海堤上地波雷达的防雷措施探讨

2018-11-29唐武得彭振辉

科技与创新 2018年11期

唐武得，彭振辉

（广东普天防雷检测有限责任公司，广东广州 510665）

1 地波雷达防雷的必要性

地波雷达大部分都安装在空旷的海堤或海岸边，其周围无高大建筑物。发射天线和接收天线都有一定的高度，加上其本身又是良好的导体，所以，很容易在雷雨天气遭受雷击，造成严重的破坏。据历史气象观测资料统计显示，该海岛为多雷区，近年岛上建筑物和地波雷达曾遭受过雷击。为了保证人员安全，保障地波雷达的正常运行，做好其雷电防护措施是势在必行的。

2 防雷措施探讨

根据实际的地波雷达布局和现场的情况看，地波雷达的防雷主要由外部防雷措施、内部防雷措施和其他防雷措施构成，从而形成了一个综合的防雷系统。

2.1 外部防雷措施

外部防雷措施主要指对直击雷的防护，该海岛海堤上地波雷达是由八组二元八木天线组成的119 m长的线阵，海堤路面宽约4.5 m，天线全部安装在堤岸一侧的高处，最高的发射天线相对地面高度约13 m，根据《建筑物防雷设计规范》（GB 50057—2010）计算，该地波雷达可参照第三类建筑物防雷标准进行设计，但考虑到海岛物质贫乏，地波雷达损坏后短时间内很难维修及更换，因此，本工程参考第二类建筑物防雷标准进行设计。

2.1.1 外部防雷接地

由于海堤被海水包围，周边没有土壤也没有预留接地点，因此，给安装接地体带来了较大的难度，但高盐分的海水具有良好的导电性，所以，可利用海水作为接地体。经过多次试验证明，利用海水作为接地体可行。

2.1.2 防雷引下线

采用-40×4的热镀锌扁钢加接-40×4的扁铜为防雷引下线，这主要是因为海水腐蚀性大，利用电离作用可减少对引下线铜极的腐蚀，同时，也能增加与海水的接触面积，减少接地电阻。防雷引下线每隔17 m设置1段，上端与接闪杆连接。由于海水很深，很难将其插入海底。经查阅资料和试验分析，将其没入水中10 m左右接地就能取得很好的接地效果，本工程防雷引下线没入该海堤历史最低水位为10 m。

2.1.3 接闪杆

由于雷达天线本身属于导体，很容易遭受雷击，因此，需要综合考虑接闪杆的布置。本工程采用8根钢结构避雷针塔作接闪杆，避雷针塔总高30 m，沿海堤面另一侧边缘布置，各避雷针塔之间的距离为17 m，接闪杆杆尖采用市面上购置的提前放电避雷针，其材料规格符合规范要求。按第二类防雷建筑物滚球半径45 m计算，本工程接闪杆保护范围完全符合规范要求，接闪杆下端通过引下线与海水相连。

2.2 内部防雷措施

由于从线路侵入的雷电过电压易损坏地波雷达设备，而UPS、低压变压器等设施不能消除雷电过电压。因此，除了做好外部防雷措施外，还需要做好内部防雷措施。内部防雷措施主要指对感应雷的防护，具体措施包括安装避雷器和浪涌保护器、屏蔽、合理布线、等电位连接、内部防雷接地等。

2.2.1 安装避雷器和浪涌保护器

在市电总配电箱进线处安装I级试验的浪涌保护器，其参数符合规范要求；同时，在雷达稳压器输出端加装一级单相电源避雷器。天线系统中采用最普遍的避雷器有2种，一种是用于各种型号同轴电缆的“窗口同轴避雷器”；另一种是用于明馈线和部分同轴电缆的“保护间隙”，保护间隙又称角式。本工程天线系统采用的是第二种避雷器，型号为WY-F25R，安装在所有的发射、接收天线单元内部以及雷达机柜。

2.2.2 屏蔽

由于海堤不允许挖沟破坏其结构，而地波雷达的雷达机柜到堤坝有许多线缆需要穿过水泥马路，要避免过往车辆或其他设备压坏线缆，在对线缆进行屏蔽的同时还要防止外力损坏线缆。本工程选用上端为合金材质的过路保护板进行保护，在路面加固盖板，盖板使用螺丝钉固定于底板之上，一头用于连接雷达外壳和电缆屏蔽，另一头连接内部防雷接地。

2.2.3 合理布线

尽量做到电源线、通信线、传感器电缆独立走线并间隔一定距离，做到强弱分开，进出分开，减少各线路之间的影响。尽量缩短信号线，使数据采集器与传感器尽可能近，如果引线较长，则可采用套管屏蔽，套管与内部防雷接地连接。

2.2.4 等电位连接

在地波雷达天线布置一侧铺设一段-40×4的扁铜，把海堤上除用作外部防雷的所有金属物，比如线管、金属外壳、线缆保护板等统一用电气连接的方法连接起来（焊接或者其他可靠的导电连接），使其成为一个良好的等电位体。

2.2.5 内部防雷接地

主机、天线和其他附属设备通过铜线进行连接，形成整体，全部通过另外的专用引下线接入大海。内部防雷接地和外部防雷接地，两者共用海水这一接地体，但两者相互独立，在海平面以上都不做等电位连接。

2.3 其他防雷措施

为了更好地保护设备，本工程所使用的插座都采用防雷插座。另外，由于海边大风、高湿、高盐分的气候条件，金属材料很容易被腐蚀，因此，需要在防雷设计上充分考虑这些因素，地波雷达的钢性构件在制作完成之后需要进行热镀锌处理。现场施工进行焊接之后，需要敲掉焊渣，短时间内进行喷射油漆等防腐处理，由于引下线直接没入海中，所以使用一定年限后需要进行更换，地波雷达工作人员要增强防雷意识，对防雷设施进行定期维护。如果条件允许，则可安排一年一次的防雷检测，从而确保人员和设备安全。