氣象雷達自動(dòng)臺站的防雷探討論文
摘要：本文通過(guò)對茂名地區集天氣雷達觀(guān)測、中短波天線(xiàn)發(fā)射塔及氣象觀(guān)測自動(dòng)站為一體的海洋氣象觀(guān)測臺站的防雷設計與施工，從當地特殊地理環(huán)境及國家的具體規范入手，比較全面的闡述了該臺站的雷電防護。
關(guān)鍵詞：雷達；直擊雷；換土；屏蔽；等電位
0引言
作為粵西地區集天氣雷達觀(guān)測、中短波天線(xiàn)發(fā)射塔及氣象觀(guān)測自動(dòng)站為一體的茂名市茂港區海洋氣象觀(guān)測臺站的防雷設計與施工，筆者有幸參與其中，現就針對其特殊的地理環(huán)境與其多用途性做防雷方面的探討。茂名市地處雷州半島，是雷電的重災區，年平均雷暴日為94.4天，根據該臺站的使用性質(zhì)及年預計雷擊次數大于0.06次/年，該臺站劃為二類(lèi)防雷建筑物。
1雷達塔樓的直擊雷防護
由于塔樓為框架結構，可以充分利用建筑物的`結構鋼筋做防雷裝置。用塔樓基礎鋼筋做自然接地體，與人工輔助地網(wǎng)構成聯(lián)合接地。用結構柱主鋼筋從下到上通長(cháng)焊接作為引下線(xiàn)，柱筋分別與各層板筋、梁筋等結構鋼筋焊接連通，形成縱橫交貫的“法拉第籠”式電氣通路。在塔樓女兒墻上采用Ф12鍍鋅圓鋼架設避雷帶，并與女兒墻內鋼筋網(wǎng)可靠焊接，在塔樓屋角處設置Ф16的銅芯避雷短針。避雷帶與屋面所有金屬物體（包括避雷針、天線(xiàn)底座等）保持可靠電氣連通。為防側擊雷，塔樓建筑結構圈梁與構造柱內鋼筋可靠焊接作為均壓環(huán)，外墻金屬門(mén)窗及屏蔽網(wǎng)要與主柱筋可靠連接。
1.1雷達天線(xiàn)電纜、波導管及傳輸信號線(xiàn)路的防護
雷達天線(xiàn)電纜、波導管及傳輸信號線(xiàn)必須穿鋼管引入雷達機房，并連接到雷達機房接地母排，這一接地母排經(jīng)95mm2銅芯線(xiàn)敷設在弱電金屬屏蔽槽內引下到一樓輔助機房的接地總母排處，該金屬屏蔽槽途經(jīng)每層樓都與該層等電位連接帶作電氣連接。此接地總母排用-40×4鍍鋅扁鋼穿Ф75PVC管引出與接地地網(wǎng)相連。
1.2雷達機房的防護
雷達機房使用防靜電地板，在此地板下面用用3mm×25mm扁銅帶設置環(huán)形閉合等電位連接帶，并與機房四角的接地預埋連接板作電氣連接。機房?jì)鹊脑O備外殼、機柜等所有裸露金屬構件，以及直流地、屏蔽地和SPD接地等地線(xiàn)，均就近與機房等電位連接帶作可靠電氣連接。另外，靜電地板的金屬支架在機房四角處分別與等電位連接帶作電氣連接，在每條支架下面用0.5mm×50mm的紫銅帶敷設縱橫交錯的網(wǎng)格。
2中、短波天線(xiàn)塔、發(fā)射機房及自動(dòng)站的雷電防護
因為這三個(gè)獨立系統之間的距離都達不到分網(wǎng)的距離，因此這三個(gè)系統共用一套防雷接地網(wǎng)。該地地表都以海沙為主，經(jīng)過(guò)我們的測量，該土壤電阻率在1 000Ω·m以上。該地網(wǎng)上面設備都以弱電為主，該接地電阻值需要達到4Ω以下。
2.1接地網(wǎng)的設計及施工
因為該臺站地處海邊，土壤電阻率高，接地電阻為了達到4Ω以下，我們采取多管齊下的方式：
1）換土在設計地網(wǎng)范圍內，在垂直接地體接觸的地表50cm厚的海沙處用電阻率低的紅色黏土替換。
2）接地網(wǎng)用料的選材
水平接地體選用的是-40×4鍍鋅扁鋼敷設，垂直接地體L50×50×5×2000的鍍鋅角鋼、立信的型號為PE—Ⅲ的1m的長(cháng)效接地模塊以及6m的304鋼管。
