xxx机场雷达站防雷工程设计方案

xxx机场雷达站防雷工程设计方案内容摘要：

S 不能影响导航设备的性能，不能产生信号的遮挡或多路径效应。 内部 LPS，主要保持 LPS 部件与金属结构的间隔距离（电气绝缘）和必要等电位连接。 其作用：避免由于雷电流在外部 LPS 或建筑物内其他接地的金属导电部件流动时，导致建筑物内的金属部件产生危险火花和接触电压。 XXX 机场雷达 站防 雷 接 地 工 程设计方案 第 5 页 共 42 页 LPS 防止或减小了实体损害但也增加被雷击的概率，增强了 LEMP 的强度，这是我们不希望的。 但对导航台来讲，天线在室外， LPS 是不可或缺的。 LEMP 防护系统 LEMP 防护系统就是要对剩余的雷电流脉冲和因 LEMP 感应产 生的雷电流形成的浪涌和电磁场的辐射进行防护。 供电线路和信号线路在进入设施的进入点处和屏蔽体之间应提供足够的等电位连接以减小电位差，对带电导体通过 SPD 进行等电位连接。 在进入机房前供电线路应穿金属管埋地，信号线采用多层屏蔽或用光纤。 无论是屏蔽体或等电位连接带（体）都应可靠地与共用接地装置连接，提供顺畅的浪涌泄放通道，完整接地系统就应包括等电位连接和接地装置两部分。 根据导航台所处的环境和设备的特性应全方位进行综合防护 :也就是对雷电流的防护(LPS)和对雷击电磁脉冲 (LEMP)的防护。 在同一层的设备都应 等电位连接成网络，以减小各设备间的电位差，这包括与屏蔽体，线路屏蔽层的等电位连接。 设备的完整的接地系统应包括等电位连接网络、多点接地板和单点接地板并连接到主接地板直至共用接地系统。 SPD 是对带电线路的一种等电位连接方式，应安装在各个防护区的界面处并应使 SPD 之间达到能量匹配。 应把 SPD 做为设备的组成部分（部件），应清楚知道设备对浪涌的耐受电平，以选择匹配的 SPD。 综合雷电防护措施就是综合运用 LPS 和 LEMP 防护系统的各种措施，各种措施各司其责，缺一不可。 XXX 机场雷达 站防 雷 接 地 工 程设计方案 第 6 页 共 42 页 雷电不仅直接损坏设 备，更直接影响到通信网络的正常工作。 再加上随着地球气候的变化，城市热岛效应增加，热幅射源增多，建筑物不断增高和增多，电子、电气设备大量涌现和集中使用，雷击灾害特别是感应雷击灾害带来的危害性也在不断的增加。 防雷减灾正越来越受到重视，国家各部委也相继颁布了相关的标准、规范，我们将依据这些标准、规定，进行防雷工程的设计和施工。 主要的标准、规定如下： GB5005794 《建筑物防雷设计规范》（ 2020 版） 本规范适用于为使建筑物防雷设计因地制宜的采用防雷措施，防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物 、财产损失，做到安全可靠，技术先进，经济合理。 GB5017493 《电子计算机机房设计规范》 本规范适用于陆地上新建、改建和扩建的电子计算机机房的设计，为了使电子计算机机房确保电脑网络系统稳定可靠运行和保障机房安全使用，应符合现行有关标准规范的规定。 GB745087 《电子设备雷击保护导则》 本导则论述了电子设备防雷击保护原则，供从事电子设备设计、生产及使用人员考虑设备质量、成本、人身安全时，将在电子设备上产生的雷电冲击限制到设备容许范围内，以达到 GB3482－ 83《电子设备雷击试 验方法》所规定的技术要求。 本导则适用于与外线相联接的电子设备的雷击保护，对雷电直击设备不能提供保护。 GB5005495 《低压配电设计规范》 本规范适用于新建和扩建工程的交流、工频 500V 以下的低压配电设计。 FAASTD019D 《设施和电子设备的雷电及浪涌防护、接地、等电位连接及屏蔽要求》 本文件是美国国家空域系统（ NAS）在新建、改建、升级、新设备安装等工程中，用来规范雷击保护、瞬变保护、静电放电保护、接地、等电位连接、屏XXX 机场雷达 站防 雷 接 地 工 程设计方案 第 7 页 共 42 页 蔽处理的配置和实施程序的强制性标准。 它为设施和设备的设计、 建造、修改和评估等，提供规范要求。 本标准的制定，目的是提供系统性的方法，来最大限度地降低由雷击、电涌、静电放电、电源失效可能导致的人身伤害、电磁干扰和对设施设备的损坏。 GA1731998 《计算机信息系统防雷保安器》 计算机信息系统加装有效可靠的防雷保安器，是国际上通用的最有效的防护措施。 