氣象雷達(da)自(zi)動臺站的(de)防雷探討論文

　　摘要：本(ben)文通過對茂名地區集天氣雷(lei)達觀測(ce)、中短波天線發(fa)射塔及氣象觀測(ce)自(zi)動站(zhan)為(wei)一體的海洋氣象觀測(ce)臺站(zhan)的防(fang)雷(lei)設計與施工，從當地特殊地理環境(jing)及國家(jia)的具體規范(fan)入手，比較(jiao)全面的闡述(shu)了該(gai)臺站(zhan)的雷(lei)電防(fang)護(hu)。

　　關鍵詞：雷(lei)達；直(zhi)擊雷(lei)；換(huan)土；屏(ping)蔽(bi)；等電位(wei)

　　0引言

　　作為粵西地區集天氣(qi)雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)達觀測、中(zhong)短波(bo)天線(xian)發射塔(ta)及(ji)氣(qi)象觀測自動站為一體的(de)茂名市茂港(gang)區海(hai)洋氣(qi)象觀測臺站的(de)防雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)設計與(yu)施工，筆者有幸參(can)與(yu)其(qi)(qi)中(zhong)，現(xian)就針對其(qi)(qi)特殊(shu)的(de)地理(li)環境與(yu)其(qi)(qi)多用(yong)途性做防雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)方面的(de)探(tan)討。茂名市地處(chu)雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)州半島，是雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)電的(de)重(zhong)災區，年平均雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)暴日為94.4天，根據該(gai)(gai)臺站的(de)使用(yong)性質及(ji)年預計雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)擊(ji)次數(shu)大于0.06次/年，該(gai)(gai)臺站劃為二類防雷(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)建筑物。

　　1雷達塔樓的直擊雷防護

　　由(you)于塔樓(lou)為(wei)框架結(jie)(jie)構，可以充分(fen)利用(yong)(yong)建(jian)筑(zhu)物的`結(jie)(jie)構鋼(gang)(gang)筋做防雷裝置。用(yong)(yong)塔樓(lou)基礎鋼(gang)(gang)筋做自然接(jie)(jie)地(di)(di)體，與(yu)人工輔助(zhu)地(di)(di)網(wang)構成聯合接(jie)(jie)地(di)(di)。用(yong)(yong)結(jie)(jie)構柱主鋼(gang)(gang)筋從下到(dao)上(shang)通(tong)長焊接(jie)(jie)作(zuo)為(wei)引下線，柱筋分(fen)別與(yu)各層(ceng)板筋、梁筋等結(jie)(jie)構鋼(gang)(gang)筋焊接(jie)(jie)連(lian)通(tong)，形成縱橫交貫的“法拉第籠”式電氣通(tong)路(lu)。在塔樓(lou)女兒墻上(shang)采用(yong)(yong)Ф12鍍鋅圓鋼(gang)(gang)架設避(bi)雷帶，并與(yu)女兒墻內鋼(gang)(gang)筋網(wang)可靠(kao)焊接(jie)(jie)，在塔樓(lou)屋角處設置Ф16的銅芯避(bi)雷短針。避(bi)雷帶與(yu)屋面(mian)所有(you)金(jin)屬(shu)物體（包(bao)括避(bi)雷針、天線底座等）保(bao)持可靠(kao)電氣連(lian)通(tong)。為(wei)防側擊雷，塔樓(lou)建(jian)筑(zhu)結(jie)(jie)構圈(quan)梁與(yu)構造(zao)柱內鋼(gang)(gang)筋可靠(kao)焊接(jie)(jie)作(zuo)為(wei)均壓環，外墻金(jin)屬(shu)門窗及屏蔽網(wang)要與(yu)主柱筋可靠(kao)連(lian)接(jie)(jie)。

　　1.1雷達天線電纜、波導管及傳輸信號線路的防護

　　雷達(da)(da)天線(xian)電纜、波(bo)導(dao)管(guan)及傳輸信號線(xian)必須穿(chuan)鋼(gang)(gang)管(guan)引(yin)入雷達(da)(da)機(ji)房(fang)，并連接到(dao)雷達(da)(da)機(ji)房(fang)接地(di)母排，這(zhe)一(yi)(yi)接地(di)母排經95mm2銅芯線(xian)敷(fu)設(she)在弱電金屬(shu)(shu)屏(ping)蔽(bi)槽內引(yin)下到(dao)一(yi)(yi)樓(lou)輔助(zhu)機(ji)房(fang)的接地(di)總(zong)母排處，該金屬(shu)(shu)屏(ping)蔽(bi)槽途經每層(ceng)樓(lou)都與該層(ceng)等電位連接帶(dai)作(zuo)電氣連接。此接地(di)總(zong)母排用(yong)-40×4鍍鋅扁鋼(gang)(gang)穿(chuan)Ф75PVC管(guan)引(yin)出與接地(di)地(di)網相連。

