淺析航標設備的防雷技術

摘 要：航標是重要的水上助航標志。夏季，航標所面臨的自然危險主要是雷擊。為確保航標設備安全，一般大型航標都配有專門的防雷設施。本文中筆者結合多年從事航標管理的工作經驗和專業的防雷知識，對航標防雷設備配置中的一些實際問題進行探討，得出了航標防雷設備配置方法。并通過實例驗證論證結果。

Abstract:Water is an important navigation aids to navigation marks. Summer, beacon of natural hazards faced by mainly lightning. To ensure the safety of navigation equipment, the general large-scale buoy is equipped with a special lightning protection facilities. The author in this article combines navigation for many years engaged in the work of management experience and professional knowledge of lightning protection, lightning protection equipment for the aids to navigation in a number of practical issues to discuss, come to the navigation method of lightning protection equipment. And the results of an example proof.

關鍵詞：航標 防雷 接地

Key words:Aids to navigation; mine; grounding

作者簡介：丁官權,男,漢,1956年11月,湖北省隨州市人，學歷：大專 研究方向：航政管理 職稱：助理工程師 單位：天津海事局大連航標處

【中圖分類號】TP 【文獻標識碼】A 【文章編號】1004-7069（2009）-06-0118-02

一、引言

航標設備的防雷與接地，應從工程設計階段就應加以考慮，根據當地地區雷電活動的強弱、地形地貌特點及土壤電阻率高低等情況，通過技術經濟比較，采取切實有效的防雷方案和措施，以確保機器設備不遭雷電損壞。

雷電的危害是有目共睹的，然而，結合航標系統來講，燈塔、機房、建筑物、發射天線等，有相當一部分是前蘇聯、日本建造的。這些設備建筑物的防雷接地有一定的局限性，一些技術人員可能對這些機器設備的防雷接地保護認識不足，以致造成曾經的雷害事故。因此，有必要探討航標設備的防雷接地問題。

二、雷電的屬性與地線的選用

1.雷電具有尖端放電的特性，這一地域的制高點，如：山頭、天線塔、建筑物，海平面的突出處等。

2.航標設置點，因航海、導航、助航的需要，大多建造在海島、海邊的甲角、海岸的凸出處、半島等處。

3.地線選用。不同的金屬材質、粗細、其導電性、電阻值是不同的。金銀的導電性、電阻值不容質疑，其導電性能好，但價格昂貴[1]。那么，怎樣才能選到既經濟又適用的金屬材料作地線呢？合格的接地線應該是用優質導體銅材料制作，線徑符合要求。一要根據設備的等級大?。欢Y合當地地區雷電活動的強弱和土壤地阻率高低的情況；三要通過技術與經濟的比較。目前銅帶、裸銅線或鍍鋅偏鋼，這三種材料被廣泛選用，為地線首選材料。

三、機器設備的防雷與建筑物的防雷

航標設備、電子設備的防雷離不開建筑物的防雷。按照國家最新的標準GB50057-94, 對建筑物與設備的防雷接地應采用“等電位連接”，而不是傳統上分別做獨立的接地網[2]。所謂“等電位連接”，就是把建筑物本身和其內外各種導電物用導體焊接起來，以保證等電位。由于雷電流峰值非常大，流經之處都立即升至很高的電位（相對大地而言），因此，對附近尚處在大地電位的機器設備、電子設備和人產生旁側閃爍，容易發生設備和人身事故，采用“等電位連接”可大大分散雷電流，并削弱了建筑物內所有設備所受到的脈沖電磁場沖擊幅，因為接地體是分布在地下四周的鋼筋混凝土基礎，可形成均勻分布的均壓網，與大地接觸面廣，接地電阻低且又穩定，所以“等電位連接”是防雷的關鍵措施之一[3]。

四、建筑物的防雷

建筑物本身的防雷裝置是建筑物內機器設備、電器設備及系統防雷的第一道屏障。因此，建筑物本身的防雷性能直接影響到內部的機器設備的防雷，這一點非常重要，所以必須首先重視建筑物本身的防雷。

現在建筑物防雷主要由頂部避雷帶、網狀接閃器，建筑物的梁、柱、樓板和四周墻體內的主鋼筋作引下線，利用地下鋼筋混凝土基礎作為接線體。在建筑物設計和施工時就要考慮到，作為網狀接閃器、引下線和接地體的鋼筋網絡之間的電氣連接，使之成為較理想的“法拉第籠”式避雷器。防雷網與建筑物鋼筋混凝土相結合，已成為國內外公認的既經濟又實用的防雷方式。因此在設計施工時，應預留出各層樓板、梁、柱內的鋼筋焊出接頭，以便于與室內外接地線相連。

