CN103887715A - 一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法；涉及飞机库防雷技术领域。本发明将便携式飞机库系统防雷实施方案整体划分为三大部分，具体如下：（1）在飞机库一侧安装便携式独立避雷针防范直击雷；（2）运用等电位均压连接、接地分流、绝缘屏蔽和安装SPD4种措施防范雷击电磁脉冲对飞机库内部电子设施的破坏；（3）对飞机库进行外引接地，把雷电流快速泄入大地。便于快速安装、拆卸和打包携带，使得飞机库及内部各电子系统在雷电气象环境中始终能保持良好状态。

Description

一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法

技术领域

本发明涉及飞机库防雷技术领域，具体是一种用于便携式飞机库系统的整体

防雷方法。

背景技术

便携式飞机库是为各类无人机、垂直起降战斗机、武装直升机为主的装备提供安全停放、例行检查、抢救维修、维护保养的临时性钢结构建筑环境。我国幅员辽阔，同时也是世界上雷击多发国家，边疆地理环境与气象条件复杂多变，野外及空旷机场遭受雷击而发生损伤事故概率较大，防雷击要求高。为保证机库、内部停放的飞机及其电子系统的安全，防止和减少雷击机库引发人身伤亡和装备财产损失，有必要研究开发一种新型防雷装置，便于快速拆解、安装和打包携带，对飞机库系统实施整体防雷。

现代防雷技术强调全方位防护、综合治理、层层设防。信息系统的防雷及过电压防护是一种系统工程，必须贯彻整体防护思想，综合运用均压（等电位）、分流（泄流）、屏蔽、接地和保护（嵌位）等各项技术，构成一个完整的防护体系，才能取得明显的效果。

便携式机库系统整体防雷应考虑三个方面：一是直击雷的防护；二是雷击电磁脉冲(感应雷)的防护；三是便携式机库接地网系统和防雷接地系统的可靠性。直击雷就是闪电直接击在建（构）筑物、其他物体、大地或者外部防雷措施上，产生电效应、热效应和机械力者；而感应雷则是雷电流经电阻、电感、电容耦合产生的电磁效应，包括闪电电涌和辐射电磁场。

根据GB50057-2010版《建筑物防雷设计规范》中关于被保护设施的重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性及后果严重程度划分标准，便携式飞机库直击雷防护应按第二类建筑物防雷设施来设计。

根据GB500343-2004版《建筑物电子信息系统防雷设计规范》中关于电子信息系统的重要性和使用性质划分，便携式飞机库雷击感应电磁脉冲防护应按第A类防雷系统来定义。

根据DLT621-1997版《交流电气装置的接地设计规范》对于A类电气装置接地的一般规定，便携式飞机库接地系统按用途应建两种接地系统，一是工作（系统）接地；二是雷电保护接地。接地是防雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷，最终都是把雷电流泄入大地。因此，合理而良好的接地装置是实现可靠避雷的关键环节。接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，便于快速安装、拆卸和打包携带，使得飞机库及内部各电子系统在雷电气象环境中始终能保持良好状态。

本发明是以如下技术方案实现的：一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，将便携式飞机库系统防雷实施方案整体划分为三大部分，具体如下：

（1）在飞机库一侧安装便携式独立避雷针防范直击雷；

（2）运用等电位均压连接、接地分流、绝缘屏蔽和安装SPD 4种措施防范雷击电磁脉冲对飞机库内部电子设施的破坏；

（3）对飞机库钢架进行接地，把雷电流快速泄入大地。

本发明的有益效果是：与现有的固定式建筑物避雷方法相比，本发明所提供的避雷方法不仅注重建筑物防护直击雷要求，而且充分考虑建筑物所用材料、结构方法及其内部电器物理特性防护雷击电磁脉冲（感应雷）的整体要求，同时其便携式独立避雷针具有重量较轻、耐腐蚀性强、可靠性高，安装、拆卸、携带方便，可重复使用等特性，非常适合含电器电子设施较为集中的便携式飞机库系统的整体防雷要求。

