海堤上地波雷達的防雷措施探討

唐武得，彭振輝

（廣東普天防雷檢測有限責任公司，廣東 廣州 510665）

1 地波雷達防雷的必要性

地波雷達大部分都安裝在空曠的海堤或海岸邊，其周圍無高大建筑物。發(fā)射天線和接收天線都有一定的高度，加上其本身又是良好的導體，所以，很容易在雷雨天氣遭受雷擊，造成嚴重的破壞。據(jù)歷史氣象觀測資料統(tǒng)計顯示，該海島為多雷區(qū)，近年島上建筑物和地波雷達曾遭受過雷擊。為了保證人員安全，保障地波雷達的正常運行，做好其雷電防護措施是勢在必行的。

2 防雷措施探討

根據(jù)實際的地波雷達布局和現(xiàn)場的情況看，地波雷達的防雷主要由外部防雷措施、內(nèi)部防雷措施和其他防雷措施構(gòu)成，從而形成了一個綜合的防雷系統(tǒng)。

2.1 外部防雷措施

外部防雷措施主要指對直擊雷的防護，該海島海堤上地波雷達是由八組二元八木天線組成的119 m長的線陣，海堤路面寬約4.5 m，天線全部安裝在堤岸一側(cè)的高處，最高的發(fā)射天線相對地面高度約13 m，根據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB 50057—2010）計算，該地波雷達可參照第三類建筑物防雷標準進行設計，但考慮到海島物質(zhì)貧乏，地波雷達損壞后短時間內(nèi)很難維修及更換，因此，本工程參考第二類建筑物防雷標準進行設計。

2.1.1 外部防雷接地

由于海堤被海水包圍，周邊沒有土壤也沒有預留接地點，因此，給安裝接地體帶來了較大的難度，但高鹽分的海水具有良好的導電性，所以，可利用海水作為接地體。經(jīng)過多次試驗證明，利用海水作為接地體可行。

2.1.2 防雷引下線

采用-40×4的熱鍍鋅扁鋼加接-40×4的扁銅為防雷引下線，這主要是因為海水腐蝕性大，利用電離作用可減少對引下線銅極的腐蝕，同時，也能增加與海水的接觸面積，減少接地電阻。防雷引下線每隔17 m設置1段，上端與接閃桿連接。由于海水很深，很難將其插入海底。經(jīng)查閱資料和試驗分析，將其沒入水中10 m左右接地就能取得很好的接地效果，本工程防雷引下線沒入該海堤歷史最低水位為10 m。

2.1.3 接閃桿

由于雷達天線本身屬于導體，很容易遭受雷擊，因此，需要綜合考慮接閃桿的布置。本工程采用8根鋼結(jié)構(gòu)避雷針塔作接閃桿，避雷針塔總高30 m，沿海堤面另一側(cè)邊緣布置，各避雷針塔之間的距離為17 m，接閃桿桿尖采用市面上購置的提前放電避雷針，其材料規(guī)格符合規(guī)范要求。按第二類防雷建筑物滾球半徑45 m計算，本工程接閃桿保護范圍完全符合規(guī)范要求，接閃桿下端通過引下線與海水相連。

2.2 內(nèi)部防雷措施

由于從線路侵入的雷電過電壓易損壞地波雷達設備，而UPS、低壓變壓器等設施不能消除雷電過電壓。因此，除了做好外部防雷措施外，還需要做好內(nèi)部防雷措施。內(nèi)部防雷措施主要指對感應雷的防護，具體措施包括安裝避雷器和浪涌保護器、屏蔽、合理布線、等電位連接、內(nèi)部防雷接地等。

2.2.1 安裝避雷器和浪涌保護器

在市電總配電箱進線處安裝I級試驗的浪涌保護器，其參數(shù)符合規(guī)范要求；同時，在雷達穩(wěn)壓器輸出端加裝一級單相電源避雷器。天線系統(tǒng)中采用最普遍的避雷器有2種，一種是用于各種型號同軸電纜的“窗口同軸避雷器”；另一種是用于明饋線和部分同軸電纜的“保護間隙”，保護間隙又稱角式。本工程天線系統(tǒng)采用的是第二種避雷器，型號為WY-F25R，安裝在所有的發(fā)射、接收天線單元內(nèi)部以及雷達機柜。

2.2.2 屏蔽

由于海堤不允許挖溝破壞其結(jié)構(gòu)，而地波雷達的雷達機柜到堤壩有許多線纜需要穿過水泥馬路，要避免過往車輛或其他設備壓壞線纜，在對線纜進行屏蔽的同時還要防止外力損壞線纜。本工程選用上端為合金材質(zhì)的過路保護板進行保護，在路面加固蓋板，蓋板使用螺絲釘固定于底板之上，一頭用于連接雷達外殼和電纜屏蔽，另一頭連接內(nèi)部防雷接地。

2.2.3 合理布線

盡量做到電源線、通信線、傳感器電纜獨立走線并間隔一定距離，做到強弱分開，進出分開，減少各線路之間的影響。盡量縮短信號線，使數(shù)據(jù)采集器與傳感器盡可能近，如果引線較長，則可采用套管屏蔽，套管與內(nèi)部防雷接地連接。

2.2.4 等電位連接

在地波雷達天線布置一側(cè)鋪設一段-40×4的扁銅，把海堤上除用作外部防雷的所有金屬物，比如線管、金屬外殼、線纜保護板等統(tǒng)一用電氣連接的方法連接起來（焊接或者其他可靠的導電連接），使其成為一個良好的等電位體。

2.2.5 內(nèi)部防雷接地

主機、天線和其他附屬設備通過銅線進行連接，形成整體，全部通過另外的專用引下線接入大海。內(nèi)部防雷接地和外部防雷接地，兩者共用海水這一接地體，但兩者相互獨立，在海平面以上都不做等電位連接。

2.3 其他防雷措施

為了更好地保護設備，本工程所使用的插座都采用防雷插座。另外，由于海邊大風、高濕、高鹽分的氣候條件，金屬材料很容易被腐蝕，因此，需要在防雷設計上充分考慮這些因素，地波雷達的鋼性構(gòu)件在制作完成之后需要進行熱鍍鋅處理。現(xiàn)場施工進行焊接之后，需要敲掉焊渣，短時間內(nèi)進行噴射油漆等防腐處理，由于引下線直接沒入海中，所以使用一定年限后需要進行更換，地波雷達工作人員要增強防雷意識，對防雷設施進行定期維護。如果條件允許，則可安排一年一次的防雷檢測，從而確保人員和設備安全。

3 結(jié)束語

通過以上防雷措施，可有效達到海堤上地波雷達的防雷目的。地波雷達發(fā)展時間較短，其防雷設計是十分復雜的，所以，相關防雷措施仍需要進一步修正與完善，最大限度地減少雷電災害的發(fā)生，這是我們一代又一代防雷工作者的使命，設計出的防雷裝置科學、安全、可靠，才能降低雷電災害所造成的損失，保護人民的生命財產(chǎn)安全。

［1］ 敖進華，梁國鋒，黃文強.海堤上地波雷達防雷技術設計與應用［J］.氣象科技，2017（05）：902-906.

［2］ 徐新軍，商少平，文必洋，等.高頻地波雷達產(chǎn)品化技術研究［J］.科技創(chuàng)新導報，2016，13（05）：170.

［3］ 蔣培培.小型高頻地波雷達目標檢測技術研究［D］.南京：南京信息工程大學，2016.