（1、湖北省麻城市气象局 湖北 麻城 438300 2、湖北省黄冈市气象局 湖北 黄冈 438000）
摘要：本文通过对黄冈（麻城）雷达站实际情况的分析，根据综合防雷设计的要求，设计一套完整的防雷方案及相应防雷措施，提高雷达站防御雷击侵害的能力，从而确保雷达站安全可靠地运行。
关键词：天气雷达；防雷设计；雷电防护；
引言
新一代天气雷达对防灾减灾、防汛抗旱、经济社会发展和人民群众生命财产安全服务工作十分重要，雷达站在这种四周无遮蔽的高山环境下，极容易遭遇雷击，麻城又是一个暴雨雷暴天气频繁发生的地区，伴随着雷电产生的雷击电磁脉冲和静电感应对微电子设备将产生很大的破坏性，因此做好防雷措施显得尤为重要。
1.雷达站环境概况
1.1地理环境及气候条件
中国气象局布局的新一代天气雷达候选站址位于大别山区鄂、豫、皖三省交界处的黄冈麻城市康王寨，该处经纬度为115°23′05″E，31°23′37″N，拔海高度1337m，为麻城境内最高处。根据历史资料，鄂东地区是湖北省两个多雷暴区之一。每年7、8月为雷暴出现次数最多、时间最长的月份。
1.2雷达站概况
雷达站由塔楼、配电房组成，塔楼位于山顶，为3层圆形建筑，高24.55m。1楼为雷达机房，雷达发射机、接收机、伺服、网络等核心设备均在雷达机房。天线位于顶层的天线防护罩内。配电房位于距离塔楼100余米的山腰，供电线经由地埋到塔楼。
2、雷达站防雷分类及风险评估
2.1防雷分类
根据《新一代天气雷达站防雷技术规范》（QX2-2000）规定，黄冈市新一代天气雷达站为《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）规定的第二类防雷建筑物，根据《新一代天气雷达站防雷技术规范》（QX2-2000）规定，黄冈市新一代天气雷达站防雷等级为二类。
2.2雷击风险
根据公式确定黄冈市新一代天气雷达站年预计雷击次数。
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式中N：建筑物年预计雷击次数（次/a）；
K：校正系数，取1（一般情况）；
：建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（次/km2·a），
Td为年平均雷暴日数，黄冈市为40.6d/a，
Ng=0.1×40.6=4.06（次/km2·a）
:与建筑物截收相同的雷击次数的等效面积（km2），
由于雷达楼的相对高度小于100米，因此按下式计算：
Ae=[LW+2（L+W* ）+πH(200-H)]×10-6
其中：L、W、H分别为建筑物的长32m，宽8m、高63.4m、
Ae=[LW+2（L+W）*+πH(200-H)]×10-6=0.0349（km2）
黄冈市新一代天气雷达站年预计雷击次数为：
N＝ K×Ng×Ae ＝1×4.06×0.0349＝0.1416（次/a）
3、雷击防护方案
3.1直击雷的防护
根据雷达楼的防雷等级和雷达天线的防雷特殊性，采用避雷针、避雷带和避雷网组成混合接闪器的方式，对雷达楼和雷达设备进行直击雷防护。按照雷达楼天面的直击雷防护要求，在主楼天面安装避雷带，避雷带与避雷网作电气贯通；避雷带和避雷网与作为引下线的主钢筋作电气贯通；雷达天线的直击雷防护采用四支等高分布的避雷针保护，避雷针在雷达天线仰角零度以上的部分采用玻璃钢作为主材料，仰角零度以下部分采用强度更高的镀锌钢管。雷达楼每层利用圈梁焊通作均压环带,均压环与外墙上的所有金属窗(门)、构件、玻璃幕墙铝合金框架金属预埋件等作可靠电气连接，并与防雷引下线焊接。
3.2对雷达楼建筑设计的要求