此外，本发明方法及防雷装置还可以进一步拓展到其它需要进行整体防雷的便携式仓房系统等建筑设施领域，如各类机动指挥所、(含)通讯及电子设施的储备库房、野外作业场所等。

附图说明

　  图１为本发明所述避雷系统整体防护体系结构图；

　  图2为本发明所述避雷针的保护范围效果图；

图3为本发明所述避雷针的展开效果主视图；

图4为本发明所述避雷针的展开效果俯视图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，将便携式飞机库系统防雷实施方案整体划分为三大部分，具体如下：

（1）在飞机库一侧安装便携式独立避雷针防范直击雷；

（2）运用等电位均压连接、接地分流、绝缘屏蔽和安装SPD 4种措施防范雷击电磁脉冲对飞机库内部电子设施的破坏；

（3）对飞机库钢架进行接地，把雷电流快速泄入大地。

本发明中的方法从以下几个方面对飞机库进行防雷保护。

1) 直击雷防护设计

主要采取便携式独立避雷针防护直击雷。根据便携式飞机库架设后所占三维空间尺寸，采用法国国家标准 NFC17- 102规定的提前放电避雷针保护范围的计算公式计算独立避雷针保护半径R _p ，验证避雷针高度为h米时的保护范围，其计算公式如下：

    （1）                      

式中，x为滚球半径 (帐篷为二类防雷建筑物，所以x=45m)，h为避雷针针尖高度，z为避雷针保护的飞机库实际高度，y为抢击距，y=v×△t，其中v为先导传播速度1m/us，△t为提前放电时间。 

携式独立避雷针1位于机库2宽边处的中间位置，离机库3米左右。其保护范围是一个对称的锥体，其效果如图2所示。

如图3和图4所示，所述的携式独立避雷针1包括接闪器1-1、伸缩式接闪杆1-2、螺旋地桩1-4和螺杆底座1-3；所述的接闪器1-1安装在伸缩式接闪杆1-2的顶端，伸缩式接闪杆1-2的底端安装在螺杆底座1-3上，螺杆底座1-3固定在螺旋地桩1-4上，在螺杆底座上安装有接地撑脚1-5。

所述的接闪器采用IM4-45型提前放电避雷针，其提前放电时间△t=45us，材质为不锈钢和铜，重约2Kg，直径为0.1m，高约为0.35m，其优点如下：（a）在同等条件（高度）下，比普通避雷针保护范围大，落雷更准确，减小了雷击点落于非避雷针体的概率；（b）安全可靠：无放射性元素，不锈钢材料，耐腐蚀，抗风能力强；（c）免维护：无需供电，无耗能元件；（d）安装简单：重量轻，不需加装同轴屏蔽电缆。

考虑便携式飞机库的机动需求，避雷针为可移动伸缩式，能重复使用，安装、拆卸、携带方便，重量相对较轻。所述的伸缩式接闪杆选用高强度铝镁合金SZ-GL8000型直径为70mm、60mm和40mm的螺杆各一根、三根螺杆内壁均采用耐高压避雷针磨瓷化处理工艺密封联结；在螺杆连接处安装有紧固螺栓。杆身选用高强度铝镁合金型材，强耐腐蚀；杆身内壁采用耐高压避雷针磨瓷化处理工艺密封联结，抗风能力强，可抗60m/s的风力。杆身升降模式采用手动升降，可靠性高、耐久性强，安装架设完毕无需另外拉缆风绳固定。

所述的接地撑脚由3根直径20mm、长度1500mm的接地棒构成；三根接地棒呈等边三角形安装在螺杆底座上。为了方便携带，所述的三根接地棒铰接在螺杆底座上，携行状态为一字型收拢；展开时，撑脚呈等边三角形，如图4所示。

所述的螺旋地桩采用长0.8m的镀锌钢尖锥型地桩。

接地装置利用长0.8m的螺旋地桩及3根直径20mm、长度1500mm的接地棒作为避雷针的接地，无需再做单独的接地系统。螺杆地桩钉入地下，既用于紧固撑脚，也用于接地，不需要挖掘工作和地基敷设。