3）采用非等長(cháng)垂直接地體
因為地表以海沙為主，含水量差，不利于作為接地體的接觸面，在施工過(guò)程中，先把原先水平接地體接觸面的海沙換成50cm的黏土，角鋼是隔5m一根垂直敷設，6m鋼管是10m一根垂直敷設，PE-Ⅲ的長(cháng)效接地模塊主要敷設在發(fā)射機房同天線(xiàn)塔周?chē)�。地網(wǎng)基本上形成5m×5m的網(wǎng)格，采用了非等長(cháng)接地體是更科學(xué)的接地方式，采用不同的接地體相互配合，由于接地體長(cháng)度和埋設深度不同，大大的加大了等勢面積。
4）發(fā)射機房的屏蔽與綜合布線(xiàn)
在土建施工階段，在發(fā)射機房周身有鐵絲網(wǎng)圍一圈并用鐵釘加固，鐵絲網(wǎng)上端與避雷帶焊接連通，下端與接地網(wǎng)焊接連通，并與機房的鋁合金門(mén)焊接連通，使機房形成一個(gè)法拉第籠，可以屏蔽機房外由于雷電產(chǎn)生的高強磁場(chǎng)。
5）自動(dòng)站的直擊雷防護
3.自動(dòng)站觀(guān)測場(chǎng)內的所有金屬支架、箱體、風(fēng)桿、避雷針及金屬?lài)鷻诙寂c預留好的從地網(wǎng)引上的-40×4鍍鋅扁鋼相焊接。
�。�1）自動(dòng)站的通信線(xiàn)路的防護
在自動(dòng)站通信MODEN接口處安裝一個(gè)信號避雷器，防止感應雷對MODEN的損害。
�。�2）自動(dòng)站的遙測信號線(xiàn)的防護自動(dòng)站的遙測信號線(xiàn)需用金屬線(xiàn)槽屏蔽，金屬線(xiàn)槽首端與觀(guān)測場(chǎng)地網(wǎng)相連焊接，末端與值班室處的工作地網(wǎng)相連焊接。
4該臺站的供電系統的雷電防護
供電系統分兩路，一路由380V市電外網(wǎng)全線(xiàn)埋地引入（TN-S制式），另一路由柴油發(fā)電機組提供（備用電源），市電斷電時(shí)自動(dòng)轉換為柴油發(fā)電機供電。發(fā)電機房和低壓配電室均在一樓。機房設備電源為獨立供電，從總配電室的UPS輸出端引出一條電纜（三相五線(xiàn)），穿鋼管連接至機房配電箱，再分供機房各種設備。
供電系統的電涌防護采用3+1形式（三條相線(xiàn)和一條中性線(xiàn)）的SPD進(jìn)行三級防護，其中：
1）第一級（SPD1）：在低壓配電室總配電柜的主配電及備用電源線(xiàn)路上，分別安裝一組開(kāi)關(guān)型三相電源避雷器（50KA，10/350us）；
2）第二級（SPD2）：在低壓配電室的UPS輸出端和各樓層配電箱中，分別安裝一組限壓型三相電源避雷器（40KA，8/20us）；
注意：由于低壓配電室UPS輸出端的SPD2與SPD1之間的線(xiàn)距小于10米，在它們之間的線(xiàn)路中要加裝退耦裝置。
3）第三級（SPD3）：在機房配電箱中安裝一組限壓型三相電源避雷器（20kA，8/20us）；
值得注意的是，為防止SPD擊穿短路，在SPD安裝線(xiàn)路上要有過(guò)電流保護器件，并選用有劣化顯示功能的SPD。
參考文獻
[1]建筑物防雷設計規范GB50057-94，2000.
[2]新一代天氣雷達站防雷技術(shù)規范QX2-2000.
[3]氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范QX3-2000.
[4]電子計算機機房設計規范GB50174-93.
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