导航台机房零-地电压偏高成因分析及整改

郭俊生

摘要：本文通过笔者在工作中遇到的导航台机房零-地电压偏高的实例，分析了导致导航台机房零-地电压偏高产生的主要原因以及解决办法。通过变更导航台机房供电方式和调整负载对零-地电压偏高进行整改，达到防雷检测要求。

关键词：导航台机房，零-地电压偏高，供电方式，调整负载。

引言

导航台机房内放置导航台设备，是引导航空器飞行的重要设备，一旦发生故障将对航空器安全运行造成影响。根据民航相关规范，导航台机房的供电有着较为严格的要求。但在日常工作，由于导航台地处较为偏僻的地方，当周边新增设备需要供电时，一般从导航台机房配电箱取电，造成导航台机房供电负载混乱不可掌握。在后面的年度防雷检测中发现导航台机房配电箱零地电压偏高，需进行整改，同时给导航设备供电也带来一定的安全隐患。

一、零地电压偏高的实例

某机场一导航台机房在一次防雷检测中心开展年度防雷检测时，发现该导航台机房配电箱零-地电压为4.55V。在一般情况下，在TN-C-S系统中，中性线（N）与保护线（PE）间的电位差不能大于2V。该导航台机房的零-地电压明显超过要求，给设备安全运行带来隐患。在后续另一次防雷检测中，同样该机场所属的一个导航台机房配电箱零-地电压也到达了3.09V，超过了防雷检测要求。

二、导航台配电连接方式

根据民航局《民用航空导航台建设指导材料》要求，导航台应采用TN-C-S的配电连接方式。根据实地观察，该两个导航台也是按照规范要求，配电方式采用TN-C-S方式。

TN-C-S接地系统构成为在低压配电柜的前半段采用TN-C接地式，而在建筑物电源进线总配电箱处开始，将TN-C接地型式转换为TN-S接地系统，即系统的后半段为TN-S接地系统，从这里开始到符合末端，PE线和N线要绝缘良好，不准再有电气连接，并对PE线作重复接地。这种配电系统的前半段由TN-C接地型式和后半段由TN-S接地型式构成的混合接地型式就是TN-C-S接地系统。如图1所示。

图1 TN-C-S接地系统示意图

该接地系统的特点是供电系统的前半段可以省去一根导线，但PEN线上有电流流过，且不能安装漏电保护装置；而后半段具有TN-S接地系统的特点，PE线为专用保护零线，正常情况下无电流流过，能够安装漏电保护装置，供电系统的安全功能的得到了可靠的保证。

三、导致零-地电压高可能的原因

造成零-地电压高的原因有很多方面，最主要的有以下几种：

（一）三相电源负载不平衡。

（二）中性线断线、未接好、线径不够或阻抗较大。

（三）接地电阻过大，不符合要求。

（四）供电电压不稳，高频谐波引起电位升高。

四、排查零-地电压高的原因

根据上述零-地电压产生的原因逐一采用排除法进行检查。

（一）对系统接地电阻进行检查。根据民航导航台建设规范要求，导航台采用联合接地、电磁屏蔽、等电位连接、馈线接地分流、雷电过压保护、直击雷防护的综合防雷措施。接地电阻不应大于4Ω。经防雷检测中心检测，PE线接地电阻为2.6Ω，N线接地电阻为2.2Ω，接地电阻均符合要求。

（二）对供电线路接地进行检查。该两处导航台的供电均由机场助航灯光站380V低压供到机房配电箱，对所有供电线路接地系统进行检查，机房供电线路在入户前采用了重复接地，制作方法符合相关规范要求，且助航灯光站出口的零-地电压符合要求。

（三）对N线与PE线是否存在短接或错接情况进行检查。邀请电站工作人员与防雷检测中心人员对机房内线路进行检查和测量，未发现N线和PE线短接和错接的情况，且在此之前，零-地电压均合格。

（四）对供电负载进行检查。配电箱大部分负载均为220V供电，从功率上来看大部分相差不多。但工作人员发现，下滑台在本次防雷检测前，由于机场围界视频监控改造，增加了一路配电箱，为机场围界监控进行供电，供电电压为380V。为便于供电管理，该新增配电箱后级还分解有多个二级配电箱。该新增配电箱所带负载较大，负载包含射灯、监控摄像头、广播喇叭、防侵入围界等设施设备，约600米的长度。因配电箱空间狭窄，无法使用电流表测量每相电流的大小，为测试是否因新装配电箱引起零-地电压偏高，在征得用户的前提下对新增配电箱进行了断电试验。断电后对机房配电箱的零-地电压进行测量，发现恢复正常，小于2V。基本判定由于新增配电箱负载过大，导致原配电箱的负载不平衡，造成零线上电流过大。

五、解决措施

由于新增配电箱所带负载属于机场重要保障设施，且周边无合适的电源接入，无法关闭。为确保导航台机房供电安全，保障导航设备工作正常，又能对新增配电箱进行供电，经电站人员梳理，决定对导航台机房配电箱供电进行改造。改造方案如下：将新增配电箱的供电由导航台机房配电箱输出端改造至导航台机房配电箱输入端，相当于将新增配电箱直接连接在了上级供电设备的输出端，与导航台机房配电箱形成了平级。如图2所示。

图2 改造后的导航台机房配电箱

为确保导航台机房配电箱零-地电压不会再次发生变化，同时确保新增配电箱零-地电压也符合要求，对新增配电箱的其他二级配电箱进行了检查，新增了重复接地。

经防雷检测中心复检，两个配电箱的零-地电压为0.185V，均符合要求。按照相同思路，对另一导航台机房配电箱也进行了同样改造，改造后零-地电压经复检为1.416V，符合要求。

六、结束语

导航台机房零-地电压是导航台供电的一个重要参数，如果零-地电压过高，可能引起导航设备故障，导致航空不安全事件发生；也可能引发导航设备遥控信号的不稳定，造成导航设备误关机。造成导航台机房零-地电压超标的原因也错综复杂，需要认真分析环境、设备变化等带来的影响，同时采取相应的措施解决，确保导航台设备运行安全。

参考文献：

[1]《民用航空导航台建设指导材料》(IB-TM-2010-004)

[2]《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》(MH-T 4020－2006)

[3]李华昭,张文,邓海利,朱桂林.济宁工商银行机房零-地电压问题探讨[J].山东气象,2009,29(S1):56-57

[4]《建筑物防雷装置检测技术规范》（GBT/T 21431-2015）