2) 感应雷防护设计

鉴于飞机内部电子电器设备复杂，防范雷击电磁脉冲要求高，故对便携式飞机库雷电防护采取“综合治理、整体防御、重点保护、层层设防”的基本原则，进行综合防治。防护雷击电磁脉冲的措施主要采取等电位均压连接、接地分流（泄流）、绝缘屏蔽和安装SPD四种措施。

a．等电位均压连接。机库所有设备的工作接地应就近与机库地网作等电位均压连接。等电位连接方式按标准应采用放热焊接。考虑便携式钢结构飞机库的机动性能要求，建议用紧固螺栓式连接方法实施可靠连接，同时要保证接触电阻值小于0.03欧。

b、接地分流。进入机库的各种金属管道、线路的屏蔽层应该在进入机库时做好接地，使整个系统形一个大的电压体，避免设备之间在雷击的瞬间形成电位差而形成二次闪击、闪络，从而造成设备的损坏。

c．绝缘屏蔽。在低压供（配）电系统装配中，所有设备均应具有一定的耐受浪涌能力（耐冲击过电压能力）。主配电绝缘耐压水平达6kV，分配电绝缘耐压水平达4kV,其它电器绝缘耐压水平达2.5kV。

d．安装SPD。机库内部动力、检修检测电源、照明电源、通讯设施等系统设备，应分别考虑其对雷电的抗扰能力来选择不同等级的电涌保护设备和防护级数进行防护。其中，电源应按三级防护要求设置，其防护位置及选用的电源SPD参数如表1所示；信号线路应按两级以上防护、天馈线不少于一级防护的标准来设计。所有信号传输线路、控制线路两端均应安装ES-MOD信号线、控制线SPD，其参数为：启动电压Uc为最大工作电压Up的1.5倍，雷电通流≥5kA(8/20μs波形)，响应时间T小于10ns。

                表1 电源三级防护位置及选用电源SPD参数要求

 3）机库系统接地设计

对飞机库钢架进行接地是在机库四个边角处采用1.5m的等离子接地棒接地，所有飞机库钢架与等离子接地棒可靠连接，其接地电阻要求≤4欧姆，独立避雷针的接地电阻要求≤10欧姆。当机库处在土壤电阻率高或较高区域时，飞机库钢架接地和独立避雷针接地，应采用外引接地装置的方式来降低接地电阻。若需将两个接地网络合二为一时，则在两地网间用可移动的地极保护器连接。这样平时两地网是独立的，防止干扰；当雷电流来到时，两地网间通过地极保护器瞬间连通，形成等电位连接，减少需要防雷空间内各金属部件和各系统之间的电位差。无论是直击雷、感应雷或其它形式的雷，最终都能把雷电流快速泄入大地。

某型便携式飞机库需提供避雷防护，主体为可拆解钢结构，外裹篷布，展开后所占空间三维尺寸分别为：长24m、宽18m、高6.5m。根据本发明方法，采取三种措施分别来防范直接雷、雷击电磁脉冲等造成的各种破坏和损伤，整体方法体系如图1所示。

第一，设计独立避雷针防范直击雷，如图3、图4所示。

按照式1，计算避雷针高度h及其保护范围半径R _p ，首先分别确定各参数值：二类防雷构筑物滚球半径x=45m；避雷针保护的飞机库实际高度z=6.5m；设避雷针针尖高度h=8m；选用IM4-45型提前放电避雷针，其提前放电时间△t=45us，则抢击距y=v×△t=1m/us×45us=45m；因此，有：

即单针对机库最高顶部平面的保护半径为58.75m，对本例而言，理论上高为8m的单针安装在距离机库3m～28m范围内都是有效的，最佳位置在距离机库长边中点5m左右处。

接闪杆选用高强度铝镁合金SZ-GL8000型直径70mm管长1700mm、直径60mm管长4000mm和直径40mm管长2000mm的螺杆各一根，内壁采用耐高压避雷针磨瓷化处理工艺密封联结；接地系统为镀锌钢尖锥型长0.8m螺旋地桩及3根直径20mm、长度1500mm的接地棒钉入地下，既用于紧固撑脚，也用于接地，无需进行挖掘和地基敷设工作；独立避雷针架设时间约25分钟。

