本發(fā)明涉及機場照明系統(tǒng)，且更具體地涉及機場照明系統(tǒng)的過壓保護(hù)。

發(fā)明背景

機場或航空站運營的一個重要方面是機場照明系統(tǒng)或航空地面照明(AGL)的適當(dāng)操作。例如，這樣的照明系統(tǒng)包括進(jìn)場著陸照明及跑道入口照明、跑道照明和滑行道照明。

用于照明的各種組件是在極其嚴(yán)峻的條件下運行的，因為在開放的機場中的溫度變化很大以及各種化學(xué)品被用于飛機和機場的運營和維護(hù)。因此對照明系統(tǒng)的組件設(shè)置了嚴(yán)格的要求。這些組件通常安裝在坑內(nèi)或罐內(nèi),但它們也可以直接埋入地面。在常規(guī)運營中它們必須在操作電壓高達(dá)5kv時完全耐水、耐冰、耐煤油、防凍和除霜液體等。

組件的殼體還必須有足夠的彈性以用作緩沖裝置從而保護(hù)各種組件。機場通常希望在這些非常苛刻的環(huán)境下變壓器和連接器的使用期限為10-20年。

在機場照明系統(tǒng)中，沿跑道或滑行道定位的照明器具有兩種類型的供電方式：串聯(lián)供電和并聯(lián)供電。在并聯(lián)供電的情形中，即使用更大的電纜尺寸漸進(jìn)的電壓降也會出現(xiàn)于燈與燈之間。這導(dǎo)致光照水平發(fā)生變化。因為這個原因，串聯(lián)供電系統(tǒng)在機場照明中更為常見。

串聯(lián)電路供電電路使用恒定電流調(diào)節(jié)器、絕緣變壓器和專門設(shè)計額定電流的燈。在串聯(lián)電路中電流供應(yīng)給電流環(huán)路，其具有串聯(lián)連接的絕緣變壓器的初級繞組。絕緣變壓器的次級繞組提供一組電流給照明設(shè)備。串聯(lián)供電系統(tǒng)電路中的標(biāo)稱電流通常是6.6安培，但是電流可能會改變。

初級電路由恒定電流調(diào)節(jié)器(CCR)供電，該恒定電流調(diào)節(jié)器(CCR)使可能獲得6.6A的額定光強度的燈具。燈的亮度通常通過將電流減少5個不同的等級來進(jìn)行控制。串聯(lián)電路，其因此被稱為初級電路，包括串聯(lián)連接分離變壓器的單芯電纜。

變壓器具有兩個功能。第一，變壓器通過將初級電路的高壓和次級電路絕緣來保護(hù)人員。第二，當(dāng)次級電路中的燈不工作時變壓器能夠保持初級電路的連續(xù)性。因此初級電流流到所有的變壓器，實現(xiàn)全部的燈的運行。

每個絕緣變壓器的次級通常借助于次級雙芯電纜或2個一芯電線而被連接到單個的燈。還可能的是，當(dāng)燈彼此閉合時利用單個變壓器來給若干燈進(jìn)行供電。這種裝置中使用的燈可以是例如鹵素、級聯(lián)管或LED的。

絕緣變壓器配備有2個初級電纜和具有模制連接器的一個次級電纜。變壓器可以埋在燈的附近，但優(yōu)選的是它們被放置成封裝在檢修人孔(inspection man-hole)內(nèi)。

配備有現(xiàn)場組裝的連接器的初級電纜在相同電路中分段從一個變壓器連接到下一個變壓器直到電路形成具有連接到恒定電流調(diào)節(jié)器的輸出電纜和輸入電纜的環(huán)路。初級電纜通常埋入連接檢修人孔的溝中，在兩層沙之間，而到達(dá)不了可能損耗電纜的石頭或任何物體。

雖然花費比較大，但是在頻繁發(fā)生風(fēng)暴的國家還是強烈建議使用具有護(hù)罩的電纜。沒有護(hù)罩的電纜通常必須借助于在溝中在其上大約10厘米處定位的光禿禿的等電位接地線來進(jìn)行保護(hù)以免受天氣的影響。

護(hù)罩和等電位線與調(diào)節(jié)器接地連接相連接。在具有護(hù)罩的電纜之上，護(hù)罩用保護(hù)套絕緣，且應(yīng)該大約每300連接接地棒。

檢修人孔可以由焊接鋼或預(yù)制混凝土制成。后一種系統(tǒng)是優(yōu)選的，因為所有的腐蝕的風(fēng)險被排除了。他們應(yīng)該被覆蓋鋼或鋼筋混凝土板。應(yīng)該為排水提供相應(yīng)的措施。

