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肇庆多普勒天气雷达综合防雷安全措施研究

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钟震美梁裕昌刘康潘仕虎

摘要：文章主要针对多普勒天气雷达系统进行分析，针对肇庆市新一代天气雷达站实际情况确定防雷的类别以及防雷等级。同时针对肇庆雷达系统的塔楼、供电系统以及机房等提出综合防雷措施，希望能够保证多普勒天气雷达系统的正常运行。关键词：多普勒天气雷达；综合防雷；安全措施

肇庆作为我国南方城市，属于我国的低炜度地区，导致肇庆地区的自然条件复杂，也是我国雷电气象的重灾区，每年雷电发生日超过1/4的时间，在90天以上，属强雷区。面对这种问题，在广东省气象局以及相关部门安全发展理念的引导下，也开始抓责任落实。另外在多普勒天气雷达系统的应用中，也必须注重其防雷。尤其是在当前防雷技术不断发展与完善的情况下，通过综合防雷安全措施能够为多普勒防雷系统的安全运行提供保障。

1 多普勒天气雷达系统概述

1.1 多普勒天气雷达

多普勒天气雷达作为一种探测工具，利用主动遥感能够对各种天气发生的内在因素进行监测，包括云、雨雪以及强对流天气等。多普勒天气雷达的正常应用是基于多普勒效应的，利用这一原理对天气气象散射体相对于雷达的速度进行测定，通过测定能够得出大气风场以及气流速度等数据，通过各项数据来反映或推测出天气状况[1]。

1.2 新一代多普勒天气雷达系统应用的重要意义

目前世界上大部分的气象系统均采用新一代的多普勒雷达系统，号称“超级千里眼”的多普勒雷达也是目前世界上最先进的雷达系统。与传统天气雷达相比，多普勒天气雷达的产品信息多达72种，甚至能够监测对流云层的生成、变化以及速度，对于气象部门的天气预报而言，精确度和预测准确度也会进一步提高。在20世纪90年代美国就开始在国内甚至在全球内设置了 165台NEXRDA，这一雷达系统就是基于多普勒信号处理技术，作为目前世界上最先进以及最准确的天气雷达系统，在各种重大灾害性天气的监测和预报中具有很好的作用和能力，对于强灾害性天气的预报准确度高达90%。我国在20世纪末才开始应用多普勒天气雷达系统，对于我国气象水平的发展具有重要意义，不仅能够提高我国气象监测水平，而且对于未来天气雷达系统的发展也具有指导意义[2]。

2防雷分类与防雷等级确定

2.1 防雷分类

在对广东省平均雷暴日的分析中发现，近10年肇庆的平均雷暴日在每年92天左右，按照我国《建筑物防雷设计规范GB5005—2000》这一强制性国标要求，肇庆属于强雷区，因此在进行防雷措施以及多普勒雷达系统建设中需要按照第二类防雷建筑物的标准进行建设。

2.2 多普勒天气雷达站电子信息系统防雷等级划分

根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343—2012的规定，雷达站属于雷电防护等级为B级，因此，肇庆多普勒天气雷达站的电子信息系统防雷等级为B级。

3 多普勒天气雷达系统综合防雷措施

3.1 塔雷直击雷防雷措施

按照《新一代天气雷达站防雷设计规范QX2—2000》中的规定，需要在多普勒天气雷达系统的雷达天线基座的平台中安装相应的避雷针或者避雷线来进行接闪防雷，一般安装数量在两个以上。避雷针的高度也需要根据多普勒天气雷达系统的实际情况进行确定，通过滚球法来进行计算。如图1所示，在肇庆多普勒天气雷达系统的雷达塔楼顶层中布置4根专用的避雷针，同时确定避雷针和雷电天线罩之间的距离为3 m。随着发展的进行，人们在防雷设计中也进一步追求可靠性，希望在防雷的同时不影响雷达电波的传输，因此采用玻璃钢材料作为避雷针安装的支撑柱。按照国标《建筑物防雷设计规范GB5005—2000》中的要求，避雷针和被保护物之间还需要具有一定的距离，若采用图1所示的避雷针安装方式，避雷针最低点距离天线罩顶端的安全距离应该确定为3 m，同时塔楼天面平台栏杆上还必须做好可靠防雷接地[3]。

