鳳凰山雷達站防雷接地系統(tǒng)設(shè)計及防雷效果分析

摘 要：土壤電阻率高地區(qū)接地裝置的接地電阻難以達到規(guī)范要求，運用等效半球體接地原理，在巖石縫隙內(nèi)打接地極，埋設(shè)垂直接地體，并采用降阻劑壓力灌漿工藝進行降低接地電阻，取得良好降阻效果。經(jīng)多年實踐使用，接地電阻值一直都很穩(wěn)定，使用效果非常好，為高山雷達站接地系統(tǒng)降阻提供了寶貴經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：雷達站；接地；設(shè)計；效果分析

鳳凰山雷達站坐落在遼寧省朝陽市區(qū)東4km處的鳳凰山最高峰上，是一座十三級密檐式實心磚塔，塔高約11.4m。由于鳳凰山的地形地貌特征，雷達站防雷顯得尤為重要，其中接地系統(tǒng)設(shè)計及施工是整個防雷系統(tǒng)中的難點。文章系統(tǒng)地介紹了高山雷達站接地系統(tǒng)設(shè)計、施工方法，通過使用效果檢驗，為高山雷達站接地系統(tǒng)降阻提供了寶貴經(jīng)驗。

1 防雷環(huán)境分析

朝陽市氣候?qū)儆诒睖貛Т箨懶约撅L氣候，由于常年受北部蒙古高原干燥冷空氣的經(jīng)常侵入影響，形成了半干燥半濕潤地區(qū)。在自然氣候和大氣環(huán)流等原因的影響下，雷電活動頻繁，雷擊強度大，朝陽地區(qū)年平均雷暴日數(shù)為27.5天，最多年份達36天，屬多雷區(qū)。

2 地質(zhì)及土壤概況

雷達站的建筑場地表層為150mm左右厚的腐質(zhì)土，下層多為巖石，土壤含水量較低，并且表層土壤電阻率分布不均勻，利用K6470N多功能防雷裝置檢測儀，采用等距測試法，測試地極深度為0.3m，測試地極間距為10m，對項目所在地的土壤電阻率進行測試[1]。具體測試數(shù)據(jù)見表1。

分析表1數(shù)據(jù)，雷達站所處位置的土壤電阻率平均值為4310Ω·m，屬于高土壤電阻率地區(qū)。

3 地網(wǎng)設(shè)計及施工

3.1 設(shè)計思想

由于本工程位于鳳凰山頂，山頂大部分均為巖石，表層土壤較薄，因此，本設(shè)計采用站內(nèi)及站基邊緣巖石縫隙內(nèi)打接地極，埋設(shè)2米長垂直接地體，并采用降阻劑壓力灌漿工藝進行施工的方法對現(xiàn)有接地網(wǎng)進行改善。

3.2 施工方法

利用雷達站建筑物的基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)作為自然接地體，在雷達站基礎(chǔ)地網(wǎng)北側(cè)和東側(cè)做人工補充接地網(wǎng)，并與建筑物基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)焊接連通，使建筑物基礎(chǔ)及雷達站塔樓補充接地網(wǎng)形成一個閉合的均壓帶[2]。

分別在每根垂直地極處挖深為1m，直徑為500mm的圓柱體，將預(yù)制模型（長為1m，直徑為100mm的鐵制圓柱體）放入挖好的深坑內(nèi)，用低電阻率的土壤（如粘土、黑土、田園土等）和成泥狀進行填充，同時將垂直接地極放在預(yù)制模型中間，并在預(yù)制模型與垂直接地極灌注降阻劑，待成型后將預(yù)制模型拔出。