在一些跑道嵌燈的情況中，變壓器和次級電路結(jié)構(gòu)在通常稱之為“罐”的燈具中被放置在燈本身的下方。這種解決方案使得在跑道下方運行高壓初級電纜的不方便，因此在這些電纜中出現(xiàn)故障的情況下則產(chǎn)生明顯的修理困難。燈的安裝燈具的幾何結(jié)構(gòu)被標(biāo)準(zhǔn)化且燈下方的空間相當(dāng)?shù)男?。這限制了能夠連接到次級電路的組件的最大尺寸。坑中的安裝空間特別是罐中的安裝空間非常受限，其對產(chǎn)品的物理尺寸產(chǎn)生了特定要求。

包括具有通?，F(xiàn)場組裝的插頭和插座的電纜的次級電纜引線或預(yù)制成型的連接部件，借助于密封的插頭將燈連接到變壓器。在人行道中的線纜中或在導(dǎo)線管中的沿著溝運行的連接，能夠借助于結(jié)合在變壓器側(cè)上的雙極性電纜或兩段單極電纜而被連接到配套插頭(KIT plug)。根據(jù)在FAA150-5345-26D中給定的要求，這些次級裝備是1KV隔離的。

某些氣候區(qū)比其他區(qū)具有更頻繁的雷鳴和閃電。公知的是在初級電路中使用避雷器來提供閃電保護(hù)。這樣的單元必須承受初級電路的高壓(高達(dá)5000V)，這使得這些單元在尺寸上很大且相當(dāng)昂貴。大尺寸阻礙了單元在燈的下方安裝在燈具中。如果單元例如被直接雷擊而使得不能正常工作，則更換該單元的花費是相當(dāng)高的，而且在最壞的情況下包括超過200個AGL配件的整個電路必須在該操作中被關(guān)閉。

FAA法規(guī)要求燈免受浪涌電流的破壞。在感應(yīng)過壓的情況下，燈應(yīng)該通過其內(nèi)置過載保護(hù)來進(jìn)行保護(hù)，如FAA工程簡介第67號中所限定的(額定放電電流8/20μS為5KA)。

由于電效能和控制性，在機場安裝中LED越來越多被用作照明源。LED光源在次級電路中需要額外的電路，從而提升了與照明相關(guān)的費用。此外，包括通信和數(shù)據(jù)發(fā)送的一些診斷功能可以在次級電路中被提供。

與以上布置相關(guān)的問題中的一個是，通過安裝提供的針對浪涌電壓的保護(hù)某種程度上是受限的。當(dāng)所述的保護(hù)用于閃電率高的氣候區(qū)時系統(tǒng)的運行和維護(hù)的成本增加。如果過載保護(hù)不能有效限制電壓和電流，則在次級電路中的額外的電路的數(shù)量增加了維護(hù)成本。此外，所提及的操作停機時間花費是很大的，因為航空站或跑道可能被關(guān)閉。

發(fā)明概述

本發(fā)明的目的是提供避雷器和次級電路以便緩解以上的不足。本發(fā)明的目的是通過一種電路來實現(xiàn)，該電路其特征在于獨立權(quán)利要求中所闡述的那樣。本發(fā)明優(yōu)選的實施方式在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行了公開。

本發(fā)明是基于提供具有連接器以安裝到機場照明裝置的次級電路的密封避雷器的想法。

本發(fā)明的電路的優(yōu)勢在于由電路提供的保護(hù)在保護(hù)照明裝置方面比已知的系統(tǒng)更有效率。在已知的系統(tǒng)中，當(dāng)浪涌電壓被施加于被定位于機場中的光源或照明燈具時，浪涌電壓能夠傳播到初級電路以及傳播到被定為在浪涌電壓源的附近的其他照明燈具。然而，在本發(fā)明中，源自浪涌電壓的電流被引導(dǎo)至照明裝置的次級側(cè)處的地面，使得高電流不對其他安裝的照明燈具引起任何實質(zhì)性的損害。照明燈具的已知的避雷器被提供作為照明燈具的組成部分，以保護(hù)照明燈具本身。

本發(fā)明的避雷器實現(xiàn)了保護(hù)初級電路和相鄰的次級電路免受擊中燈具的雷擊。如果閃電擊中次級側(cè)的照明設(shè)備，則高電流流經(jīng)隔離變壓器至初級電路。如果初級電路被嚴(yán)重?fù)p壞，恒定電流調(diào)節(jié)器可能不能提供期望的電流至初級電路，從而整個照明系統(tǒng)將出現(xiàn)故障。

