談浮空器的防雷工程構成

喻廬榮

摘要：隨著我國科學技術的大力發展，浮空器在我國已投入使用，但其發展速度比較有限。目前，浮空器通常在3000米到4600米間工作，在地面至15KM高度間，該距離正位于雷電活動較為頻繁的地方。所以浮空器在該高度工作極易受到雷電的干擾，使浮空器的安全運行受到一定的威脅。本文從浮空器防雷的特點開始著手，再對浮空器的防雷工程構部分進行了分析，對浮空器的防雷措施提出了個人建議，供相關者參考使用。

關鍵詞：浮空器；防雷工程；措施

浮空器進行防雷工程，能夠進一步提高浮空器的安全性，從而使其能夠正常運行。當前我國浮空器的使用還在投入階段，在使用期間出現了許多問題，尤其是由于其所處的位置高度會受到雷電的干擾。所以，要使浮空器在我國的應用范圍更加廣泛，使其技術不斷進步與發展，就一定要加強防雷措施，不斷完善防雷工程，從而使浮空器在正常工作時不受到外界因素的影響，這樣才能提高浮空器的精準度。本文對防雷工程的構成進行了探析，目的在于提高浮空器的防雷標準。

1.浮空器防雷特點

浮空器分為多種，其中較為常見的是系留式浮空器，其工作是在高空平臺和地面利用高壓傳輸線、控制線、鋼纜等相互連接。浮空器通常在3000至4600米間的高度工作，該距離是地面離15KM高度間，在雷電活動較為頻繁的位置，所以，浮空器在正常運行時會因為雷電的干擾而出現一些問題，從而使浮空器無法正常使用。

2.浮空器的防雷工程構成

浮空器的防雷工程由地面系統的防雷系統、浮空器系留塔的直擊雷的防護、系留線的屏蔽與接地以及控制系統的雷電電磁脈沖防護等方面組成，其具體展開如下：

2.1 地面系統的防雷系統

浮空器地面控制中心的防雷系統是由多方面組成的，其中包括了防護直擊雷、供電系統的電雷防護與接地、信號監督與控制系統的防護雷電、系留線浮空器的防護和接地。要使浮空器地面的防雷系統更加完善，必須要加強這些方面的控制與改善，使防雷系統更加科學合理。要做好浮空器的防雷工程，首先要從地面控制中心開始，不斷提高其地面控制中心的防雷技術，組織專家和相關人員對防雷工程進行討論，不斷改善浮空器的防雷措施。如果浮空器地面控制中心所進行的防雷系統能夠更加合理，就能確保浮空器能夠正常運行。

2.2 浮空器系留塔的對直擊雷的防護

當前，浮空器系留塔有兩種形式，一種是使固定式浮空器系留塔，另外一種是移動式浮空器系留塔。不管是那種形式的浮空器系留塔，其都具有充氣與系留兩種功能；除了充氣式系統所充氣體為氫氣，還要進行易燃易爆的防范環境的防雷措施設計外，通常來說均能夠根據二類防雷來進行防雷設計。而移動式浮空器留塔的話通常是將工程車輛作為其載體進行的。因為移動式浮空器留塔防雷的重中之重是對直擊雷進行防護，還有就是能夠將防雷接地的裝置快速地進行安裝與撤離。

通常來說移動式浮空器系留塔運用于野外的環境的數量比較多，有些在山谷進行工作，有些在山頂進行工作。因此我們必須要對工作位置的雷電風險進行分析并分級，運用較為恰當的避雷針與防雷接地的系統保護浮空器，使其能夠避免雷電所帶來的不良影響。對于移動式浮空器系留塔系而言，其移動性較為明顯，所以，要保護其不受直擊雷的影響，要采取多種方式進行，其中最為主要的兩種方式是：第一是運用迅速防雷接地的系統，第二是利用可升可降的避雷針。從而減少直擊雷對浮空器的干擾。而迅速防雷接地的系統與可升可降的避雷針的主要目的使為了能夠在野外環境工作時快速地進行安裝和撤離。同時能夠按照浮空器系留塔所處高度，對避雷針進行有效調節，從而將保護浮空器的范圍改變。通常來說，避雷針系統能夠升和降的高度應該在7m至26m之間，它的材料主要有玻璃鋼與工程鋁合金。迅速防雷的系統則是利用強度比較高的螺旋鋼棒或是銅鍍鋼，然后采用電錘方式，迅速打進地里，在撤收的時候，一般反方向旋轉就能夠簡單迅速地將其拔出來。

