雷达站综合防雷保护探讨

颜如德 林巧灵 郑慧丹

摘要 以宁德天气雷达站为例，分析雷达站综合防雷措施，通过层层设防实现雷达站综合防雷保护。

关键词 雷达站;塔楼;供电系统;通信系统;屏蔽;等电位连接;共用接地

中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2020）02-108-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.02.042

Discussion on Comprehensive Lightning Protection of Radar Station

YAN Ru-de  et al（Ningde Meteorological Bureau of Fujian Province，Ningde，Fujian 352100）

Abstract Taking Ningde weather radar station as an example，this paper analyzed the comprehensive lightning protection measures of radar station，and realized the comprehensive lightning protection of radar station through layers of fortification.

Key words   Radar station;Tower;Power supply system;Communication system;Shield;Equipotential bonding;Common grounding

雷达站拥有密集的电子设备，而且仪器设备的耐受冲击电压较低，极易受到外界因素干扰而被破坏，一旦遭受雷电袭击，损失巨大，这种特殊的电子设备场所的防雷工作非常重要且技术难度较高。宁德市位于福建东南沿海，境内西、北高，东、南低，中间隆起，形成“门”型梯状地形，而且东临太平洋，港湾岛屿较多，受临海影响，形成中亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，雨量充沛，一年中夏季较长，降水集中在前汛期5—6月和后汛期7—9月，期间多台风暴雨天气，而且极易发生雷暴等强对流天气。在了解当地雷暴发生特征的基础上，分析雷达站可能遭受雷击的入侵途径、方式和危害性，就雷达站综合雷电防护问题进行分析，提出有针对性的防雷措施，减少雷达站的雷击灾害损失。

1 宁德市雷电特征及雷达站概况

受地形和气候影响，宁德市雷电天气多发，初雷日出现在2月下旬，随着副热带西风急流不断南下，高度偏低，强度较弱，急流所在处形成较强的切变环境，有力的动力条件对强对流的发展十分有利。每年6—9月是宁德市雷暴天气高发期，如果防护不当，将给社会经济发展造成严重损失。

宁德新一代天气雷达站建在霞浦县三沙镇金鸡村玉顶山头，占地面积7 372.9 m2，设有一座三层雷达天线塔楼，面积约1 161 m2，配备有S波段新一代天气雷达（CINRAD/SA）系统设备及配套基础设施等;雷达信息处理中心处于蕉城区漳湾镇汤湾村和尚山，占地面积9 044 m2，建筑面积4 252.67 m2。宁德新一代天气雷达系统是闽东气象监测预警系统的重要组成部分，雷达站的投入使用，加快了宁德市气象事业现代化建设步伐，弥补了闽东雷达探测盲区，提高了气象部门台风、暴雨、强对流等灾害性天气的监测及预警能力，大力提升了宁德气象防灾减灾、应对气候变化及气候资源开发利用等能力，進一步提高了气象公共服务水平。

2 雷达站综合防雷依据

雷达站塔楼建设地、建筑结构及内部设备等具有特殊性，与一般建筑物相比，对防雷设计的要求更为严格，要依据《新一代天气雷达站防雷技术标准规范》（QX/T2-2016）及《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）的要求，按照II级防雷建筑物对雷达系统进行设计。雷达信息系统按照《建筑电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）中电子信息系统防雷重要性分类，确定为B级电子信息系统雷电防护等级。按照雷达站雷电防护基本原则，结合直接雷、感应雷等防护措施进行雷达站建筑构架科学防雷设计，合理进行施工。

3 雷达站综合防雷设计

3.1 直击雷防护

3.1.1 雷达楼 在雷达楼顶面设置≥Φ12的热镀锌圆钢材料的避雷带，利用雷达楼内部的结构立柱作为防雷引下线，将整个雷达楼内的所有结构钢筋、避雷带、主钢筋、各层圈梁、剪力墙钢筋网、地梁、地桩以及均压环等进行连通，形成法拉第笼。采用40 mm×4 mm镀锌扁钢制成的接地预留件，由结构主筋或均压环上引出到所有外墙的金属门窗中，其中1楼和2楼的金属门窗进行等电位连接时应最少保留2个节点，雷达主机房至少保留4个节点。

3.1.2 雷达天线 雷达天线处于建筑物顶部，是整个雷达站至高点，需要在雷达天线周围安装接闪杆，根据建筑物结构确定接闪杆的安装形式及数量，以实现完全保护雷达天线的作用，并达到美观的效果。接闪杆底座要就近与塔楼防雷引下线焊接连通。

