新型天氣雷達的防雷電災害策略

朱 輝

江西省吉安市永新縣氣象局 江西 吉安 343400

1.新型天氣雷達防雷電災害策略概述

在現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展和應用速度得到大幅度提升的背景之下，大規(guī)模精密電子設備逐漸在氣象部門中投入使用，精準性比較強的設備實際應用的過程中，可以讓系統(tǒng)的功能性及附加價值得到一定程度提升，那么整個系統(tǒng)在雷電災害的影響之下承受的損失也增大。不管是雷達通訊技術(shù)還是計算機網(wǎng)絡技術(shù)，其核心零部件其實都是大規(guī)模或者是超大規(guī)模集成型電路等微電子元件。這些芯片的體積相對來說比較小、電流準通量僅僅是微安級別，能源消耗量是非常小的，與此同時允許的能量限值也非常低下。它在實際應用過程中展現(xiàn)出的優(yōu)勢十分明顯，但是也容易受到雷電因素的影響。雷電災害不單單是會對微電子器件的運行安全性及穩(wěn)定性造成一定影響，并且因為其本身的能源消耗量實際上是非常低的，靈敏度也比較高，非常微小的電場或者是磁場脈沖就會對其運行穩(wěn)定性造成一定影響，僅僅需要幾十伏的電壓就會讓整個元器件損毀。所以雷電防護在新型天氣雷達實際運行過程中應當?shù)玫匠浞值闹匾暋?/p>

2.雷電的危害

在人類社會進入到芯片時代當中，雷電災害的特征和以往一段時間當中有一定差異性，具體會在下文中所說的幾個方面上有所體現(xiàn)。受災行業(yè)規(guī)模呈現(xiàn)出一種不斷擴大的趨勢，從電力、建筑這兩個傳統(tǒng)行業(yè)當中蔓延到基本上全部的行業(yè)當中。受災空間擴大，由以往的二維空間入侵逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿S空間入侵，從閃點直擊轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g閃點的脈沖電磁場入侵形式。經(jīng)濟損失和危害程度呈現(xiàn)出一種不斷擴大的趨勢，因為設備本身的集成水平是比較高的，遭受到雷擊問題影響的對象就會承受比較大的經(jīng)濟損失，以此為基礎(chǔ)衍生出的間接經(jīng)濟損失及關(guān)聯(lián)影響更是難以估量的。淚在損失的對象一般是集中在電子領(lǐng)域當中；雷電本身其實是沒有任何變化的，而是在科學技術(shù)發(fā)展進程向前推進的過程中，人類社會日常生產(chǎn)生活模式發(fā)生一定變化。

3.雷達的防雷措施

3.1 接閃器

雷達天線接收站一般是放置在鋼質(zhì)支架上或者是建筑物頂層上，雷達天線外部有一個球形非金屬天線罩，一般使用兩條或者是四條高避雷針對其進行保護。為了能夠?qū)⒈芾揍樖艿嚼讚魡栴}影響的幾率控制在一定范圍內(nèi)，將雷擊電磁脈沖因素的影響控制在一定范圍內(nèi)，避雷針的高度就應當控制在一定范圍內(nèi)。因此在沒有特殊因素影響的情況下，可以使用四條等高等間距的獨立避雷針來保護雷達。

為了能夠盡可能減輕避雷針金屬支撐桿對雷達正常工作的影響，避雷針金屬支撐桿在雷達天線仰角零度下邊沿上使用高強度玻璃鋼管替代金屬桿，在其中使用截面積小于50mm2的多條銅線實現(xiàn)接閃器和金屬支撐桿之間的電氣連接。

接閃器中避雷針長度不應當超過1m。金屬支撐桿中使用到的圓柱形鋼材直徑不應當小于20mm，使用到的鋼管直徑不應當小于25mm。避雷針和天線罩之間的水平距離不應當小于3m。為了能夠保證雷擊電流可以迅速的釋放到大地當中，應當將避雷針和建筑物引下線連接起來。除此之外，建筑物屋面上也應當設置避雷帶當成是接閃器來使用，其設置模式和普通民用建筑物之間并沒有任何差異，因此在此不再對其進行分析。

3.2 屏蔽及等電位連接措施

為了能夠盡可能減少雷擊電磁脈沖問題對雷達信號系統(tǒng)的影響，盡可能規(guī)避信號失真這一個問題，屏蔽措施就顯得十分重要。雷達站屏蔽中包含的是傳輸系統(tǒng)屏蔽以及雷達機房中的屏蔽。傳輸系統(tǒng)屏蔽工作進行的過程中，會要求將雷達天線接引到機房的全部傳輸信號線纜當中，以及其它進入到機房當中的線纜，都帶有屏蔽護套或者是敷設在金屬屏蔽線槽當中，雷達機房當中計算機系統(tǒng)中包含發(fā)射機以及接收機等設備，除去需要預防雷擊電磁脈沖問題對機房內(nèi)部信號的干擾之外，還需要規(guī)避機房當中電磁敷設對周邊人身及設備造成的影響，雷達機房及控制室屏蔽工作進行的過程中，下文中所說的幾項工作應當?shù)玫匠浞值闹匾暋?/p>

雷達機房和控制室頂板、地板以及外墻鋼筋應當施行一些加密處理措施，構(gòu)成直徑在一定范圍內(nèi)的鋼筋網(wǎng)。使用金屬板門，窗戶上加裝鋼筋孔網(wǎng)，金屬門和建筑物當中的主鋼筋相互連接起來。是被設備恩和外墻及柱子之間的距離應當控制在1m之內(nèi)，條件受限的情況下，對設備施行一定電磁屏蔽措施。機房綜合布線電纜及其他專業(yè)管線之間的距離，應當可以滿足現(xiàn)行規(guī)章制度中提出的要求。

為了能夠有效控制雷擊引起的電位差對雷達站的影響，需要施行等電位連接措施。雷達機房及控制室內(nèi)金屬設備外殼、進出雷達站金屬管道以及電力電纜外鎧都應當在入口位置上施行等電位連接措施；雷達機房和控制室設備中做防靜電接地以及安全保護接地等措施，各個接地模塊都應當以最短距離和等電位連接端子板相互連接起來。才可以有效控制雷擊電位差對雷達站的影響，從而也就可以讓雷達站實際運行的過程中，將自身的作用充分發(fā)揮出來。

結(jié)語

在我國電子技術(shù)發(fā)展和應用速度得到大幅度提升的背景之下，各種類型級別較高及復雜性較強的設備在氣象臺站中得到應用，設備防雷電保護工作也引起了人們的重視，它是可以將雷擊的損害降到最低水平上，因此也就可以對設備的運行安全性及穩(wěn)定性做出一定保證。