浅谈民航空管设备机房供配电、防雷及接地系统

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1、浅谈民航空管设备机房的供配电、防雷及接地系统作者：栾春伟前言在保障飞行安全和航班正常的现代民航空管设备体系中，大量的采用了计算机和大规模集成电路技术，例如通信（有线和无线）、导航、雷达，以及各种自动化系统等。由于计算机微电子设备的工作电压一般在正负12V以内，具有灵敏度高、绝缘强度低、电压耐受能力差的特点，所以设备运行对供电质量、防雷、接地、防静电等方面的要求非常高。因此，加强对空管设备机房的供配电、防雷和接地等系统的研究，有助于有效地实施防护措施，提高空管设备运行的稳定性、可靠性和安全性，进而提高空中交通管理业务的保

2、障水平。1、供电系统对设备运行的影响1.1、市电与弱电简介市电是供电公司提供给居民的交流电（alternatingcurrent，AC），包含三个要素，即电压（Voltage）、电流（current）、频率（frequency），在我国，市电频率为50Hz，电压为220V±10%，电流值与负载功率成正比，即公式：电流=功率/电压。弱电一词源于智能建筑（IntelligentBuildings），指建筑综合布线系统中的音频线路、视频线路、计算机网络、电话线路、无线通信等，如音响设备、有线电视、视频监控、计算机网络、电话网

3、络等。弱电电压一般为交流36V以下，或者直流24V以下，弱电的频率一般达到千赫或兆赫。市电主要提供能源，如照明、驱动电机等，而弱电主要用于信息传递，如传输语音、图像、数据等信息。在计算机、家电等弱电设备内部，一般都有电源部分，负责将普通市电转换为可供计算机等使用的低电压。1.2电能质量1.2.1、电能质量技术指标电能质量技术指标主要包括：电压波动、频率波动、谐波和三相不平衡等。供电电能质量会受到多种干扰而降低，如产生电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”。常见的干扰因素包括：电路负荷变化、电动机

4、启动、电器开启与关停、电路导闸切换、雷击、人为故障等。1.2.2电压波动（Undulatingvoltage）理想的市电电压波型是连续、光滑、没有畸变的正弦波，其幅值和频率稳定。当市电负荷发生变化时，如附近有大型设备启动，电路负荷增加较大，使供电电源正弦波的幅值受到影响，产生低电压，这也是在日常生活中，灯光强度突然变暗的原因。一般计算机允许电压波动范围为AC220V±5%，当供电电压波动超过允许范围时，就会使计算机出现运算错误，在电压降低至额定电压(Nominalvoltage)的70%时，计算机的停电检测电路就视为停

5、电，导致计算机关机或重新启动。1.2.3、频率波动（Undulatingfrequency）市电供电频率波动主要是由于电网超负荷运行而引起发电机转速的变化所致。计算机的外部设备大多采用同步电动机，一般计算机频率允许波动范围为50Hz±1%。当电源频率波动超过允许范围时，会使计算机信息存储的频率发生变化而产生错误。1.2.4、瞬间停电（Interruptpower-supply）如果电网中发生瞬间停电，如供电线路导闸切换，将直接影响计算机的正常运行。一般计算机要求电源中断在10ms之内。当电源中断时间小于1.5ms，计算

6、机系统会通过自身的大电容放电，来维持系统继续运行。当电源中断超过1.5ms时，作为计算机存储器的MOS电路就会失去记忆，导致处于运算过程中的数据丢失，并产生运算错误，甚至停机。1.2.5零地电压过高理想状态下，零线与地线之间电压接近于0V，实际上零地电压一般在十几伏以内，如果地线悬浮（断开或未接），零地电压甚至高达110V。计算机通信设备一般要求零地电压在2V以下，有些高级服务器要求零地电压小于1V。零地电压过高，将影响设备系统的安全可靠运行，例如，可能加速设备老化，引起硬件故障，甚至损坏设备；也可能引发控制信号误动作

7、，造成设备误启动和误关机；还会影响通信质量，造成误码率上升，丢包率增加，通信缓慢等。零地电压过高的常见原因包括：（a）三相电源配电时负载不平衡。由于市电三相交流电的三根相线上的负载不同，三根相线中的电流并不相等，导致零线上出现电流，产生电压降，使零线与用户端的接地线之间存在电压。（b）接地电阻不符合规范要求。如果接地电阻过高，很小的电流就会产生零地电压（c）N（零）线、PE（地）线的线径不够或断路。（d）高频谐波引起电位升高；由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生高次谐波。常见的非线性负载有UPS、开关电源

8、、整流器、变频器、逆变器等。（e）电磁场干扰；2、电涌对设备运行的影响2.1、电涌及其危害简介电涌(surge)是电路中出现的瞬间电流、电压波动。当瞬间电压及电流高于正常值的双倍时，可称之为电涌，通常持续约百万分之一秒。电涌的危害包括，绝缘损坏引起短路，击穿整流、稳压元件使设备停工或漏电伤人。短路是导线间因非正常连接而形成的闭合回