2.3 浮空器系留線的接地與屏蔽

因為系留式的浮空器的信號與供電均是采用系留線進行的。系留線需要橫穿雷電浮動較為頻繁、氣象變化較為復雜的對流層，因此系留線電纜不僅要有非常高強度的抵抗拉伸的水準，還要具備抵抗直擊雷電磁脈沖的較強能力。

當前，我國系留式浮空器所使用的系留電纜與系留鏈的材料與方式，雖然已經符合了抗拉伸的標準要求，然而其防抗雷電電磁脈沖與防抗直擊雷的作用還是沒有到位。因此，要想使浮空器的防雷效果更加顯著，就要加強系留電纜與系留鏈的防雷效果，要加強其防雷效果就必須使其防抗雷電電磁脈沖與防抗直擊雷的作用可以到位。目前我國出現過高空工作平臺因為受雷擊影響而導致高空作業平臺的供電系統被破壞，從而使浮空器沒有達到工作任務。所以，我們必須做好浮空器的防雷工程，只有這樣做才能確保浮空器能夠在高空中順利開展工作。我們查閱了國內外有關資料與工程個別案例發現，使用蔽層作為等電位的連接，能夠有效方式雷電電磁沖的威脅，然而蔽層抵抗直擊雷的效果還沒有得到證實。因此，要多投入資金到浮空器防雷工程領域，促進防雷技術的快速發展。

因為系留鏈一端和地面連接，一端和高平工作倉連接，為了防止高空倉里面的設備和系留鏈的電位不夠均勻，應該所有都使用等電位進行連接。另外，在進行雷達等精密設備的建設時，其應該專門設計一個屏蔽外殼，從而降低雷電電磁脈沖不斷干擾這些設備，這樣的話會導致浮空器所獲取的數據不夠準確。而使用浮空器作業，就是因為其所獲取的數據較為精準，所以要不斷完善浮空器的防雷工程，提高其防雷能力。

2.4 控制系統的雷電電磁脈沖防護

綜合性較強的浮空器所進行平臺的控制系統具有一定的復雜性。通常而言，工作倉所承載的設備比較多，而主要的設備有以下幾種：監督控制設備、觀測氣象的設備、雷達設備、供電設備等等。在供電系統高壓部分，高壓在進入到變壓器之前，應該安裝型號相對應的避雷器，而在變壓器輸出端口，總配電箱的位置應該安裝220V、通流量在10KA到20KA左右的限壓式防雷器。在各種各樣的通訊接口、視頻接口都應該根據其工作的電壓、傳輸協議的屬性等選擇適當的防雷器，這樣才能避免雷電磁脈沖對設備的不良影響，從而確保浮空器的控制系統能夠正常運行，這樣就能提高整體浮空器的工作質量與工作效率。

結束語：

總而言之，目前浮空器在我國的發展速度較慢，其還在處于探索階段。而在我國比較經常使用的浮空器有兩種，一種是低空遙控式浮空器，另外一種是高空綜合探測式浮空器。第一種浮空器一般用在商業活動比較多，而第二種浮空器的話主要用于軍用觀測與氣象觀測。要使我國浮空器的應用范圍更加廣泛，必須提高浮空器防雷工程的質量，投入大量研發資金，培養專業人才，這樣才能提高浮空器在我國發展的速度，也使我們能夠受益于浮空器的應用。

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（作者單位：中國電子科技集團公司第三十八研究所）