3.2 防雷接地系统

宁德雷电站采用共用接地形式，要求接地电阻不超过4Ω。可将雷达站塔楼基础桩基与附属用房接地体联合作为雷达站的主体接地网，其外围预留出接地点外接人工辅助地网。地梁底部的2根钢筋需焊接连通，按照规范对交叉点进行电焊跨接，最后将所有的独立基础内的2根钢筋可靠连接，形成完善的雷达站接地系统。

由于雷达站周边岩石较多，主楼地网电阻值达不到接地电阻值要求，需要在主建筑外围设置人工接地网。人工接地网由水平接地体和垂直接地体结合形成边缘复合方式，其中水平接地体采用50 mm×5 mm的热镀锌扁钢材料，垂直接地体为50 mm×50 mm×5 mm的热镀锌角钢和离子接地极制成，基础内埋设具有高导电、高吸水性及保水性特点的降阻材料，然后与接地体结合。所有的接地体埋设深度不小于0.6 m，垂直接地体之间的距离设为5 m。最后，人工辅助地网要与塔楼接地网的一周形成二道均压带。如果上述设置的接地网仍不能满足要求时，要将四角向外延伸至达到所需。

3.3 机房屏蔽

雷达主机房剪力墙和上下层面要采用小于200 mm×200 mm的纵横钢筋网格作屏蔽，将网格进行绑扎或点焊，绑扎后的每一个方格都需要再点焊一次。然后将外围焊接在一起，与圈梁、立柱钢筋的连接处也进行焊接，这样才能对主机房实现较好的屏蔽。

雷达天线与机房内所有电缆应全部敷设于金属屏蔽槽内，所有的金属槽从头到尾都要进行电气连通，天面与雷达天线基座连接，每层都要进行等电位接地。进入机房时连接好金属屏蔽网，雷达天线到机房的预留金属管入口及金属线路入口均需要进行屏蔽接地，应做金属屏蔽网连接。

机房的门应为金属门，与建筑物结构引出的等电位连接需要预留出金属件连通点。机房内的设备要与外墙及梁柱保持1 m及以上距离。还应在机房内铺设防静电地板，静电地板下设置环形铜排，方便设备就近接地。雷达天线和波导管均应做好电气连接和屏蔽。视实际情况，可在每层均压环上或柱筋内引出预留接地端，作为各电气设备接地和等电位连接。

3.4 供电系统雷电防护

对于雷达站的低压供电系统，要在不同位置安装适宜的SPD进行三级防雷设计。其中总配电房低压380 V输出段要进行一级SPD防护安装，楼层分配电处进行二级SPD防护，重要设备前端加装三级SPD防护。

3.5 信号系统防雷保护

雷达信号系统主要是完成雷达信号的采集及发射，包括交换机、传输线路及终端处理设备等。应针对信号系统安装合适的SPD进行防护，其中数据传输线路安装信号SPD，在主机房内计算机前端安装网络SPD，保证SPD接口、传输速率、特性阻抗、驻波比、插入损耗、频带宽度等性能指标满足各个端口传输性能要求。

3.6 其他防雷设计

所有進入塔楼的水管或其他金属管道，在大楼内部必须进行等电位连接。塔楼入口处以及有防雷引下线通过的约3 m范围内的路面应铺设60 mm厚沥青或150 mm厚的砾石层，防止出现跨步电压产生安全隐患。

4 结语

雷达站一般都处于地势较高位置，站内装有大量的电子、通信设备，而且这些仪器设备需要长时间持续工作，尤其是出现灾害性天气时，更需要加强雷达监控天气演变。雷达系统工作电压较低，在雷雨天气容易遭受雷电电磁脉冲干扰破坏，所以必须重视雷达站防雷工作，坚持“综合防御、重点保护、层层设防”的整体防雷方针，在所有可能会出现雷击隐患的地方，加强合理布线，进行正确接地，做好屏蔽及等电位连接，选择合适的电子避雷器，开展雷达站综合防雷设计，避免雷达站遭受雷击，确保雷达站正常运行。

参考文献

[1] QX/T 2-2016.新一代天气雷达站防雷技术规范[S].北京：中国气象出版社，2017.

[2] GB50057-2010.建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011.

[3] 林秀芳，陆林营，刘丽彬.近50年福建省雷暴气候特征分析[J].福建气象，2009（3）：5-8.

责任编辑：李杨