雷達站防雷接地綜合設(shè)計及實施探討

民航青?？展芊志?張得力

雷電是一種規(guī)模性靜電放電的自然現(xiàn)象，根據(jù)其產(chǎn)生的破壞影響分為電磁效應(yīng)、電效應(yīng)，熱效應(yīng)等。雷擊電磁脈沖式伴隨雷電流發(fā)生的輻射電磁場。當(dāng)此種雷電在雷達站周邊發(fā)生時，它的脈沖會通過感應(yīng)導(dǎo)入供電模塊和傳輸鏈路形成感應(yīng)電流，它的動能對設(shè)備會造成損害，產(chǎn)生的高壓會導(dǎo)致雷達系統(tǒng)失效宕機。青?？展茔由嚼走_站于2016年建成并開始運行，地處北山山頂，海拔2800多米，臺站附近緊鄰VHF臺站和電視臺，電磁環(huán)境復(fù)雜，地勢較高，雷達塔高45米，很容易受到雷達襲擊；而青海空管監(jiān)視手段匱乏，雷達數(shù)量少，除了調(diào)撥的移動雷達外，僅有此一部二次雷達設(shè)備，因此對此臺站的防雷保護和性能檢測非常關(guān)鍵和重要。

一、雷達站系統(tǒng)防雷工程

由主機房、供電系統(tǒng)、天線塔等組成泮子山雷達站設(shè)施。施工圖設(shè)計時為了降低造價和便于安裝維護，在臺站邊角布置天線塔；雷達塔的旁邊布置設(shè)備機房，這樣有利于高頻饋線長度的減小。

1.設(shè)備配電的保護與防范

雷達塔為雷達站最高建筑，泮子山雷達塔高45米，比較容易受直擊雷襲擊，此類防護主要通過架設(shè)避雷。泮子山臺站從電視臺接入一段外部供電路由，為防止對架空電力線路和埋地未經(jīng)屏蔽保護的電纜遭受雷擊的破壞，需要在設(shè)計和施工時做好屏蔽措施、接地保護、等電位連接，電源防雷等的保護措施。避雷器連接示意圖如圖1所示。

圖1 避雷器連接示意圖

2.設(shè)備信號鏈路的保護與防范

一般通過傳輸鏈路將信號源引接至監(jiān)視系統(tǒng)的自動化，在發(fā)生雷電時，其產(chǎn)生的電磁場會在信號數(shù)據(jù)線和光纜中發(fā)生過電壓，從而會傳輸至設(shè)備機房造成室內(nèi)設(shè)備低壓電子部分的損害。針對該模塊主要從室外和室內(nèi)引入的線路進行保護隔離；將金屬帶電的物體通過SPD 接地為防止互耦電位差發(fā)生閃絡(luò)及事故擴大，等電位連接可以進行電流分流和高電壓差的消除。本雷達站由于配電線路長，因此設(shè)計時，電力線采用鎧裝纜埋地穿管引入，所有穿越防雷區(qū)的鐵管在入戶處進行可靠的等電位連接。

二、雷達站的防雷設(shè)計和實施方法

根據(jù)防雷國標(biāo)規(guī)范和民航行業(yè)規(guī)范要求，防雷系統(tǒng)分為直擊雷保護和感應(yīng)雷保護，結(jié)合泮子山雷達站設(shè)施組成、性能特點和泮子山高地附件構(gòu)筑物的特征，對雷達站防雷設(shè)計和實施方法進行分析探討。

1.直擊雷的防護措施

1.1 天線的防雷保護實施

泮子山雷達站的天線塔為最高建筑（45米），主要主要架設(shè)在塔頂部位，在塔頂架設(shè)避雷針，力求設(shè)計合理，從而可對直擊雷進行很好的保護效果；如果想保證天線塔完全不受直擊雷在實際操作施工時是不現(xiàn)實的，因此，一般按照99.90%的概率覆蓋設(shè)計；為了在實際使用中達到有效的保護效果，必須要求在初步設(shè)計中對避雷針的防護范圍和高度設(shè)計的合理性進行數(shù)據(jù)采樣和評估分析。避雷針防護示意圖如圖2所示。

圖2 避雷針防護示意圖

1.2 輸入輸出電線、線纜的防雷保護與實施

泮子山雷達站設(shè)備機房在二樓，在機房房頂對稱方向鋪設(shè)避雷網(wǎng)，屋頂周圍女兒墻采用圓鋼鋪避雷帶。 在拐彎處增設(shè)一條銅帶為雷電流專用引下線接入地下，從而保證大電流發(fā)生時可以快速的泄入地面。雷達機房利用樓體主筋進行作為雷電流的專業(yè)引下線，沿機房四周每隔18米，以95mm2入地線接入人工地網(wǎng)。從而形成完整的雷電流引下通道。

2.感應(yīng)雷的防護措施

2.1 供電系統(tǒng)的防雷保護與實施

泮子山雷達站采用雙路市電供電，同時配有UPS和油機提供可靠的空管二級保障用電。通常采用三級防雷保護；市電控制柜輸入部分選高性能避雷器為一級防護，在UPS端增設(shè)防雷過壓保護器為二級防護，在機房內(nèi)重要設(shè)備端安裝防浪涌過壓保護器為三級防護。通過三級防護設(shè)置，保證供電設(shè)備在雷電期間不至中斷，從而影響運行安全。SPD保護連接示意圖如圖3所示。

圖3 SPD保護連接示意圖

2.2 雷達站信息傳輸網(wǎng)的防雷保護實施

針對電子信息設(shè)備受到的不同干擾均采用屏蔽線纜，線纜屏蔽的有效性可很好的降低同等瞬變電磁環(huán)境中的耦合信號，將所有信息傳輸網(wǎng)線纜均做等電位處理。室內(nèi)信號線沿橋架和金屬線槽分開敷設(shè)，并做好電氣連接和相關(guān)保護措施。

2.3 雷電站機房等電位連接保護及實施

雷達機房內(nèi)安置有總接地匯流板和分接地匯流板，使用規(guī)格不低于25*3m的銅排或多股銅纜熱焊端接，房內(nèi)等電位連接使用M網(wǎng)方法，各種接地均以最短距離連接至等電位連接帶上，從而可防止電勢差對設(shè)備的損壞。

2.4 雷達天饋和低頻信號的防雷設(shè)計及實施

二次雷達屬于大功率設(shè)備，和、差等的射頻饋線較長，通過在塔內(nèi)進行屏蔽金屬線，對對傳輸?shù)奈⒉ㄦ溌吩趦啥思釉O(shè)避雷器，其他弱電信號除屏蔽外還接入匹配的SPD裝置。

2.5 接地裝置的測試

通過測試和維護反饋，雷達站的防雷設(shè)計系統(tǒng)是合理的，選用的防雷設(shè)備和材料是可靠的，綜合的性價比是最高的，實施的結(jié)果是有效的可行的。地阻測試記錄如表1所示。

表1 地阻測試記錄

三、結(jié)束語

防雷設(shè)計和性能測試完成后不是工作的終結(jié)，而是臺站防雷工作的開始，隨著使用的周期和自然環(huán)境的變化后續(xù)對防雷系統(tǒng)會產(chǎn)生重要影響，因此還應(yīng)由專業(yè)資質(zhì)的單位進行定期檢測維護，對標(biāo)防雷國標(biāo)進行評估和改進。在平時運行中，機務(wù)員還應(yīng)做好日常檢查，特別是雷雨季節(jié)的專項檢查和防護，做到安全關(guān)口前移，為設(shè)備可靠運行做好安全保障。