　　1.2雷達機房的防護

　　雷達機(ji)(ji)房(fang)(fang)使用防靜(jing)電(dian)地(di)板(ban)，在此地(di)板(ban)下(xia)面用用3mm×25mm扁銅帶(dai)(dai)設(she)置環形閉合等電(dian)位(wei)連(lian)(lian)接(jie)帶(dai)(dai)，并(bing)與機(ji)(ji)房(fang)(fang)四角(jiao)的(de)接(jie)地(di)預(yu)埋連(lian)(lian)接(jie)板(ban)作電(dian)氣連(lian)(lian)接(jie)。機(ji)(ji)房(fang)(fang)內的(de)設(she)備(bei)外殼、機(ji)(ji)柜(ju)等所(suo)有裸露金(jin)屬構件，以及直流(liu)地(di)、屏蔽地(di)和SPD接(jie)地(di)等地(di)線，均就近與機(ji)(ji)房(fang)(fang)等電(dian)位(wei)連(lian)(lian)接(jie)帶(dai)(dai)作可靠電(dian)氣連(lian)(lian)接(jie)。另(ling)外，靜(jing)電(dian)地(di)板(ban)的(de)金(jin)屬支架在機(ji)(ji)房(fang)(fang)四角(jiao)處(chu)分別與等電(dian)位(wei)連(lian)(lian)接(jie)帶(dai)(dai)作電(dian)氣連(lian)(lian)接(jie)，在每條支架下(xia)面用0.5mm×50mm的(de)紫銅帶(dai)(dai)敷設(she)縱橫交錯的(de)網格。

　　2中、短波天線塔、發射機房及自動站的雷電防護

　　因為(wei)這(zhe)三個獨(du)立系統之間(jian)的距(ju)離(li)都(dou)達(da)不到(dao)分網(wang)的距(ju)離(li)，因此這(zhe)三個系統共用(yong)一套防雷接地網(wang)。該(gai)地地表都(dou)以(yi)海沙(sha)為(wei)主，經過我們的測量，該(gai)土壤電(dian)阻率在1 000Ω·m以(yi)上。該(gai)地網(wang)上面(mian)設備都(dou)以(yi)弱電(dian)為(wei)主，該(gai)接地電(dian)阻值需要(yao)達(da)到(dao)4Ω以(yi)下(xia)。

　　2.1接地網的設計及施工

　　因為該臺站(zhan)地處(chu)海邊，土(tu)壤電阻(zu)(zu)率(lv)高，接地電阻(zu)(zu)為了達到4Ω以下(xia)，我們采取(qu)多管齊(qi)下(xia)的方式(shi)：

　　1）換土在設計地網(wang)范圍內，在垂(chui)直接地體接觸(chu)的(de)地表(biao)50cm厚(hou)的(de)海沙處用電阻率低的(de)紅色黏土替換。

　　2）接地網用料的選(xuan)材

　　水(shui)平接(jie)(jie)地(di)(di)體選(xuan)用的(de)(de)是-40×4鍍鋅扁鋼敷設，垂直接(jie)(jie)地(di)(di)體L50×50×5×2000的(de)(de)鍍鋅角鋼、立信的(de)(de)型號為PE—Ⅲ的(de)(de)1m的(de)(de)長效接(jie)(jie)地(di)(di)模塊以(yi)及6m的(de)(de)304鋼管。

　　3）采用非等(deng)長垂(chui)直接地體

　　因為(wei)地(di)(di)表(biao)以海沙為(wei)主，含水(shui)量差，不利(li)于作為(wei)接(jie)地(di)(di)體(ti)的接(jie)觸面(mian)，在(zai)施工過程中，先(xian)把原先(xian)水(shui)平(ping)接(jie)地(di)(di)體(ti)接(jie)觸面(mian)的海沙換成50cm的黏土，角鋼是(shi)隔5m一根(gen)垂(chui)直敷(fu)設，6m鋼管是(shi)10m一根(gen)垂(chui)直敷(fu)設，PE-Ⅲ的長(chang)效接(jie)地(di)(di)模塊主要敷(fu)設在(zai)發射機房同(tong)(tong)天線塔周圍。地(di)(di)網(wang)基(ji)本上形成5m×5m的網(wang)格，采(cai)(cai)用了(le)非等長(chang)接(jie)地(di)(di)體(ti)是(shi)更科學的接(jie)地(di)(di)方式(shi)，采(cai)(cai)用不同(tong)(tong)的接(jie)地(di)(di)體(ti)相互配合，由于接(jie)地(di)(di)體(ti)長(chang)度和埋設深度不同(tong)(tong)，大(da)大(da)的加大(da)了(le)等勢(shi)面(mian)積。

