雷達站綜合防雷系統(tǒng)設計與探討

孫自勝 岳國海 曾凡磊 王剛 程虎

摘要：雷電是一種常見的自然現(xiàn)象，但是其強大雷電流產(chǎn)生的多種效應，會對建（構）筑物造成嚴重的破壞。多數(shù)雷達站一般位于人跡罕至的山區(qū)，地形地貌的特殊性，表面巖石覆蓋，極易遭受雷電襲擊，因此因地制宜設計出一套合理的防雷系統(tǒng)對于雷電站的正常運行至關重要，為和后續(xù)雷達站建設提供一定的參考依據(jù)。

關鍵詞：雷達站;防雷系統(tǒng);直擊雷;感應雷

1、引言

建筑物防雷一直備受被人們關注，強大的雷電流具有熱效應，會對人體會造成一定的傷害;實踐證明，95%的雷擊損失來源于雷電的靜電感應和電磁感應。因此在雷達站建設時需要既要最好直擊雷的設計同時，更要做好雷達站的相關電氣電子設備的雷電防護。建設施工過程中應做好監(jiān)管工作，以保證雷達站建設的質(zhì)量達到合格標準。部分雷達站建在山巒腹地、地理環(huán)境特殊。其地表面大多數(shù)被巖石覆蓋、土壤電阻率很大。因此，設計出一套合理的雷達站防雷系統(tǒng)是至關重要的。

2、雷達站的防雷系統(tǒng)綜合方案

雷達站一般由主機房、雷達天線平臺兩部分組成。各自在雷達站設施中扮演著不同重要角色和職能。主機房一般布置在雷達天線平臺附近，這樣可以減小高頻線路的長度;雷達天線在雷達站中占據(jù)重要地位，且雷達天線的高度比較突出，雷達天線極容易受到雷電的破壞，同時電氣設備的電力傳輸、電子網(wǎng)絡系統(tǒng)的防雷也應該綜合考慮。

2.1天線平臺的直擊雷保護

QX/T2-2016指出：按GB50057-2010第二類防雷建筑物的要求對雷達站建（構）筑物進行外部防雷裝置設計;接閃桿安裝應與雷達天線吊裝同步進行;宜在雷達天線平臺上安裝不少于3支接閃桿，當雷達天線罩頂距地面的高度不大于15m時，可直接在地面架設不少于2支接閃桿。接閃桿的保護范圍應采用滾球法確定，保護范圍的邊界至雷達天線罩邊沿及天線平臺上其他設備的距離應不小于0.5m，接閃桿頂部金屬體的長度宜不大于1m，金屬體為圓銅或圓鋼時直徑應不小于16mm;處于雷達天線仰角零度下邊緣以下部位的接閃桿的支撐桿應采用鋼管，以上部位的接閃桿的支撐桿應使用高強度玻璃鋼管，鋼管及玻璃鋼管的壁厚及強度應能滿足當?shù)刈畲箫L速、最大覆冰厚度等氣象條件的要求;應在玻璃鋼管及鋼管內(nèi)設置多芯銅紋線作引下線，截面積應不小于50mm2宜選擇在其中1支接閃桿的支撐桿上設置雷擊計數(shù)器;接閃桿的引下線、接閃桿底段鋼管應與接閃桿基礎附近的預留端子連接、連接導體應采用不小于40mm×4mm的扁鋼或直徑不小于12mm的圓鋼;雷達天線座、鐵塔應就近與預留端子電氣連接;位于高山頂部的雷達站，宜根據(jù)當?shù)厣襟w情況及雷電活動規(guī)律，沿雷達站周邊設置接閃桿或接閃線。

2.2雷達站供電系統(tǒng)的雷電保護

雷達站的10kV配電線路宜采用鎧裝電纜全程埋地引入。條件不具備時，應將進入雷達站變壓器前的10kV架空線轉換為鎧裝電纜或護套電纜穿金屬管埋地引入，埋地長度宜不小于50m，鎧裝層或金屬管應接地;或在變壓器前3基桿的10kV架空線上方裝設避雷線。架空線與電纜的轉換處及變壓器的高壓側應裝設避雷器。當采用低壓配電線路引入雷達站時，線路全程應采用鎧裝電纜或護套電纜穿金屬管埋地敷設，鎧裝層或金屬管的兩端均應接地。雷達站的低壓配電應采用TN接地系統(tǒng)。當變配電室與機房共處同一建筑物時，應采用TN-S系統(tǒng);當變配電室與雷達機房不在同一建筑物時，可采用TN-C-S系統(tǒng)，引入到雷達站建筑物總配電柜內(nèi)的PEN線應重復接地，從總配電柜起的配電線路和分支線路應采用TN-S系統(tǒng)。一等雷達站低壓配電系統(tǒng)SPD的安裝位置及主要參數(shù)應符合以下要求應在總配電柜內(nèi)的相線、中性線分別對PE排安裝I級試驗的SPD，其In應不小于25kA、Up 應不大于2.5kV;應分別在機房內(nèi)的雷達設備配電盤、空調(diào)及照明配電盤安裝Ⅱ級試驗的SPD，其1n宜不小于40kA，有效電壓保護水平（Up）宜不大于2.0kV。建筑物內(nèi)的其他動力、照明配電盤宜安裝相應的SPD。

2.3設備機房的雷電保護系統(tǒng)

雷達機房不宜設置在建筑物的頂層，雷達設備距外墻、結構柱及梁的距離宜不小于1m。防雷等級為一等的雷達站機房宜設置在建筑物的LPZ2區(qū);機房應使用金屬板門和金屬門框，金屬板門應通過2條不小于6mm2軟金屬線與門框連接。機房外窗應增設網(wǎng)孔不大于200mm×200mm的金屬網(wǎng)。金屬門框、外窗的金屬網(wǎng)應就近與預留端子連接。應在機房建立M型機構的等電位連接網(wǎng)絡。沿機房地面周邊設置等電位連接帶，在地設置等電位連接網(wǎng)格，連接帶與預留的等電位連接端子可靠連接，網(wǎng)格與等電位連接帶可靠連接;雷達設備及其他電子和電氣設備的金屬外殼或機柜、低壓配電系統(tǒng)的保護地（PE）線及SPD的接地端、信號SPD的接地端、線纜金屬屏蔽層或金屬線槽、防靜電地板支架等均應以最短的距離與等電位連接網(wǎng)絡連接;波導管、伺服系統(tǒng)的線纜吊架應就近與預留端子連接;等電位連接部位的直流過渡電阻值宜不大于0.03歐姆。

3、結束語

一套合理的雷達站防雷設計對于其防雷安全性是至關重要。既可以避免因雷電入侵而帶來的硬件損失又可以保障雷達數(shù)據(jù)的完整性。雷雨季節(jié)來臨之前，做好防雷裝置的日常維護和定期檢測工作，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

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