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1、多普勒天气雷达雷电静电防护的技术路线 摘要:为解决多普勒雷达在工作中遭受雷电等过电压的侵害,在对雷达操作和控制系统低电压工作特性分析的基础上,提出雷达站雷电和静电防护的技术路线,从直击雷防护、设备仪器雷击防护、机房雷电电磁屏蔽等方面提出了接闪、引下、接地、分流、等电位处理等实际工程的设计方法和具体施工方法,在实践中得到实施和应用,收到显著的防护效果。 关键词:多普勒雷达;雷电;防护;技术路线 中图分类号:TN95通过分析可以看出,借用建筑主筋可以最大限度地分散雷电流能量。新一代天气雷达站直击雷防护的引下线全部借用建筑体的竖筋实现[
2、2]。由于这些引下线不但要用以引下强大的雷电流,还要引下弱小的静电和感应电流,在实际工艺中,对借用主筋全部做焊接处理。考虑到等电位及综合防护效果,建筑体横竖主筋在每层处全部采用焊接,很显然,这样处理的结果会使得可能发生的雷电流在引下过程中得以极大的分散,从而减小雷电流的破坏性作用[1]。 1.3接地 直击雷防护的接地体地网由两部分组成: 一部分为建筑体的地下基础主筋(也叫建筑地或自然地)。为了很好地对这些埋入地下的建筑金属加以利用,在混凝土浇注前,在不破坏机械强度的情况下,对每根钢筋进行了双向焊接,地下立柱主筋每2m加筋焊接一圈
3、,箍筋增加焊点大于Φ12圆钢横截面的要求,以作为建筑接地体之用。 另一部分为环绕建筑体的专用地网(也叫人工地),用2.5m长Φ50热镀锌管钢和4×40mm热镀锌扁铁组成(见图1),地网制作在地面700mm以下,焊接处做防锈和防腐处理。两个地网在地下立柱处做多点焊接连通,形成互补,以使雷电流和其他干扰电流迅速泄放入地。 图1专用地网施工方法 一般规范对各类设施的接地电阻都有要求,天气雷达系统地网的总体接地电阻设计[9]为小于等于4Ω,系统建成后经过实际测量,绝大多数地网的实际接地电阻都小于等于1Ω。 1.4侧击雷防护的特殊处理
4、 根据不同雷达站的情况,对雷电的侧击和绕击做了不同的处理。地处高山的台站一般都利用金属防护围栏进行接地处理,与雷达站各类地网进行多点等电位连接。这样以来,围栏就成了很好的侧击雷接闪设施。 1.5系统供电的雷电防护 为了防止雷电通过电源线路击毁雷达设施,原则上要求配电室和变压器应置于LZP0B区,其他配电设施等置于不低于LZP1的防雷区域,直击雷防护等级不应低于二类防雷建筑设计[2],所以,为配电室设立了常规避雷带,围绕配电室设立地网一组,兼做电力系统保护地网和配电室防雷地网。考虑到雷达站地理位置的特点,进入配电室的架空电力线路在前
5、三根线杆都设立了避雷线。 2设备仪器雷击防护技术路线 2.1分流 工程的雷电流等过电流的分流由两部分组成:一部分为等电位的连接,通过对建筑、电器、管道、线路等的均压处理,使过电流通过多条线路泄入大地;另一部分为浪涌电压吸收设施,电源部分采用最少二级、重点部位采用三级电涌吸收措施[10](见图2);程控电话线路、网络线路、信号传输系统等都采取一级电涌防护措施;雷达天线安装就位后,根据设备实际情况对雷达伺服系统的线路采取了电涌防护措施;无线数据传输系统、通信线缆亦根据情况采取相应的防护措施,这样以来,叠加在线路上的过电压以最
6、短的线路和最快的速度,通过吸收设施分流入地。 图2电涌防护原理图 2.2引入接地 为避免雷电和电磁干扰,根据不同情况,对不同的场地和设备采用不同的接地形式。重点场地采用“M”(均压环),“S”(汇流排)型混合接地方式[11],一般场地采用“M”接地形式,较分散设施和各类线路引入点等采用“S”接地形式。为提高弱电设施场所的安全系数,可根据情况适当增加其接地点。考虑到楼房的高度会使引下线加长,造成接地体的接地电阻难以达到国家有关规范要求的规定值,故主机房、控制室、楼内计算机房的系统地网主要借助建筑地网[12],设计接地电阻都小于等于
7、4.0Ω。供电线路和部分电涌吸收设施的地线难于采用公用接地时,我们进行了独立敷设。 2.3屏蔽 新一代天气雷达的电磁屏蔽措施以两部分为主:一部分为雷达机房和计算机控制室的屏蔽,这一部分工程主要包含在土建工程之中,其屏蔽金属体的网格不应大于20cm×20cm,机房门窗设计为金属材料,窗户亦加设了网孔不大于20cm×20cm的金属网,金属门窗和网与建筑物部分的主钢筋做焊接连接,焊接点之间按不大于2m设计,这一措施对米波长和很大频段的厘米波长的雷电电磁波和其他干扰信号可以起到有效的防护作用;另一部分为各类线路的屏蔽,严格区分了高低压、高
8、低频线路,各自分立穿管布设,穿线槽分段就近进行了接地,以将雷电和其他干扰电磁场降低到最低限度。 2.4均压处理 等电位处理是涵盖土建、安装、电器等项目的综合工程。工程的等电位处理主要有以下内容: 建筑体主筋的等电位