五、室外設備的防雷

航標管理站的有些導航設備是安裝在室外的，如電霧號、雷達應達器、燈塔、電子發射天線等。為了防止直擊雷，根據室外設備需要，應安裝一支或多支避雷針，計算其保護范圍以達到保護所有設備要求為原則[4]。對室外發射天線、燈塔可專設獨立的高出燈塔、天線塔一米以上的避雷針，室外做一接地網，所有設備的接地引線都與該接地體焊接，以保證等電位。

六、室內機器設備的防雷

室內各種機器設備應設專用地線，將每臺機器設備用螺栓或導體焊接相連，以保證接觸良好，形成一個整體，與室外接地網形成一個完整的接地網。設備基座、金屬導線管、柜角腿等，不可作為接地線使用。

計算機、自動化電子設備的防雷接地，應與大樓（建筑物）主鋼筋預留的引下線相連，以形成電子設備的第一道保護屏障。如AIS、GPS的信號是通過信號電纜與室外的發射天線塔相連，因此，信號電纜的外皮必須做好接地，并與大樓、室外接地網連接起來，形成等電位，同時可以加裝避雷器。對于室內的各種機器設備，自動化電子設備，最重要的就是將各個獨立的接地網連成一個共用接地系統，其它如分開、獨立、專用等接地方案都是不妥的，也沒有實際意義[5]。對于所有室內的機器設備，還應采取逐級防雷保護措施，首先要做好建筑物和電源的防雷接地，其次在機房和各設備端口安裝相應的避雷器才能真正起到防止雷電波的侵入和損害。

七、防雷設備設計、安裝實例

1997年夏季，一聲沉悶雷聲之后，沿燈塔高壓線路居住的大地村幾十家農戶的家用電器被損壞，南大圈燈塔變壓器亦被燒壞，低壓配電柜多處損壞。自從這一事故發生后，我便深深感到預防雷擊的重要性，因為解決防雷擊可以保護國家財產。所以我加快了這方面知識的學習和探研。此后，我帶著自己研制的低壓配電柜防雷接地的地線設計和方案，請示領導同意后，從物資站領到Φ16cm的祼銅線38米（為主線），和一塊銅板（30cm×20cm×0.3cm）。首先，將銅線截成2m 、3m、4 m、5 m長的四根線段（為次線）。其次在主線的一端焊接上銅板。再其次，在主線上每間隔5米的距離成“十字形”依次焊接（2m 、3m、4 m、5 m）次線。整條地線成如下形狀。（如圖）

焊點采用氣焊跑光技術，以降低阻值。然后成地線圖形挖60公分深，30公分寬的溝，用細爐渣拌入30%（自燒）木炭作填料物。①用填料物鋪底10公分。②下入地線。③再填入填料物10公分。④澆適量的水。⑤填粘土20公分。⑥全部回填后，將主線的另一端與低壓配電柜相連接。⑦測試地阻值為3歐姆。

用填料物與粘土的作用：①爐渣、木炭有吸濕保潤的作用。②有延緩腐蝕銅線的作用。③粘土起保濕與地面粘合作用。實踐證明，防雷效果良好。

實際考評：①取材廣泛、容易、經濟實用。②實用于高山、島嶼地質少土的各站點。③制作簡單，方便群眾參與制作。

2000年，我又在低壓輸入配電柜線路中并接了避雷器。還利用機房改造之機，將所有機器設備實現了等電位連接，使低壓配電柜又多了兩道避雷保護的屏障，解決了雷電的損害和危害。實踐證明：近十年來，大窯灣航標管理站南大圈燈塔再也沒有遭受雷電損害。

八、總結

航標設施的防雷工作，應依據現代防雷的觀點，根據航標設施所處地理位置、氣象條件、土壤、環境、設備配置情況和防雷要求，合理選擇防雷器材，系統設計和施工，達到防雷減災的目的，使航標設施能更好地、更有效地提供助航服務。

參考文獻：

[1]鹿繼續, 羅頂瑞, 朱兆華.《電工安全技術》、化學工業出版社, 2006

[2]GB 50057-1994建筑物防雷設計規范[S], 1994 .

[3]GB 50303-2002建筑電氣工程施工質量驗收規范[S], 2002 .

[4]頂逢晟. 中波發射臺防雷避雷探索. 電波與天線技術

[5]王鍵, 張慧書. 電子系統的避雷設計、電訊技術, 2007年10月