氣象雷達自動臺站的防雷探討論文

實用文時間：2021-08-31 手機版

　　摘要：本文通過對茂名地區(qū)集天氣雷達觀測、中短波天線發(fā)射塔及氣象觀測自動站為一體的海洋氣象觀測臺站的防雷設(shè)計與施工，從當?shù)靥厥獾乩憝h(huán)境及國家的具體規(guī)范入手，比較全面的闡述了該臺站的雷電防護。

氣象雷達自動臺站的防雷探討論文

　　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(qū)集天氣雷達觀測、中短波天線發(fā)射塔及氣象觀測自動站為一體的茂名市茂港區(qū)海洋氣象觀測臺站的防雷設(shè)計與施工，筆者有幸參與其中，現(xiàn)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(zāi)區(qū)，年平均雷暴日為94.4天，根據(jù)該臺站的使用性質(zhì)及年預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.06次/年，該臺站劃為二類防雷建筑物。

　　1雷達塔樓的直擊雷防護

　　由于塔樓為框架結(jié)構(gòu)，可以充分利用建筑物的結(jié)構(gòu)鋼筋做防雷裝置。用塔樓基礎(chǔ)鋼筋做自然接地體，與人工輔助地網(wǎng)構(gòu)成聯(lián)合接地。用結(jié)構(gòu)柱主鋼筋從下到上通長焊接作為引下線，柱筋分別與各層板筋、梁筋等結(jié)構(gòu)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(shè)避雷帶，并與女兒墻內(nèi)鋼筋網(wǎng)可靠焊接，在塔樓屋角處設(shè)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、天線底座等）保持可靠電氣連通。為防側(cè)擊雷，塔樓建筑結(jié)構(gòu)圈梁與構(gòu)造柱內(nèi)鋼筋可靠焊接作為均壓環(huán)，外墻金屬門窗及屏蔽網(wǎng)要與主柱筋可靠連接。

　　1.1雷達天線電纜、波導管及傳輸信號線路的防護

　　雷達天線電纜、波導管及傳輸信號線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銅芯線敷設(shè)在弱電金屬屏蔽槽內(nèi)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(shè)置環(huán)形閉合等電位連接帶，并與機房四角的接地預(yù)埋連接板作電氣連接。機房內(nèi)的設(shè)備外殼、機柜等所有裸露金屬構(gòu)件，以及直流地、屏蔽地和SPD接地等地線，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(shè)縱橫交錯的網(wǎng)格。

　　2中、短波天線塔、發(fā)射機房及自動站的雷電防護

　　因為這三個獨立系統(tǒng)之間的`距離都達不到分網(wǎng)的距離，因此這三個系統(tǒng)共用一套防雷接地網(wǎng)。該地地表都以海沙為主，經(jīng)過我們的測量，該土壤電阻率在1 000Ω·m以上。該地網(wǎng)上面設(shè)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(shè)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(shè)計地網(wǎng)范圍內(nèi)，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(shè)，垂直接地體L50×50×5×2000的鍍鋅角鋼、立信的型號為PE—Ⅲ的1m的長效接地模塊以及6m的304鋼管。

　　3）采用非等長垂直接地體

　　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(shè)，6m鋼管是10m一根垂直敷設(shè)，PE-Ⅲ的長效接地模塊主要敷設(shè)在發(fā)射機房同天線塔周圍。地網(wǎng)基本上形成5m×5m的網(wǎng)格，采用了非等長接地體是更科學的接地方式，采用不同的接地體相互配合，由于接地體長度和埋設(shè)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

　　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焊接連通，使機房形成一個法拉第籠，可以屏蔽機房外由于雷電產(chǎn)生的高強磁場。

　　5）自動站的直擊雷防護

　　3.自動站觀測場內(nèi)的所有金屬支架、箱體、風桿、避雷針及金屬圍欄都與預(yù)留好的從地網(wǎng)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接口處安裝一個信號避雷器，防止感應(yīng)雷對MODEN的損害。

　　（2）自動站的遙測信號線的防護自動站的遙測信號線需用金屬線槽屏蔽，金屬線槽首端與觀測場地網(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(tǒng)的雷電防護

　　供電系統(tǒng)分兩路，一路由380V市電外網(wǎng)全線埋地引入（TN-S制式），另一路由柴油發(fā)電機組提供（備用電源），市電斷電時自動轉(zhuǎn)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(shè)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），穿鋼管連接至機房配電箱，再分供機房各種設(shè)備。

　　供電系統(tǒng)的電涌防護采用3+1形式（三條相線和一條中性線）的SPD進行三級防護，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路上，分別安裝一組開關(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之間的線距小于10米，在它們之間的線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安裝線路上要有過電流保護器件，并選用有劣化顯示功能的SPD。

　　參考文獻

　　[1]建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-94，2000.

　　[2]新一代天氣雷達站防雷技術(shù)規(guī)范QX2-2000.

　　[3]氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī)范QX3-2000.

　　[4]電子計算機機房設(shè)計規(guī)范GB50174-93.

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