同時在條形地溝內(nèi)鋪設(shè)低電阻率土壤，厚度為100mm，再在上面鋪設(shè)水平地極，水平地極分別與垂直地極焊接，并在焊接處做防腐處理。

最后采用低電阻率土壤分層夯實進行回填。

3.3 注意事項

從安全角度考慮，應(yīng)盡量放在人們走不到或很少走去的地方，避免跨步電壓危害，同時還應(yīng)注意使接地體與金屬物體或電纜之間保持一定距離，如果距離不夠，應(yīng)把它們用金屬連接成電氣通路，以免發(fā)生擊穿[3]。

接地體埋設(shè)深度不小于0.8m，并且回填時在接地體周圍不得填入磚石，焦渣之類的雜物，并且將回填土捶緊、夯實[4]。

4 接地電阻測量

本工程接地裝置的工頻接地電阻值測量利用CA6471多功能防雷裝置檢測儀，采用三極直線法進行測量[5]。三極法的三極是指圖2上的被測接地裝置G，測量用的電壓極P和電流極C[5]。

圖中測量用的電流極C和電壓極P離被測接地裝置G邊緣的距離為dGC=（4～5）D和dGP=（0.5～0.6）dGC，D為被測接地裝置的最大對角線長度，點P可以認為是處在實際的零電位區(qū)內(nèi)。

經(jīng)過現(xiàn)場3個不同方向測量，接地電阻平均值為12.38Ω，能夠達到國家相關(guān)規(guī)范要求。

5 使用效果分析

本套防雷接地系統(tǒng)于2009年建成投產(chǎn)使用，歷經(jīng)6年雷雨季節(jié)考驗，未發(fā)生雷擊事故，并且每年接地系統(tǒng)都經(jīng)專業(yè)防雷測試機構(gòu)進行測試，其工頻接地電阻值一直保持在12Ω左右，比較穩(wěn)定。

6 結(jié)束語

在接地工程中因地制宜地采用合理降阻方案及措施是至關(guān)重要的，設(shè)計要有針對性而不能盲目套用。不能單從技術(shù)理論上考慮，更要從施工及實際運行效果等方面綜合考慮。合理地設(shè)計接地電阻值，采用合適的材料及先進的施工工藝，強調(diào)技術(shù)與經(jīng)濟相結(jié)合[6]。目前，該雷達站每年在雷雨季節(jié)來臨之前都請專業(yè)的防雷接地檢測機構(gòu)進行測試，接地網(wǎng)阻值比較穩(wěn)定，極具推廣和應(yīng)用價值。

參考文獻

[1]李志江，劉文奇，孫麗.防雷設(shè)計中土壤電阻率及其測量[J].遼寧氣象，2001（4）：36-38.

[2]蘇邦禮，崔秉球，吳望平，等.雷電與避雷工程[M].廣州：中山大學出版社，1996：23-24.

[3]李志江，孫麗.自動氣象站雷擊損壞分析及防護措施[J].建筑電氣，2013，191（32）：59-61.

[4]李志江，孫麗.油脂浸出車間防雷防靜電設(shè)計與維護探討[J].硅谷，2014，162（18）：110-112.

[5]GB/T 21431-2008.建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2008.

[6]李志江，孫麗，張黎黎，等.應(yīng)用電解接地系統(tǒng)降低接地電阻的設(shè)計及實踐[J].中國西部科技，2015，135（14）：1-3.

作者簡介：李志江（1972-），男，大學，高級工程師，單位：遼寧省防雷技術(shù)服務(wù)中心，從事的專業(yè)：雷電防護技術(shù)、雷電災(zāi)害預(yù)警及雷電災(zāi)害風險評估。

孫麗，女，高級工程師，單位：遼寧省氣象服務(wù)中心，從事的專業(yè)：專業(yè)氣象預(yù)報與服務(wù)。

張黎黎，工程師，單位：遼寧省防雷技術(shù)服務(wù)中心，從事的專業(yè)：防雷裝置技術(shù)評價、設(shè)計審核與驗收。

李忠嫻，女，工程師，單位：遼寧省防雷技術(shù)服務(wù)中心，從事的專業(yè)：防雷裝置技術(shù)評價、設(shè)計審核與驗收。