黃南州新一代天氣雷達防災減災業務用房防雷工程設計的探討

祁海霞 王海濤

摘要：雷電是發生于大氣中的瞬時高電壓、大電流、強電磁輻射和長距離放電現象。伴隨著雷電產生的雷擊電磁脈沖和靜電感應對電子設備將產生很大的破壞性。新一代天氣雷達業務用房內裝設雷達遠程監控平臺（含雷達機柜）、配電間、雷達重要設備庫房、電梯樓梯、風井電井、氣象防災指揮中心（含遠程氣象應急監測平臺），信息機房等電子設備，一旦被雷電擊中，損失比較嚴重，因此，做好雷達站的雷電防護工作十分重要。

關鍵詞：雷達;防雷;工程設計

引言：

雷電是自然界的十大災害之一，其危害是相當的巨大。遭受雷電的影響是多方面的，既有直接雷擊，又有從電源線路、信號線路等侵入的雷電電磁脈沖，還有在建筑物鄰近落雷形成的電磁場感應，以及接閃器接閃后由接地裝置引起的地電位反擊。由于新一代天氣雷達防災減災業務用房設備比較貴重，微電子設施較多，具有靈敏度高、耐壓低的特點，加之所在周圍空曠通過交流電力線、天線系統及其它各種進出站的纜線引入雷電的途徑多，遭受雷擊損毀的可能性極高。因此，本文對新一代天氣雷達防災減災業務用房的防雷工程設計方案進行討論，防患于未然。

1、概況

黃南州同仁縣具典型高原大陸性氣候特征，冬季寒冷，夏季涼爽，年平均氣溫5.2℃，歷年極端最高氣溫為32℃，極端最低氣溫-19.8℃，年平均降水量425.7毫米，無霜期約61～150天，年平均日照2413.1～2634.9小時，標準凍土深度0.94米。30年最大雷暴日數61 天，地閃監測網監測的6年平均閃電日數為35.0天，屬高雷暴區。

2、防雷等級

2.1建筑物防雷類別劃分

根據《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）“附錄一”中的規定，黃年預計雷擊次數應按下式來確定：

式中：N—建筑物年平均預計雷擊次數（次/a）;

K—校正系數，取1（一般情況）;

—建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度（次/km2·a）;

Td為年平均雷暴日數，同仁縣30年人工觀測年平均雷暴日數為40.5d/a，地閃監測網監測的6年年平均閃電日數為35.0d，考慮到閃電監測網監測年限較短，且青海省閃電監測網未能全部覆蓋同仁縣，因此計算中年平均雷暴日數選取人工觀測30年的40.5。

0.1 （次/km2·a）

Ae—與建筑物截收相同的雷擊次數的等效面積（km2），

由于黃南州新一代天氣雷達防災減災業務用房的相對高度小于100米，因此按下式計算：

10-6

其中：L、W、H分別為建筑物的長48.8m，寬 15.8 m，高 27.45 米、

黃南新一代天氣雷達站防災減災業務用房年預計雷擊次數為：

（次/a）

根據《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）第三部分第4款第3條規定該建筑物劃分為第三類防雷建筑物。

2.2建筑物電子信息系統雷電防雷等級劃分。

按防雷裝置的攔截效率確定雷電防護等級。電子信息系統雷電防護等級應按防雷裝置攔截效率E 確定，并應符合下列規定：

（1）當E 大于0. 98 時，定為A 級;

（2）當E 大于0.90小于或等于0. 98 時，定為B 級;

（3）當E 大于0.80 小于或等于0. 90 時，定為C 級;

（4）當E 小于或等于0.80 時，定為D 級。

該建筑物電子信息系統防雷裝置攔截效率 ?E = l-N/N c=0.8599

經計算與分析，該建筑物信息系統的雷擊電磁脈沖防護分級為C級，宜在低壓系統中采用二級SPD防護。

3、防雷與接地

3.1.防雷

1）根據GB50057-2010防雷等級劃分規定，本工程屬三類建筑物。

2）避雷帶采用Ф12的鍍鋅圓鋼，利用混凝土柱和剪刀墻拐角處暗柱主筋作引下線。屋面上的所有金屬構件，均應與屋面上的防雷裝置做良好可靠的電氣連接并引至引下線。要求建筑物基礎內主筋，地梁主筋應可靠焊接連通基礎接地網。

3.1.接地與安全

1）本工程防雷接地、電氣設備保護接地、消防控制室、通信機房、計算機房、防靜電接地等共用統一的接地裝置，接地電阻不大于1.0?。

2）接地極：接地極為建筑物基礎鋼筋和地梁上下兩層鋼筋中的主筋通長焊接成電氣通路作接地體形成基礎接地網，并連接室外人工接地裝置組成;

3）垂直敷設的金屬管道及金屬物的底端及頂端應與防雷裝置連接;

4）室內墻上水平接地體距地0.2m明敷，過門處埋地暗敷;

5）凡正常不帶電，而當絕緣破壞有可能呈現電壓的一切電氣設備金屬外殼均應可靠接地;

6）本工程設總等電位聯結端子，總等電位聯結采用等電位卡子連接。工作接地共用建筑物基礎底板上下兩層鋼筋每三米焊成網格，并用40×4鍍鋅扁鋼引至室外接地極，接地極為聯合接地極，要求接地電阻R≤1歐。

7）弱電系統進線箱內設置電涌保護器（SPD）。

4、供電系統

本工程電源由單位原有配電室低壓側接引，三相四線220/380V;采用放射式與樹干式相結合的配電方式，最配電負荷采用放射式配電。本工程低壓配電系統采用TN-C-S系統。

4.3弱電系統

本工程弱電設施由電話系統、監控系統、網絡系統和區域火災自動報警系統組成。

4.4 ?等電位連接的設計

根據《建筑物防雷設計規范》第六章 防雷擊電磁脈沖：第三節 屏蔽、接地和等電位連接的要求：第6.3.4條規定，所有進入建筑物的外來導電物均應在LPZ0A區或LPZ0B區與LPZ1區的界面處做等電位連接;信息系統的的各種箱體、殼體、機架等金屬組件應建立一等電位連接網絡，并與建筑物的共用接地系統連接。內部金屬裝置與等電位連接帶之間的連接導體采用銅材時，最小截面積為6mm2，采用鋁材時，最小截面積為10mm2，采用鐵時，最小截面積為16mm2;銅或鍍鋅鋼等電位帶的截面積不應小50mm2。

4.5接地方式與接地裝置

利用建筑物基礎作接地極，將基礎內主筋沿建筑物外圈焊接成環形，并將主軸線上的基礎梁主筋相互焊接構成閉合通路的基礎接地體。電氣豎井內，從底部至頂端，明敷一根鍍鋅扁鋼做為接地干線。雷達業務用房建成后，必須使接地電阻值符合規范要求，根據 《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）和《新一代天氣雷達站防雷技術規范》（QX2-2000）要求，采用以自然接地網為主，人工輔助地網為輔的聯合地網方式，接地電阻值降至1Ω以下。

參考文獻

[1]《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）

[2]《新一代天氣雷達站防雷技術規范》（QX/T 2-2016）

[3]《運行中電涌保護器檢測技術規范》（QX/T 86-2007）

[4]《接地裝置特性參數測量導則》（DL/T 475-2006）

[5]《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB 50343-2012）

[6]《民用建筑電氣設計規范》（QX/T 331-2016）

[7]《電子計算機機房設計規范》（GB50174-93）

作者簡介：祁海霞（1977-），女，漢族，青海湟中人，本科學歷，副高級工程師，從事防雷工作。