浅谈航道站航标系统的雷电防护工程技术

　　摘要：随着航道站航标遥测遥控系统的普及应用，遥测终端电子设备被雷击的情况明显增多。终端电子设备因其集成度高、工作电压低、运算速度快，其耐过电压、过电流和抗雷电电磁脉冲的能力差，极易遭受雷电的危害，特别是雷电电磁脉冲造成的损害更为严重。对遥测遥控终端上微弱电设备进行有效的防雷敏感度测试，研究雷电感应防护保护，力求将雷击损坏程度降到最低。

　　关键词：航标，防雷，RTU，终端电子

　　Abstract: with the channel stand beacons telemetry the popularization and application of remote control system, remote sensing terminal electronic equipment was the lightning significantly increased. Terminal electronic equipment because of its high level of integration, lower voltages, the operation is fast, its resistance to over-voltage, over electric current and resistance to lightning electromagnetic impulse ability is poor, from the dangers of lightning extremely easily, especially the damage caused by the lightning electromagnetic impulse is more serious. Remote control of remote sensing terminal weak electric equipment effectively prevents thunder sensitivity test, the lightning protection induction protection, striving to lightning damage degree to a minimum.

　　Keywords: beacons, lightning protection, RTU, terminal electronic

　　中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

　　一、航道站航标系统概述

　　广东省内河航道资源丰富，为全省经济快速增长提供了良好的运输条件。伴随着航道资源的不断地快速增长，雷击航标事故时常发生，现今提高航道安全运行成为推进航道建设的当务之急。从某种意义上说，科技越发达，雷击对人类的危害就越大。航道信息化发展的同时也带来了雷击事故的频繁发生。每年因雷击事故引起的损失难以估计。

　　二、航道站航标系统的雷电防护工程技术

　　(一)航标系统防雷设计原则

　　1先进性

　　系统构成必须采用成熟、具有国内先进水平，并符合国际发展趋势的技术和设备。在设计过程中充分依照国际上的规范、标准，采用国内外目前成熟的主流技术和体系结构，以保证系统具有较长的生命力和扩展能力。

　　2适用性

　　在设计中要充分利用现有资源，兼顾现实、考虑实效，建设不仅先进而且适用的系统，在系统建设中坚持“边实施，边发展，高起点，早收益”的原则。

　　3易于维护

　　易于维护的特性可以降低系统的维护成本。

　　(二)航道站整体防雷实施方案

　　航道站整体的防雷包括对直击雷的防护和对雷电电磁脉冲(感应雷)的防护。对雷电电磁脉冲的防护应综合考虑雷电成灾的多种物理因素，针对雷电的各种耦合途径、耦合通道及其危害机理，采用相应的综合防雷技术和措施。

　　整体防雷的两个部分：

　　1.外部防护(直击雷防护)

　　⑴ 作用：拦截、泻放雷电流

　　⑵ 系统组成：由接闪器(避雷针、避雷带)、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。航标电子终端设备的防雷第一道防线是拦截直击雷。最经济、最有效的方法仍然是接闪器法。尽管接闪器对于电子信息设备有很多负作用，对其应抱趋利避害、积极、稳妥的态度，采取有效的技术措施予以抑制。

　　2.内部防护(雷电电磁脉冲防护)

　　⑴ 作用：均衡系统电位，限制过电压幅值。

　　⑵ 组成：由均压等电位连接、各种过电压保护器(避雷器)等组成。

　　⑶ 技术措施：截流、屏蔽、均压，分流、接地。

　　三、航标终端电子信息设备防护方案

　　近十几年来，随着社会需求的拉动和理论探索的深入，电子信息设备防雷技术有了较大的发展。电子信息设备防雷是在闪电通道和避雷针泄流通道及其周围整个三维空间内对雷电的全面防护，这是一个全新的思维。即，不但要防直击雷，更重要的是防感应雷(雷电电磁脉冲);不但要进行“路”的防护，更重要的是对“场”的防护。全面的电子信息设备防雷原则和行之有效的工程技术方法应为“整体设计、综合治理、系统实施”原则和“有效拦截、良好屏蔽、均衡连接、合理接地、堵截通道、全面防御”的工程技术方法。

　　(一)整体设计、综合治理、系统实施

　　航标终端电子信息设备防雷是一个系统工程，任何单一措施的防护作用都是不全面的。正确的方法应首先对需要防雷保护的系统进行详细勘察，制订技术方案，并依据国家和有关行业的技术标准、规范，进行正规的工程设计。在此过程中，应从宏观到微观、从内部防雷到外部防雷、从天线到地线、从强电到弱电统筹考虑、系统设计。即对避雷针、地线、屏蔽、均压接地网络，以及雷电过电压容易侵入的通道，如电源系统、天馈系统、信号传输系统等有针对性地采取相应的技术措施，进行综合治理。施工过程中也应严格按照标准、规范和设计图纸实施。

