煙臺塔山雷達(dá)樓雷擊事故分析及應(yīng)對措施

黃灝 楊琳

摘 要：文章通過對煙臺塔山雷達(dá)樓遭受的一次雷擊事例的分析，提出了相應(yīng)的防雷整改措施。通過文章地分析，希望對類似事件地解決提供參考。

關(guān)鍵詞：多普勒雷達(dá)；雷擊

1 雷達(dá)站簡介

煙臺新一代天氣雷達(dá)CINRAD/SA雷達(dá)系統(tǒng)位于煙臺市芝罘區(qū)與萊山區(qū)交界處，塔山南雙旺頂，南側(cè)山峰（東經(jīng)116°46′53″，北緯36°48′14"），拔海高度為黃海高程最高點392.8米。雷達(dá)站自2002年3月開工建設(shè)，2003年8月雷達(dá)通過現(xiàn)場測試、11月雷達(dá)信息接收樓啟用。

建成的煙臺新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品已成為短時和臨近預(yù)報的重要依據(jù)，在天氣預(yù)報業(yè)務(wù)和人工增雨作業(yè)等工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。因此，一旦雷達(dá)發(fā)生故障，將會嚴(yán)重影響煙臺市氣象部門的正常的業(yè)務(wù)運(yùn)行。

2 雷達(dá)站氣候環(huán)境及雷電活動規(guī)律

該雷達(dá)站地理位置特殊，海拔高度近400米，氣候環(huán)境及雷電活動規(guī)律與市區(qū)相差很大。特別是雷暴天氣，由于雷暴主要路徑由南向北，南部山巔雷擊概率及雷暴強(qiáng)度大，周圍電視臺、聯(lián)通基站等單位的通信設(shè)備遭多次雷擊。雷達(dá)站地處山頂，地勢高且周圍空曠，屬于孤立建筑物，極易遭受雷擊。

3 現(xiàn)場調(diào)查勘查情況

2006年6月20日凌晨，煙臺發(fā)生強(qiáng)對流天氣，塔山附近有強(qiáng)烈地閃發(fā)生，塔山南巔的多普勒天氣雷達(dá)遭受雷擊。雷擊造成雷達(dá)站內(nèi)的RDA主機(jī)網(wǎng)卡毀壞，主機(jī)停止工作達(dá)12小時，同時值班室內(nèi)的交換機(jī)COM1端口損壞。此外，山下雷達(dá)接收樓內(nèi)的兩部電話IAD也因遭受感應(yīng)雷襲擊，全部損壞。

4 事故原因分析

事故發(fā)生后，經(jīng)過對雷擊現(xiàn)場的實地勘查，得出此次雷擊事故發(fā)生的原因主要有以下幾點：

4.1 山上雷達(dá)站及山下雷達(dá)站接收樓的防雷措施還不完善。雖然雷達(dá)站電源系統(tǒng)都安裝上了電源避雷器，但是雷達(dá)信息系統(tǒng)的防雷存在一定漏洞。比如在某些重要設(shè)備處未加裝適配的信號避雷器，信號線的屏蔽措施也有一定疏漏。

4.2 山上雷達(dá)站RDA主機(jī)信號線埋地穿管入戶時，鋼管斷開，造成屏蔽保護(hù)上的漏洞。鋼管自雷達(dá)站塔樓南側(cè)引下埋地后，經(jīng)約20米走線進(jìn)雷達(dá)站附屬辦公室。在入戶前鋼管因施工原因造成鋼管斷開，兩股約20cm雙絞線露出鋼管外。一旦附近有雷閃發(fā)生，雙絞線上極易感應(yīng)上過電壓，瞬態(tài)過電壓將沿雙絞線進(jìn)入屋內(nèi)，將與之連接的交換機(jī)端口損壞。

5 防雷應(yīng)對措施

針對以上發(fā)現(xiàn)的問題，我們制定了詳細(xì)的雷達(dá)系統(tǒng)防雷整改方案。

5.1 電源系統(tǒng)防雷方案

雷達(dá)站高壓供電線路自鄰近單位（300M）配電室引出10000伏高壓電，引入離雷達(dá)樓20米處的50千瓦變壓器，采用鎧裝電纜全線埋地，埋深1米，變低壓后（220/380V）輸送到變電室，自變電室采取TN-S供電方式用鎧裝電纜埋地引入雷達(dá)樓。雷達(dá)樓的電源線路在進(jìn)入大樓的配電箱和排污泵配電箱內(nèi)（位置在一樓）已經(jīng)安裝了20KA（10/350μs）的電源避雷器，二樓機(jī)房配電箱內(nèi)也安裝了20KA（8/20μs）的電源避雷器?，F(xiàn)在運(yùn)行狀況良好。

考慮到電涌保護(hù)的全面性，計劃在一樓照明配電箱內(nèi)安裝一個20KA電源避雷箱，連接方式為并聯(lián)連接。

5.2 信息系統(tǒng)防雷方案

雷達(dá)樓信息系統(tǒng)在建造之初就安裝有一批信號類避雷器，由于后上設(shè)備較多，在整體保護(hù)上就出現(xiàn)了一些遺漏，為了更好的對其進(jìn)行保護(hù)，計劃對這些新上設(shè)備進(jìn)行一次全面保護(hù)。