由于照明系統(tǒng)的次級電路的電壓比初級電路中的電壓低得多，因此避雷器可以比用在初級電路中的避雷器制成更小。較小尺寸使能夠?qū)⒈芾灼鞣诺镁o密靠近光源和與光源相關(guān)的其他電路。本發(fā)明的避雷器可以與照明燈具一起放到罐或坑中。

利用本發(fā)明的避雷器，特別增加了對光源和與光源相關(guān)的電路的保護(hù)。由于LED技術(shù)得天獨厚的優(yōu)勢，現(xiàn)代機場照明系統(tǒng)采用LED作為照明的光源。例如，當(dāng)與傳統(tǒng)的白熾鹵素?zé)粝啾葧r，LED光源和所需的電路相當(dāng)昂貴。此外，次級電路還可包括用于監(jiān)測或控制光源的操作的電路。具有避雷器的次級電路還保護(hù)除了光源之外的其它組件和電路。因此，本發(fā)明的次級電路對于安裝的組件提供成本高效保護(hù)，因為避雷器的安裝空間比安裝已知的初級側(cè)的避雷器的安裝空間更小。此外，增加了的保護(hù)降低了維護(hù)成本，因為花費多的光源和相關(guān)的電路保持長期適當(dāng)?shù)牟僮鳌?/p>

因為本發(fā)明的避雷器是小型獨立無源單元，其可以被安裝到現(xiàn)有照明裝置中。當(dāng)次級電路的電壓在可允許的范圍內(nèi)時，避雷器提供通過組件的直接的電流路徑。這意味著，所有的信號和電功率可以穿過避雷器而無須對波形進(jìn)行任何修改。此外，由于本發(fā)明的避雷器包括連接器，設(shè)備可以容易地被附接到現(xiàn)有裝置。

附圖簡述

下文本發(fā)明將參照附圖借助于優(yōu)選的實施方式更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中：

圖1示出的是利用串聯(lián)供電的機場照明系統(tǒng)的簡化了的電路圖；

圖2和圖3示出的是具有避雷器的次級電路的示例；以及

圖4示出的是避雷器電路的示例。

本發(fā)明的詳細(xì)描述

圖1示出的是通常用在機場照明系統(tǒng)的電路類型。恒定電流調(diào)節(jié)器給由串聯(lián)連接的分離變壓器的初級繞組和連接變壓器的電纜形成的回路供電。恒定電流調(diào)節(jié)器調(diào)整其輸出電壓，使得期望的電流將經(jīng)由變壓器的初級電路流動。變壓器的次級繞組給裝備有光源或照明設(shè)備(諸如LED)的次級電路提供功率。

根據(jù)本發(fā)明，避雷器包括用于保護(hù)避雷器的電路的密封的外殼和用于將避雷器電連接到次級電路的連接器。避雷器適于在過高的電壓的情況下提供到地面的低阻抗電流路徑。本發(fā)明的避雷器可使用提供的連接器連接到照明設(shè)備，用于在過高的電壓的情況下提供從次級電路到地面的低阻抗路徑。

如圖2中所示，本發(fā)明的避雷器22被連接到給光源21供電的電導(dǎo)體或供電線。在系統(tǒng)的正常操作電壓內(nèi)的操作中，避雷器22并不影響對光源21的供電，從而對進(jìn)入次級電路的所有信號提供路徑。也就是說，在次級電路的正常操作的情況下，通過避雷器，零阻抗電流路徑被提供于給光源供電的次級電路中。

圖4示出的是適用于機場照明系統(tǒng)的次級電路中的避雷器的實施例。電路采用三個氣體放電管(GDT)F1、F2、F3或根據(jù)組件上的電壓從高阻抗?fàn)顟B(tài)改變到低阻抗?fàn)顟B(tài)的類似的組件。三個GDT中的兩個串聯(lián)連接在運行的供電導(dǎo)體之間且在串聯(lián)連接之間的中心點能夠連接到地面。保護(hù)組件中的一個直接連接在供電導(dǎo)體之間。當(dāng)過高的電壓形成于供電導(dǎo)體兩端時，保護(hù)組件的阻抗下降，且電流被引導(dǎo)至地面。

圖2還示出了連接在次級電路的輸入端(即，在變壓器24的次級繞組的輸出端)處的單燈控制模塊(SLCM)23。單燈控制模塊23是可以以期望的方式控制光源和監(jiān)測光源21的操作條件的設(shè)備。SLCM可以包括被布置成檢測對供應(yīng)的電壓或電流編碼的信息的電子電路。此外，SLCM還可以將與光源的操作相關(guān)的信息發(fā)送到中央控制系統(tǒng)。

