雷达站系统防雷设计方案

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1、雷达站系统防雷设计方案【摘要】针对雷达站防雷存在的问题，结合现代防雷的基本原则，从外部防雷和内部防雷两个方面，讨论了雷达站的系统防雷设计方案，着重阐述了电源线路防雷和信号线路防雷的方法。将光电耦合器和TVS管结合起来，提出了一种信号线路过压保护的方案。本文所提出的方案对雷达站防雷工程的设计有一定的参考意义。【关键词】雷达站；防雷；系统防雷方案1.引言众所周知，雷电是一种非常严重的自然灾害。随着a民航事业的发展，航管设备也日趋先进、精密，微电子技术、大规模甚至超大规模集成电路得到了广泛应用。这些昂贵的航管设备在空中交通

2、管制系统中，发挥着极其重要的作用。但雷电对这些高精密电子仪器设备危害极大，轻则设备掉电保护，停止工作；重则设备损坏、系统崩溃。因此，对航管设备来说，防雷是一件非常重要、必不可少的工作。本文主要讨论雷达站的系统防雷方案。2.防雷的基本原则雷电对设备的危害主要有直击雷、雷电感应、雷电波侵入和地电压反击四种形式。其中又以感应雷和电压反击对设备破坏能力最强。当天空的雷雨产生雷击时，其将携带高负荷雷电脉冲、电压及电流，以电磁波形式无规则释放，从而导致雷区域1〜5公里范围内所有带金属的导线，在瞬间内感应到相应强度的脉冲电压及电流

3、，这些电流沿着电器设备上的各种电源电线或信号电缆进入电器设备内部，在雷击电压超过电器设备额定抗电压的瞬间击坏内部器件；主要原因是由于连接在电器上所有电线电缆所带的电压高低不等，高电压就会往低压冲去，形成电流，从而将电器设备局部击坏,造成整个设备系统瘫痪，严重时甚至把整机击毁，触及到人身安全。防雷大致可分为外部防雷和内部防雷两部分，现代防雷的基本原则如图1所示。外部防雷：将绝大部分雷电流直接引入地下疏散；内部防雷：快速释放沿着电源或信号线路侵入的雷电波或各种危险过电压；这两道防线，互相配合，各尽其职，缺一不可［1］。3

4、•综合防雷设计雷达站通常都建在山顶、高地或开阔地，加上雷达天线塔的髙度，雷达站通常是该地区的制高点。在这种地形环境下雷达站遭雷击的概率会大大增加。从现代防雷的基本原则可看出，防雷的方法包括外部防雷和内部防雷。防雷是一项系统工程，应采用从外到内、综合防护的方法。3.1外部防雷设计外部防雷主要是对机房、雷达塔天线等建筑物或露天设备，用来防止建筑物或露天设备（含室外独立电子设备）免遭直击雷危害，其技术措施可分接闪器（避雷针、避雷带、避雷网等金属接闪器）、引下线、接地体等。避雷针一一根据机房和雷达塔天线的地理位置、现有结构、

5、重要程度等情况，采用避雷针作为防止直击雷的主要器件。避雷针可将地面产生的电荷通过尖端释放到空中，又可将接收的电流迅速疏散到地下，避免雷击。引下线一一断面积足够大，连接牢固。接地体——根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000年版），外部防直击雷接地宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置，并宜与埋地金属管道相连接［2］。3.2内部防雷设计内部防雷系统主要是针对感应雷，给机房内易受过电压破坏的电子设备加装过压保护装置，在设备受到过电压侵袭时，防雷保护装置能快速释放能量，从而保护设备免受损坏

6、。内部防雷可分为电源线路防雷和信号线路防雷。3.2.1电源线路防雷电源线路防雷主要是为了防止雷电波通过电源线路对设备造成危害。为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压过大，或更大的雷电流在击毁避雷器后继续毁坏后续设备，以及防止线缆遭受二次感应，电源线路防雷应采取分级保护、逐级泄流的原则：在高压电源的总进线处安装放电电流较大的首级电源避雷器，高压部分供电局有专用高压避雷装置；对经过高压变压器后的380v低压线路应进行过电压保护，IEC664-1规范中提出，可对电源线路分为I、II、IILIV级防护，将过电压数值降低到设备

7、可以承受的水平[3],如表1所示。(1)在低压配电房到机房总配电箱之间的电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为次级电源避雷器，为I级保护。为了确保遭受雷击时，高电压先经过首级电源避雷器，再经过次级电源避雷器，首级电源避雷器和次级电源避雷器之间的距离要大于5米，如果两者间距不够，可采用带线圈的防雷箱，这样可以避免次级电源避雷器首先遭受雷击而损坏；(2)在机房总配电箱到各楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器，作II级保护；(3)在楼层配电箱到各机房内部的配电箱间对地加装避雷器，作III级保护；(4)在雷达设备、甚高频设备

8、、传输设备、UPS等所有重要的、精密的设备的前端对地加装避雷器，作为IV级保护。电源避雷器是一种低压电源的保护设备，当市电因雷击或其他因素产生高脉冲电压时，将会损坏电路上的设备；以三相四线制系统为例，电源避雷器并联于三火一零线上，在正常情况下，避雷器处于高阻状态，当电源线路由于雷击或开关操作出现瞬时脉冲电压时，避雷器在极短时间内导通，将脉冲电压