雷达站综合防雷系统设计与探讨

孙自胜 岳国海 曾凡磊 王刚 程虎

摘要：雷电是一种常见的自然现象，但是其强大雷电流产生的多种效应，会对建（构）筑物造成严重的破坏。多数雷达站一般位于人迹罕至的山区，地形地貌的特殊性，表面岩石覆盖，极易遭受雷电袭击，因此因地制宜设计出一套合理的防雷系统对于雷电站的正常运行至关重要，为和后续雷达站建设提供一定的参考依据。

关键词：雷达站;防雷系统;直击雷;感应雷

1、引言

建筑物防雷一直备受被人们关注，强大的雷电流具有热效应，会对人体会造成一定的伤害;实践证明，95%的雷击损失来源于雷电的静电感应和电磁感应。因此在雷达站建设时需要既要最好直击雷的设计同时，更要做好雷达站的相关电气电子设备的雷电防护。建设施工过程中应做好监管工作，以保证雷达站建设的质量达到合格标准。部分雷达站建在山峦腹地、地理环境特殊。其地表面大多数被岩石覆盖、土壤电阻率很大。因此，设计出一套合理的雷达站防雷系统是至关重要的。

2、雷达站的防雷系统综合方案

雷达站一般由主机房、雷达天线平台两部分组成。各自在雷达站设施中扮演着不同重要角色和职能。主机房一般布置在雷达天线平台附近，这样可以减小高频线路的长度;雷达天线在雷达站中占据重要地位，且雷达天线的高度比较突出，雷达天线极容易受到雷电的破坏，同时电气设备的电力传输、电子网络系统的防雷也应该综合考虑。

2.1天线平台的直击雷保护

QX/T2-2016指出：按GB50057-2010第二类防雷建筑物的要求对雷达站建（构）筑物进行外部防雷装置设计;接闪杆安装应与雷达天线吊装同步进行;宜在雷达天线平台上安装不少于3支接闪杆，当雷达天线罩顶距地面的高度不大于15m时，可直接在地面架设不少于2支接闪杆。接闪杆的保护范围应采用滚球法确定，保护范围的边界至雷达天线罩边沿及天线平台上其他设备的距离应不小于0.5m，接闪杆顶部金属体的长度宜不大于1m，金属体为圆铜或圆钢时直径应不小于16mm;处于雷达天线仰角零度下边缘以下部位的接闪杆的支撑杆应采用钢管，以上部位的接闪杆的支撑杆应使用高强度玻璃钢管，钢管及玻璃钢管的壁厚及强度应能满足当地最大风速、最大覆冰厚度等气象条件的要求;应在玻璃钢管及钢管内设置多芯铜纹线作引下线，截面积应不小于50mm2宜选择在其中1支接闪杆的支撑杆上设置雷击计数器;接闪杆的引下线、接闪杆底段钢管应与接闪杆基础附近的预留端子连接、连接导体应采用不小于40mm×4mm的扁钢或直径不小于12mm的圆钢;雷达天线座、铁塔应就近与预留端子电气连接;位于高山顶部的雷达站，宜根据当地山体情况及雷电活动规律，沿雷达站周边设置接闪杆或接闪线。

2.2雷达站供电系统的雷电保护

雷达站的10kV配电线路宜采用铠装电缆全程埋地引入。条件不具备时，应将进入雷达站变压器前的10kV架空线转换为铠装电缆或护套电缆穿金属管埋地引入，埋地长度宜不小于50m，铠装层或金属管应接地;或在变压器前3基杆的10kV架空线上方装设避雷线。架空线与电缆的转换处及变压器的高压侧应装设避雷器。当采用低压配电线路引入雷达站时，线路全程应采用铠装电缆或护套电缆穿金属管埋地敷设，铠装层或金属管的两端均应接地。雷达站的低压配电应采用TN接地系统。当变配电室与机房共处同一建筑物时，应采用TN-S系统;当变配电室与雷达机房不在同一建筑物时，可采用TN-C-S系统，引入到雷达站建筑物总配电柜内的PEN线应重复接地，从总配电柜起的配电线路和分支线路应采用TN-S系统。一等雷达站低压配电系统SPD的安装位置及主要参数应符合以下要求应在总配电柜内的相线、中性线分别对PE排安装I级试验的SPD，其In应不小于25kA、Up 应不大于2.5kV;应分别在机房内的雷达设备配电盘、空调及照明配电盘安装Ⅱ级试验的SPD，其1n宜不小于40kA，有效电压保护水平（Up）宜不大于2.0kV。建筑物内的其他动力、照明配电盘宜安装相应的SPD。

2.3设备机房的雷电保护系统

雷达机房不宜设置在建筑物的顶层，雷达设备距外墙、结构柱及梁的距离宜不小于1m。防雷等级为一等的雷达站机房宜设置在建筑物的LPZ2区;机房应使用金属板门和金属门框，金属板门应通过2条不小于6mm2软金属线与门框连接。机房外窗应增设网孔不大于200mm×200mm的金属网。金属门框、外窗的金属网应就近与预留端子连接。应在机房建立M型机构的等电位连接网络。沿机房地面周边设置等电位连接带，在地设置等电位连接网格，连接带与预留的等电位连接端子可靠连接，网格与等电位连接带可靠连接;雷达设备及其他电子和电气设备的金属外壳或机柜、低压配电系统的保护地（PE）线及SPD的接地端、信号SPD的接地端、线缆金属屏蔽层或金属线槽、防靜电地板支架等均应以最短的距离与等电位连接网络连接;波导管、伺服系统的线缆吊架应就近与预留端子连接;等电位连接部位的直流过渡电阻值宜不大于0.03欧姆。

3、结束语

一套合理的雷达站防雷设计对于其防雷安全性是至关重要。既可以避免因雷电入侵而带来的硬件损失又可以保障雷达数据的完整性。雷雨季节来临之前，做好防雷装置的日常维护和定期检测工作，发现问题及时解决。

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