　　(二)有效拦截、良好屏蔽

　　1.有效拦截

　　改善直击雷措施是根据技术规范完善避雷针、避雷带等设施。水标不需要安装相应的直击雷措施，但是岸标需要安装相应的避雷针保护。

　　2.良好屏蔽

　　⑴ 信号电缆的屏蔽，要点是：过早地敷设、排流防雷、穿管(槽)走线、可靠接地。电缆的屏蔽性能与电缆外导体或屏蔽体是否接地以及它的敷设形式有关。电缆不同的敷设形式，其屏蔽效果也大不相同，架空电缆比埋地电缆更易受雷电损坏。RTU遥测遥控系统各种不同的信号线和电源线应该保证有良好的屏蔽电缆或金属护套保护。

　　⑵ 设备的屏蔽，主要依赖其外壳。对于RTU遥测遥控系统，应设置专用的屏蔽室。设备外壳和屏蔽室的屏蔽体都应良好接地。

　　(三)均衡连接、合理接地

　　1.均衡连接

　　即完善均压网络。对保护范围内的所有不带电金属导体应进行严密的等电位连接，并与符合要求的地线可靠连接。从而形成一个统一的、适应不同负载特性和频率的低阻拦接地网络。该网络由总等电位连接箱(MEXT)、局部等电位连接箱(MEXT)和等电位连接导线组成。该网络内各部分之间只能由等电位连接点(公共接地点)与接地装置连接，彼此间没有闭合回路。一句话，整个航道站航标系统内所有金属设备都应组成一个等电位系统。

　　2.合理接地

　　实施共地系统，即防雷地和设备接地等共用一套接地系统，实现共地。

　　上述措施运用得当，可在一定程度上抑制建筑避雷系统对信息系统的负作用，即为感应雷的防护提供了良好的前提。

　　(四)堵截通道、全面防御

　　对雷电电磁脉冲容易入侵的所有通道，如电源线、天馈线和各种信号传输线等带电金属通道，除要求合理布线、严密屏蔽外，最简便、最经济的措施是分别加装避雷装置，以堵截雷电过电压。加装避雷装置的实质是使带电金属导体实现等电位均压连接。

　　1.电源通道　根据有关技术规范、雷暴日分区和防雷分区，实行合理的避雷器防护方案。在此过程中，严格遵从以下原则：

　　⑴ 多级防护原则;

　　⑵ 能量配合原则;

　　⑶ 绝缘配合原则;

　　⑷ 区别不同接地制式原则。

　　同时，在施工中应严格遵从接线、接地和接熔丝的要求。高低压避雷器要求安装在设备的前端或两端。

　　2.天馈通道　对处于不同雷暴日分区和不同设备的天馈系统，根据其工作频率、功率、阻抗等参数的不同，选择加装不同的天馈避雷装置。一般在室外端和室内与设备的接口端分两级设置。

　　3.信号传输通道　针对不同信息系统防雷要求的、标准化的防雷器件与它们相适应。

　　信号传输系统同样应根据雷暴日分区和防雷分区及不同的系统类型、系统结构、设备配置、工作电压、工作频率、传输速率及阻抗等，选择加装不同的信号避雷装置。一般也需实行粗细两级保护。

　　以上是航标终端电子信息设备防雷工程的基本环节和主要工程措施，它们之间也是既相互独立又相互联系的。面对无孔不入的雷电电磁脉冲，所有有源或无源通道都是其入侵的途径。把安装一根避雷针就看作防雷是错误的。航标终端电子信息设备防雷工程是多项技术措施综合运用的系统工程。任何单方面的措施，其防雷效果都将大打折扣，其投资的效费比也将大大降低。

　　因此，航标终端电子信息设备防雷工程必须从全面考虑，做到层层防护，不留一丝隐患。

　　参考文献:

　　1.《建筑物电子信息系统防雷技术规范》国标委，2004

　　2.《建筑物防雷设计规范》国标委，2011

　　3.《公路、水路交通信息化“十一五”发展规划》交通部，2006

　　4.《中华人民共和国航道管理条例》交通部，1991

　　5.《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82

　　6.《一般航标灯通用技术条件》JT7003-82

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文章名称： 浅谈航道站航标系统的雷电防护工程技术

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