計劃在機(jī)房內(nèi)RDA網(wǎng)卡端口和光纖轉(zhuǎn)換器端口加裝RJ45信號避雷器。在辦公室內(nèi)的交換機(jī)進(jìn)線端口（八口）和RPG網(wǎng)卡端口各安裝一個RJ45信號避雷器。在辦公室三臺電腦主機(jī)的網(wǎng)卡進(jìn)線端安裝RJ45信號避雷器（共三個）。在IAD程控電話交換機(jī)進(jìn)線端安裝RJ11電話避雷器。在IAD程控電話交換機(jī)與主交換機(jī)連接端口安裝RJ45信號避雷器。在柴油發(fā)電機(jī)信號端口安裝一個DB-9信號避雷器。

5.3 線路屏蔽改造

入戶信號線已經(jīng)埋地穿管敷設(shè)。由于在入戶前鋼管斷開約20cm，因此需要對這段斷開的鋼管進(jìn)行處理。

現(xiàn)在鋪設(shè)的鋼管中穿有兩條五類雙絞線，由于雙絞線抗熱抗拉性不足，導(dǎo)致施工時不能動火電焊，因此也就不能對原有鋼管重新進(jìn)行焊接處理。經(jīng)過考慮，最后決定采用鐵質(zhì)蛇皮管連接兩段鋼管。鐵質(zhì)蛇皮管兩端采用鋼質(zhì)螺絲固定，連接處應(yīng)盡量保證緊密，而且需加一定的防腐措施。

5.4 不銹鋼屏蔽網(wǎng)的等電位處理

雷達(dá)機(jī)房及雷達(dá)樓在原始設(shè)計時采取了四層屏蔽防護(hù)。第一層利保溫層內(nèi)50×50mm的金屬網(wǎng)格；第二、三層利用水泥墻內(nèi)的200×200mm雙層鋼筋；第四層專門敷設(shè)50×50mm的鍍鋅金屬網(wǎng)格。雷達(dá)機(jī)房的地面及頂棚也采取四層屏蔽防護(hù)，第一層為建筑物外墻200×200mm的鋼筋；第二、三層為地面及頂棚內(nèi)200×200mm的雙層鋼筋；第四層為專門敷設(shè)50×50mm的鍍鋅金屬網(wǎng)格。雷達(dá)樓的其它房間（一層、三層）采用三層屏蔽防護(hù)。第一層利保溫層內(nèi)50×50mm的金屬網(wǎng)格，第二、三層利用水泥墻內(nèi)的200×200mm雙層鋼筋。后來按照省局要求，雷達(dá)站二樓又在每個窗戶處加裝了不銹鋼屏蔽網(wǎng)格，但是經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)均未與大樓整個的大屏蔽網(wǎng)連接。后來經(jīng)實地考察得知，不銹鋼屏蔽網(wǎng)建設(shè)之初就已經(jīng)考慮了連接問題，每個屏蔽網(wǎng)格和鄰近的鋁合金窗都已經(jīng)鉆孔，連接二者的導(dǎo)線也已經(jīng)做好，因此考慮用Φ5mm，長15mm自攻螺絲穿導(dǎo)線的線鼻子后旋入鉆好的孔中，用已做好的連接線將屏蔽網(wǎng)格與鋁合金窗連接起來。

5.5 辦公室屏蔽處理

為了防止雷電電磁脈沖對機(jī)房的輻射干擾，提高機(jī)房的屏蔽效果，將鋁合金窗、窗戶的的金屬防護(hù)柵欄作可靠的接地，然后采用-40×4鍍鋅扁鋼水平敷設(shè)將金屬柵欄逐一進(jìn)行連接以形成初級防電磁脈沖屏蔽，具體做法如下：

現(xiàn)有防護(hù)柵欄規(guī)格為1700mm×1500mm，為了提高屏蔽效率，擬用Φ8鍍鋅圓鋼把該防護(hù)柵欄隔成150mm×120mm網(wǎng)格，連接處應(yīng)保證點焊飽滿，并做一定的防腐處理。網(wǎng)格焊接完成后用一40×4鍍鋅扁鋼將四個金屬柵欄連接，并與整個辦公區(qū)平房的接地連接。

6 效果檢驗

按照以上方案對雷達(dá)系統(tǒng)防雷進(jìn)行改造后，雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)行正常，至今未再發(fā)生類似的雷擊事故。

7 結(jié)束語

經(jīng)過對這次雷擊事故的分析，得出以下結(jié)論：應(yīng)該加密對雷達(dá)樓防雷裝置安全性的周期檢查，最好能定為每季度檢查一次；新上設(shè)備應(yīng)及時進(jìn)行技術(shù)交底，方便進(jìn)行下一步的防雷保護(hù)；應(yīng)加強(qiáng)對設(shè)備、線路的各種屏蔽，一有缺漏應(yīng)及時進(jìn)行補(bǔ)充；雷達(dá)值班人員應(yīng)增強(qiáng)防雷安全意識，比如在雷雨天應(yīng)關(guān)閉門窗，在雷雨天盡量不要撥打電話等。

參考文獻(xiàn)

[1]QX4-2000《氣象臺站防雷技術(shù)規(guī)范》

[2]GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》

[3]QX3-2000《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范》

[4]GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》

作者簡介：黃灝（1981，7-），男，重慶人，本科，工程師，主要從事雷電防護(hù)技術(shù)服務(wù)工作。