3.2 地网防雷

在防雷技术当中，接地防雷是重要的防雷措施之一，也是最重要的防雷技术，能够很好地应对感应雷、直击雷以及其他形式的雷，通过地网接地能够将各种形式的雷电引入大地。对于地网防雷而言，地网等接地装置能够把雷云中的电荷接引，并将其散逸到大地中去，从而能够和大地中的异种电荷中和。因此在进行避雷以及可靠防雷中，需要确定合理并且良好的接地装置[4]。

在多普勒天气雷达系统中可以通过布置相应的地网来进行接地防雷。在多普勒天气雷达系统外3 m处的地方设置如图2所示的一圈人工接地网。同时使用热浸镀锌扁钢将其和塔楼基础钢筋进行有效连接，在其中增加相应的垂直接地体，提高避雷防雷效率。另外，还应该在垂直接地体的下方灌注长效降阻剂。在进行防雷中还必须要考虑安全因素，防止跨步电压对人体造成的伤害，因此在地网的埋设中需要深埋，至少1 m，另外，在上部应该铺设沥青涂层。

3.3 屏蔽防雷设计

为保证肇庆多普勒天气雷达系统的正常运行，必须要进行屏蔽防雷设计来避免雷击电磁脉冲的干扰。因此，对于肇庆多普勒天气雷达系统中的电力线、信号线以及光缆等均需要敷设在金属屏蔽槽的内部，这样能够有效地防止电磁脉冲，但是在屏蔽中还应该避免3种线不能在同一金属屏蔽槽中，需进行分槽铺设，在金属屏蔽槽中还应该预留相应接地端子。在多普勒天气雷达系统的机房以及控制室中也需要进

行防雷，通过对机房内外墙及机房内的柱子均进行挂金属网能够起到防雷和屏蔽的作用，金属门和金属网具有一定的规格，网孔不应该大于100 mm×lOO mm，所有屏蔽的金属门和金属网均须可靠接地。另外，在业务楼机房中还应该设置相应的均压环，同时还应该用于多普勒天气雷达系统中各设备和金属支架相连来接地防雷。

3.4 供电系统防雷设计

肇庆多普勒天气雷达站在进行雷电防护中应该安装3级浪涌保护器（Surge Protection Device，SPD）进行防雷保护。在供電系统的总配电柜与分配电盘上预留一定的空间，来安装3级SPD，通过SPD来实现电涌保护。为实现防雷保护在SPD连接中导线必须短并且必须尽可能直。一般SPD连接导线采用BV16型线缆，总长度应该低于0.5 m。另外，为保证SPD的功能实现，还应该尽可能避免SPD中线路老化问题，避免短路问题的发生，可以在SPD线路中安装过电压保护器件。随着SPD的发展与完善，目前配有劣化显示功能的高端SPD也被发明应用。

3.5 机房接地引下线的设计

肇庆多普勒天气雷达系统机房的设备接地引下线与雷达塔楼的防雷引下线分开单独连接到接地网上，接地引下线采用75 mm2的裸铜线。为确保引下线不受雷击电池脉冲感应到，接地引下线全程用金属钢管进行屏蔽，金属钢管至少两点接地。为避免裸铜线与屏蔽钢管有接触，裸铜线需先套PVC管后再套金属屏蔽钢管[5]。

4 结语

代多普勒雷达系统的发明与应用能够对灾害天气进行探测和预警，因此，多普勒雷达系统防雷效果的优劣也直接影响着天气预测能力和准确度。因此，在当前多普勒天气雷达系统的建设中，必须要考虑防雷设计，对于塔楼进行防雷的基础上，还应该对供电系统进行防雷设计，另外，作为功能实现的最主要部分还必须对线路进行防雷，最后对于多普勒天气雷达系统的机房等也必须进行屏蔽防雷设计，保证多普勒天气雷达系统的正常运行。

[参考文献]

[1]颜涛.高山雷达站的防雷改造经验浅析[J].信息通信，2017（11）：264-265.

[2]敖进华，梁国锋，黄文强.海堤上地波雷达防雷技术设计与应用[J].气象科技，2017（5）：902-906.

[3]韩春光.新疆石河子天气雷达防雷设计分析[A].中国气象学会第34届中国气象学会年会S19雷电物理和防雷新技术——第十五届防雷减灾论坛论文集[C].郑州：中国气象学会，2017：7.

[4]李超.移动气象台的防雷技术及安防对策探究[J].黑龙江科学，2017（18）：56-57.

[5]李舟鑫，邱娅，韦仕丽，等.望谟县X波段天气雷达防雷要点[J]贵州气象，2017（3）：75-77.

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