雷達站防雷接地綜合設計及實施探討

民航青海空管分局 張得力

雷電是一種規模性靜電放電的自然現象，根據其產生的破壞影響分為電磁效應、電效應，熱效應等。雷擊電磁脈沖式伴隨雷電流發生的輻射電磁場。當此種雷電在雷達站周邊發生時，它的脈沖會通過感應導入供電模塊和傳輸鏈路形成感應電流，它的動能對設備會造成損害，產生的高壓會導致雷達系統失效宕機。青海空管泮子山雷達站于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，電磁環境復雜，地勢較高，雷達塔高45米，很容易受到雷達襲擊；而青海空管監視手段匱乏，雷達數量少，除了調撥的移動雷達外，僅有此一部二次雷達設備，因此對此臺站的防雷保護和性能檢測非常關鍵和重要。

一、雷達站系統防雷工程

由主機房、供電系統、天線塔等組成泮子山雷達站設施。施工圖設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備機房，這樣有利于高頻饋線長度的減小。

1.設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屏蔽保護的電纜遭受雷擊的破壞，需要在設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視系統的自動化，在發生雷電時，其產生的電磁場會在信號數據線和光纜中發生過電壓，從而會傳輸至設備機房造成室內設備低壓電子部分的損害。針對該模塊主要從室外和室內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生閃絡及事故擴大，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，因此設計時，電力線采用鎧裝纜埋地穿管引入，所有穿越防雷區的鐵管在入戶處進行可靠的等電位連接。

二、雷達站的防雷設計和實施方法

根據防雷國標規范和民航行業規范要求，防雷系統分為直擊雷保護和感應雷保護，結合泮子山雷達站設施組成、性能特點和泮子山高地附件構筑物的特征，對雷達站防雷設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），主要主要架設在塔頂部位，在塔頂架設避雷針，力求設計合理，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實的，因此，一般按照99.90%的概率覆蓋設計；為了在實際使用中達到有效的保護效果，必須要求在初步設計中對避雷針的防護范圍和高度設計的合理性進行數據采樣和評估分析。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

泮子山雷達站設備機房在二樓，在機房房頂對稱方向鋪設避雷網，屋頂周圍女兒墻采用圓鋼鋪避雷帶。 在拐彎處增設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引下線，沿機房四周每隔18米，以95mm2入地線接入人工地網。從而形成完整的雷電流引下通道。

2.感應雷的防護措施

2.1 供電系統的防雷保護與實施

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端增設防雷過壓保護器為二級防護，在機房內重要設備端安裝防浪涌過壓保護器為三級防護。通過三級防護設置，保證供電設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 雷達站信息傳輸網的防雷保護實施

針對電子信息設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境中的耦合信號，將所有信息傳輸網線纜均做等電位處理。室內信號線沿橋架和金屬線槽分開敷設，并做好電氣連接和相關保護措施。

2.3 雷電站機房等電位連接保護及實施

雷達機房內安置有總接地匯流板和分接地匯流板，使用規格不低于25*3m的銅排或多股銅纜熱焊端接，房內等電位連接使用M網方法，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備的損壞。

2.4 雷達天饋和低頻信號的防雷設計及實施

二次雷達屬于大功率設備，和、差等的射頻饋線較長，通過在塔內進行屏蔽金屬線，對對傳輸的微波鏈路在兩端加設避雷器，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，雷達站的防雷設計系統是合理的，選用的防雷設備和材料是可靠的，綜合的性價比是最高的，實施的結果是有效的可行的。地阻測試記錄如表1所示。

表1 地阻測試記錄

三、結束語

防雷設計和性能測試完成后不是工作的終結，而是臺站防雷工作的開始，隨著使用的周期和自然環境的變化后續對防雷系統會產生重要影響，因此還應由專業資質的單位進行定期檢測維護，對標防雷國標進行評估和改進。在平時運行中，機務員還應做好日常檢查，特別是雷雨季節的專項檢查和防護，做到安全關口前移，為設備可靠運行做好安全保障。