圖2還顯示了連接到初級電路的其他的變壓器25。清楚的是，其他的變壓器還可以包括類似于更詳細(xì)描述的次級電路的次級電路。在圖2中，雷擊被示出為擊中光源21。在這樣的情形下，高電流流經(jīng)光源且部分電流經(jīng)由導(dǎo)體流向避雷器22。當(dāng)避雷器中的電壓增加時，避雷器的阻抗急劇下降，且電流通過避雷器被引導(dǎo)到地面。在圖2中，裝置被示出為處于接地的電纜坑26中，且通過將避雷器的接地端連接到電纜坑，避雷器被連接到地面。

雖然光源可能將被直接的雷擊摧毀，但是避雷器將保護(hù)次級電路中的其他組件。除了保護(hù)次級電路之外，避雷器還包括隔離變壓器、初級電路和其他次級電路。從而，避雷器操作以保護(hù)供電，而典型的避雷器裝置保護(hù)單個負(fù)載。

當(dāng)雷擊靠近次級電路的裝置時，過壓將被引導(dǎo)至次級電路的線上。類似地，如圖2中，本發(fā)明的避雷器將操作以短路電流至地面，從而減緩過壓的影響。

圖3示出的是具有本發(fā)明的兩個避雷器31、32的次級電路。避雷器被示出為安裝在機場照明裝置的次級電路中的單燈控制模塊33的兩側(cè)上。當(dāng)如所示使用兩個避雷器時，裝置的保護(hù)被進(jìn)一步增加。連接在次級電路的輸入端處的避雷器31有助于減小來自初級側(cè)的電壓或電流。在由于變壓器的初級側(cè)中的不正常的電壓使浪涌電流進(jìn)入變壓器24的次級側(cè)的情況中，連接在次級電路的輸入端處的避雷器阻擋了過壓，從而保護(hù)了單燈控制模塊33或次級電路中的任何其他的裝置。如果高電流或電壓依然向光源行進(jìn)，則第二避雷器32將操作以保護(hù)光源裝置。

當(dāng)浪涌電壓施加于光源或施加于光源的電路的情況下，圖3的裝置也增加了保護(hù)。安裝在單燈控制模塊33和光源之間的避雷器32保護(hù)該裝置，如圖2的例子。另一個避雷器31通過短路可能仍損害初級電路和變壓器的電壓來進(jìn)一步保護(hù)變壓器和變壓器的初級電路而增加保護(hù)。

如前所述，本發(fā)明的避雷器包含可以將避雷器安裝到次級電路的連接器。連接器優(yōu)選地是能夠?qū)⒈芾灼鞲浇拥綐?biāo)準(zhǔn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)的連接器的形式。

根據(jù)本發(fā)明，浪涌保護(hù)器是密封的。密封意味著在實踐中本發(fā)明的浪涌保護(hù)器被制成承受包括廣泛的溫度范圍和不同化學(xué)品的機場環(huán)境。根據(jù)實施案例，密封結(jié)構(gòu)包括封裝印刷電路中的電路的低壓成型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)還包括為電路產(chǎn)生密封殼的外表面。當(dāng)外表面提供對設(shè)備的密封時，低壓成型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為物理設(shè)備提供對抗機械力和振動的機械強度。

實施例的浪涌保護(hù)器可能在沒有從設(shè)備的殼延伸的線時被提供。在這種情況下連接器直接附接到電路板或線連接到保護(hù)殼內(nèi)部的電路板。連接器通常包括陰型連接器和陽型連接器以及在設(shè)備安裝時可以線連接到接地點的接地連接器。

連接器或接口還被制造成完全防水的方式，使得當(dāng)被連接到配合連接器時，浪涌保護(hù)器的外殼的外部材料延伸通過連接的點。連接器能夠使浪涌保護(hù)器連接到光源、可能的單光控制模塊或其他的類似的電子設(shè)備、變壓器的次級或連接到其他的類似的浪涌保護(hù)器。

使用氣體放電管構(gòu)造的實施例中的浪涌保護(hù)器可以承受多個浪涌電壓實例。在對照明設(shè)備的直接的雷擊中，雖然部分電流通過使用燈的接地端子而被直接引導(dǎo)至地面，但是這種量的能量能夠摧毀照明設(shè)備。在浪涌保護(hù)器也被浪涌電壓摧毀的情況下，浪涌保護(hù)器操作以限制浪涌電壓的影響。由于本發(fā)明的浪涌保護(hù)器處于次級電路中，設(shè)備可以被安全地更換成新的設(shè)備而無須中斷其他光源的操作。

將對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言明顯的是，隨著技術(shù)發(fā)展，本發(fā)明的概念可以以各種方式進(jìn)行實施。本發(fā)明和其實施方式并限于以上所述的示例，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化的。