、开阔地、独居一处;②周围没有其它建筑物掩护:③接地电阻:低阻值接地电阻的特点,这也能说明,雷电对于空管设备的自然影响因素不容忽视。在空管设备中,外部的导航系统台站以及甚高频台站都是雷电的目标,如发生击中通信导航系统的台站和进入台站的供电线路和信号线的情况,会对设备和人身安全产生极大的影响:机械损害、火灾、电子系统损坏或失效。当然,击中在台站和入户线路的邻近区域的情况也很多,主要是因为LEMP的作用产生的浪涌过电压是设备损坏或失效。这种事件发生的概率较大,其危害也大。我们知道,雷电流或感应电流通过电阻耦合和电感耦合产生接触电压和跨步电压,会造成人身伤害。而雷击损害的扩展就是空管系统最为关注的问题即飞行安全。
3、雷击防护措施
雷击防护分为:雷电防护系统(LPS)和LEMP防护系统(LPM)这两种,先说雷电防护系统(LPS),其主要目的是防止或减少实体损害。LPS主要的作用是针对极高能量的雷电流产生的损害,防止或减少实体的损害和生命损害。LPS由外部LPS和内部LPS组成。外部的LPS的作用截获击向建筑物的直击雷(包括侧击雷)把雷电流从雷击点引导到地并泄放入大地,要求不引起热和机械损害,不产生危险火花触发火灾和爆炸。内部的LPS是避免由于雷电流在外部LPS或建筑物内其他导电部件流动时,导致建筑物内产生危险火花触发火灾和爆炸。其中,外部LPS增加了被雷击的概率增强了LEMP的强度。
另一种系统是LEMP的防护(LPM)。LEMP的提出是针对微电子技术的发展(电气、电子系统),要对由雷电流和感应电流形成的浪涌和辐射的电磁场进行防护。其保护的范围有以下几点:
1)对建筑物和公共设施的理想防护应将受保护目标封闭在一个完善导电的适当厚度的接地的连续的屏蔽体内;
2)公共设施进入建筑物的进入点处和屏蔽体之间应提供足够的等电位连接:
3)合理布线;
4)设备放置在电磁场强度最弱的地方;
5)加装SPD;
6)设备之间等电位连接和接地;
7)拆除冗余的任何金属管线;
8)防护只能达到接近理想状态,因为在实践中,建筑物和公共设施不可能完全封闭在连续的和/或足够厚度的屏蔽体内。具体问题具体分析。
在以下图片中我们能完整的看到整个雷电防护的分类,以便于我们清楚了解这两种系统的作用。
在LEbIP的防护系统中我们看到,SPD的选择,要说明的是SPD是唯一的方法。SPD是浪涌保护器,它的作用是将电气、电子系统中不能直接用导体进行等电位连接的带电导体通过SPD进行等电位连接。在相关的行业规范中,SPD都有具体的组合方法以及建议的使用方法。在空管的设备中,SPD也起了很大的作用。在甚高频进入室内跳线架之前和之后都会在信号端安装这类设备,空管的设备中也基本使用了3级以上的防护。
4、空管系统的雷电防护管理
雷电防护既是综合工程,也是系统工程。在建设一个空管的导航台站或者甚高频台站的时候,除了设备的安装,雷电的防护系统也是一定要设计在内的。因此,雷电防护系统在民用航空的空管设备中,受到了很大的重视。在行业标准上也是日渐的趋于完善。在管理内容上,可以分成:现场勘察;风险评估;方案设计;施工;检查;验收;维护这几个部分。雷电防护设计方案的依据包括了:现场勘察:风险评估:历史纪录:以被保护内容为核心这四点。要说明的是,在设计方案的内容中SPD是以组的概念被设计的,SPD可以看作是设备的组成部分。
现有的SPD类型包括:
1)限压型SPD(8/20μS);
2)慎选开关型SPD(10/350μS):
3)SPD组合:
4)自保护和后保护;
5)热备份SPD;
6)SPD容量;
7)SPD同质;
8)个性化SPD;
9)信号线路SPD。
要提出的一点是,在空管设备领域中,我们需要建立雷电防护装置信息管理系统。以便我们能实时的监管雷电对设备的影响情况,在雷雨多发季节,能通过一定的周期来总结规律。这不仅能帮助我们建立良好的设备档案,也可以在保护空管设备,保障空中飞行安全上面提供有效的依据。