第二，感应雷防护。按说明书“感应雷防护设计”部分实施。

第三，机库接地系统设计。按说明书“机库接地系统设计”部分实施。

本发明 充分考虑飞机库系统对直击雷、感应雷的防护需求，进行整体防雷设计；根据便携式飞机库展开后所占三维空间尺寸，按照滚雷法计算防范直击雷独立避雷针高度h，验证其保护范围；充分考虑异地重复使用要求，避雷针展开、安装、拆卸、打包携带方便，重量轻，强度高，耐腐蚀性和抗风能力强；为防范雷击电磁脉冲对构筑物内部电子设施的破坏，对便携式飞机库雷电防护采取等电位均压连接、接地分流（泄流）、绝缘屏蔽和安装SPD等4种措施进行整体防御、重点保护、层层设防和综合治理；为把雷电流快速泄入大地，本方法高度重视飞机库接地系统设计，采取有效措施减小防雷空间内各金属部件和各系统之间的电位差。本方法及防雷装置还可以进一步拓展到其它需要进行整体防雷的便携式军用仓房系统、野战装备设施等领域。

 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，其特征在于：将便携式飞机库系统防雷实施方案整体划分为三大部分，具体如下：

（1）在飞机库一侧安装便携式独立避雷针防范直击雷；

（2）运用等电位均压连接、接地分流、绝缘屏蔽和安装SPD 4种措施防范雷击电磁脉冲对飞机库内部电子设施的破坏；

（3）对飞机库钢架进行接地，把雷电流快速泄入大地。

2.如权利要求1所述的一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，其特征在于：所述的便携式独立避雷针包括接闪器、伸缩式接闪杆、螺旋地桩和螺杆底座；所述的接闪器安装在伸缩式接闪杆的顶端，伸缩式接闪杆的底端安装在螺杆底座上，螺杆底座固定在螺旋地桩上，在螺杆底座上安装有接地撑脚。

3.如权利要求2所述的一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，其特征在于：所述的接闪器采用IM4-45型提前放电避雷针。

4.如权利要求2所述的一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，其特征在于：所述的伸缩式接闪杆选用高强度铝镁合金SZ-GL8000型直径为70mm、60mm和40mm的螺杆各一根、三根螺杆内壁均采用耐高压避雷针磨瓷化处理工艺密封联结；在螺杆连接处安装有紧固螺栓。

5.如权利要求2所述的一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，其特征在于：所述的接地撑脚由3根直径20mm、长度1500mm的接地棒构成；三根接地棒呈等边三角形安装在螺杆底座上。

6.如权利要求5所述的一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，其特征在于：所述的三根接地棒铰接在螺杆底座上。

7.如权利要求2所述的一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，其特征在于：所述的螺旋地桩采用长0.8m的镀锌钢尖锥型地桩。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，其特征在于：等电位均压连接；将机库所有设备的工作接地就近与机库地网作等电位均压连接；

接地分流；进入机库的各种金属管道、线路的屏蔽层在进入机库时做好接地，使整个系统形一个大的电压体；

绝缘屏蔽；主配电绝缘耐压水平达6kV，分配电绝缘耐压水平达4kV,其它电器绝缘耐压水平达2.5kV；

安装SPD；电源应按三级防护要求设置；信号线路应按两级以上防护、天馈线不少于一级防护的标准来设计；所有信号传输线路、控制线路两端均应安装ES-MOD信号线、控制线SPD，其参数为：启动电压Uc为最大工作电压Up的1.5倍，雷电通流≥5kA，响应时间T小于10ns。

9.如权利要求1-7任一项所述的一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，其特征在于：对飞机库钢架进行接地是在机库四个边角处采用1.5米的等离子接地棒接地。

10.如权利要求9所述的一种用于便携式飞机库系统的整体防雷方法，其特征在于：所有飞机库钢架与等离子接地棒实施可靠连接，其接地电阻要求≤4欧姆，独立避雷针系的接地电阻要求≤10欧姆；当机库处在土壤电阻率高或较高区域时，飞机库钢架接地和独立避雷针接地采用外引接地装置的方式来降低接地电阻，两地网间用可移动的地极保护器连接。

Images