预留电气接地端子；线缆屏蔽；雷达主机房第一层外部屏蔽；供电线缆的屏蔽；天线至主控机房的线缆和波导管的屏蔽；等电位连接网的设计是防雷的关键，它含括土建和后续施工的方方面面，因此设计要全面，施工要严格。
3.3接地方式与接地装置
黄冈市新一代天气雷达站土壤电阻率为150 Ω·m，雷达建成后，必须使接地电阻值降到最低。接地方式采用等电位连接形式，等电位连接网的设计在前面已经描述，所有设备、线缆屏蔽层和金属管道等就近接至等电位连接网。雷达主机房使用的PE线、直流地、屏蔽地、防静电地和SPD接地就近接至等电位连接网。利用新建雷达楼主楼桩基础作为自然接地体，每个桩通过承台钢筋连接一起形成自然接地网，在新建雷达楼主楼周围设置闭合型人工辅助地网，再与自然接地网中的主接地钢筋连接联合地网。根据《新一代天气雷达站防雷技术规范》（QX2-2000）规定，黄冈市新一代天气雷达站联合地网接地电阻设计值确定为不大于4Ω。
3.4通信传输系统的防护设计
雷达站向外数据传输方式是通过光纤传输，光缆通过地埋方式进入雷达楼，在其终端将金属屏蔽铠和加固钢丝接至等电位连接网。
3.5供电系统的防护设计
（1）在配电房总配电柜的总开关前端安装1台雷电通流量Isn≥100KA（10/350μs），响应时间T≤25ns的电涌保护器，对雷达站所有用电设备进行第一级保护。
（2）在雷达主机房配电箱处，安装1台雷电通流量Isn≥40KA（8/20ns），响应时间T≤25ns的电涌保护器（SPD），对雷达系统进行第二级保护。
（3）在雷达楼各楼层分配电箱处，安装1台雷电通流量Isn≥40KA （8/20μs），响应时间T≤25ns的电涌保护器，对雷达楼除雷达系统外用电设备进行第二级保护。
（4）在雷达楼的机房电源入户空开处及预警系统电源处，各安装1台雷电通流量Isn≥20KA （8/20μs），响应时间T≤25ns的电涌保护器，对第用电设备及预警系统进行第三级保护。
（5）如两避雷器安装距离小于10米，在线路上安装感抗型避雷器。
3.6 视频监控系统的防护设计
在室外监控摄像头上各安装一台LGV视频监控电涌保护器，以保护雷电流对设备的影响，依据摄像头型号，分别选用LGV-2/220、LGV-3/220避雷器。连接线采用10mm2多股铜芯线，地线采用双色线，连接线长度不大于0.5m。每个摄像头单独设计接地网，接地系统采用陈列式地网，接地极采用专用接地极（∠50×50×5镀锌角钢），长度为2米，挖土沟深0.5-0.8米，宽度以方便操作为宜，一般为50厘米，然后将接地极打入地下，接地极间距为6米，然后将－4×40镀锌扁钢水平焊接，所有焊接达到国家规范要求，焊接处进行防锈、防腐处理。接地引下线材料采用－4×40镀锌扁钢，接地引下线应作绝缘处理，地网接地电阻值须小于4?。
4、结语
黄冈（麻城）雷达站由于其独特的地理条件，地处雷暴高发地带，雷达及其配套设备均为易损的高精密电子设备，这给防雷设计带来了很大的挑战，本文针对这一特点，做出一套完整的防雷方案。施工中严把质量，相信会将黄冈（麻城）雷达站的雷击风险和损失降到最低，充分发挥出该雷达的效益。
参考文献：
[1]陈威,朱兵兵,陈斌.电子信息系统的雷电防护研究[J].科技风,2016(03):9-10.
[2]叶明,吴芳华,郭麦,彭筱虹.天气雷达塔楼感应雷防护[J].建筑电气,2010,29(04):33-37.
第一作者简介:徐晓光，（1983-），男，汉族，湖北麻城人，本科助理工程师，从事研究大气物理、气象工作。
论文作者:徐晓光,尹璀
论文发表刊物:《科技研究》2018年8期
论文发表时间:2018/10/23
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