　　4）發射機房的屏(ping)蔽(bi)與綜合布線(xian)

　　在(zai)土(tu)建施工階段，在(zai)發射機房(fang)周身有鐵(tie)(tie)絲(si)網圍一圈并用鐵(tie)(tie)釘加固，鐵(tie)(tie)絲(si)網上端與(yu)避雷(lei)帶焊接(jie)連通(tong)，下端與(yu)接(jie)地網焊接(jie)連通(tong)，并與(yu)機房(fang)的鋁(lv)合金門焊接(jie)連通(tong)，使機房(fang)形成一個法(fa)拉第(di)籠(long)，可以屏蔽機房(fang)外由于雷(lei)電產生(sheng)的高強磁場。

　　5）自動站的直(zhi)擊雷防(fang)護

　　3.自動站觀測場內的所有金屬支架、箱體、風桿、避雷針及金屬圍欄都與預留好的從地網引上的-40×4鍍鋅扁鋼相焊接。

　　（1）自動站的通信線路的防護

　　在自動站通信MODEN接(jie)口處安裝一(yi)個(ge)信號避雷(lei)器，防止感(gan)應雷(lei)對MODEN的損害。

　　（2）自動站(zhan)的(de)(de)遙測(ce)信(xin)號(hao)線的(de)(de)防護自動站(zhan)的(de)(de)遙測(ce)信(xin)號(hao)線需用金(jin)屬線槽屏蔽，金(jin)屬線槽首端與(yu)觀測(ce)場地(di)網相(xiang)連(lian)(lian)焊接，末端與(yu)值(zhi)班(ban)室處的(de)(de)工作地(di)網相(xiang)連(lian)(lian)焊接。

　　4該臺站的供電系統的雷電防護

　　供電(dian)(dian)系統(tong)分兩路，一(yi)路由(you)(you)380V市(shi)電(dian)(dian)外網全線埋(mai)地引入（TN-S制式(shi)），另一(yi)路由(you)(you)柴油發(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)組提供（備用電(dian)(dian)源），市(shi)電(dian)(dian)斷電(dian)(dian)時自動轉換(huan)為(wei)(wei)柴油發(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)供電(dian)(dian)。發(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)房(fang)和(he)低(di)壓配(pei)(pei)電(dian)(dian)室均在一(yi)樓。機(ji)(ji)房(fang)設(she)備電(dian)(dian)源為(wei)(wei)獨立(li)供電(dian)(dian)，從總配(pei)(pei)電(dian)(dian)室的UPS輸出端(duan)引出一(yi)條電(dian)(dian)纜（三(san)相五(wu)線），穿鋼管連(lian)接至機(ji)(ji)房(fang)配(pei)(pei)電(dian)(dian)箱，再分供機(ji)(ji)房(fang)各種設(she)備。

　　供電(dian)系統的電(dian)涌防護(hu)采(cai)用(yong)3+1形式（三條相線和(he)一條中(zhong)性線）的SPD進行(xing)三級防護(hu)，其中(zhong)：

　　1）第(di)一(yi)級（SPD1）：在低壓配(pei)電(dian)室總配(pei)電(dian)柜的主配(pei)電(dian)及備用電(dian)源(yuan)線路上，分(fen)別安裝(zhuang)一(yi)組開關型三(san)相電(dian)源(yuan)避(bi)雷器（50KA，10/350us）；

　　2）第二級(ji)（SPD2）：在低壓配(pei)電(dian)室的UPS輸(shu)出端和各樓(lou)層(ceng)配(pei)電(dian)箱中(zhong)，分別安裝一(yi)組(zu)限壓型三(san)相電(dian)源避雷器（40KA，8/20us）；

　　注意：由(you)于低壓配電室UPS輸出端的SPD2與SPD1之間的線距(ju)小于10米，在它們之間的線路中要加(jia)裝退耦(ou)裝置。

　　3）第三級(ji)（SPD3）：在(zai)機房配電箱(xiang)中(zhong)安裝一組限壓型三相電源避雷(lei)器(qi)（20kA，8/20us）；

　　值(zhi)得注意(yi)的(de)是，為(wei)防止(zhi)SPD擊穿短路(lu)，在SPD安裝線路(lu)上要有過電流保(bao)護器件(jian)，并(bing)選用有劣(lie)化(hua)顯示功能(neng)的(de)SPD。

　　參考文獻

　　[1]建筑(zhu)物防雷(lei)設(she)計規范GB50057-94，2000.

　　[2]新一代天氣雷(lei)達站(zhan)防(fang)雷(lei)技術規范QX2-2000.

　　[3]氣(qi)象信息系統雷(lei)擊(ji)電磁(ci)脈沖防護規范QX3-2000.

　　[4]電子計算(suan)機(ji)機(ji)房設計規范GB50174-93.

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