防雷保安器是保证计算机信息系统安全的专用产品，因此它应符合本标准的技术要求、实验方法、检验规则、标志、包装、运输及储存，并能有效防止感应雷电破坏该系统受保护设备。 IEC1312 《雷电电磁脉 冲及其防护》 本标准为建筑物内或建筑物顶部信息系统有效的雷电防护系统的设计、安装、检查、维护；并对装有这些系统（如电子系统）的建筑物评估 LEMP 屏蔽措施的效率的方法。 针对现有的防雷器（ SPD）应用在防雷区概念安装上提出相关的要求。 GB503432020 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 本规范主要对建筑物电子信息系统综合防雷工程的设计、施工、验收、维护与管理作出规定和要求。 QX 22020 《新一代天气雷达站防雷技术规范》 本标准规定了新一代天气雷达站的防护原则、雷电防护区及防护等级的 划分、雷达站建筑结构防雷设计及施工要求、雷达站各装置的防护措施等。 中华人民共和国民用航空行业标准 《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》（征求意见稿） 本标准规定了民用航空通信、导航、监视地面设施（包括但不限于航管楼及其相关设备设施、区域管制中心及相关设备设施、甚高频地空通信、短波地空通信、仪表着陆系统、全向信标 /测距仪、无方向信标、一 /二次监视雷达等设施）的雷电防护原则、雷电防护分区及防护等级划分、综合防雷保护措施、施工、维护管理要求等。 本标准适用于民用航空通信导航监视设施（以下均简称为通信导航 设施）新建、改造、升级和新设备安装使用的防雷建设及其维护管理。 XXX 机场雷达 站防 雷 接 地 工 程设计方案 第 8 页 共 42 页 对上述标准、规范进行对比，《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》是采用了 GB5005794《建筑物防雷设计规范》、 GB5017493《电子计算机机房设计规范》、 GB5005495《低压配电设计规范》，参考了 GB503432020《建筑物电子信息系统防雷技术规范》、气象、邮电和 IEC、 FAASTD019D《设施和电子设备的雷电及浪涌防护、接地、等电位连接及屏蔽要求》等有关标准及相关 材料，根据民用航空通信、导航、监视地面设施的特殊要求而制定的。 相对于其他标准而言，《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》的要求是行业性的，更细致更具体，对民航工程更具有明确的指导性。 因此，本方案的设计将主要依据此规范的要求，同时参考国家及 FAA 有关防雷接地的规范和技术要求，结合 XXX 机场 雷达站 设备及防雷装置实际情况来制定。 二 、保护对象 1. 雷达站机房及天线的直击雷防护。 2. 雷达站设备电源系统及障碍灯电源的防雷保护。 3. 雷达站信号及电话线路、 MODEM、 232 串口、天馈信号系统防雷保护。 4. 雷达站地网改造。 5. 雷达站等电位连接。 三 、 现场 基本 情 况 及需求 《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》中第 “所处地区年平均雷暴日大于或等于 30 天但小于 80 天的所有通信导航设施，其雷电防护等级为甲级”， 贵阳 地区年平均雷暴日数为 51天，因此，本方案中的电子设备雷电防护等级为甲级。 由于雷达设备的功率很高，雷达站周围空间的电磁场强度远远大于附近地区，造成雷达站周围空间空气的电离程度远远大于正常的强度，给雷电提供了一个良好的泄放通路，因此雷达站遭受直接雷击和 感应雷击的强度和概率要超XXX 机场雷达 站防 雷 接 地 工 程设计方案 第 9 页 共 42 页 过实际给出贵阳市的年均雷暴统计数据，从而增加了雷击损坏设备的概率。 地理位置：新建雷达站位于 XXX 机场 附近。 雷达站建筑包括：雷达天线塔、雷达站机房、配电房、柴油发电机。 雷达站设计为二类防雷建筑，雷达站总占地 大约 4500m2，站内建筑面积 大约 300 m2，配电房建筑面积 大约 100m2。 气象条件：贵阳当地的年均雷暴日数为 51 天，属于强雷区。 雷达天线塔总高大约 26米，雷达天线高于天线平台大约 3米；雷达站机房建筑高大约 4米，配电房建筑高大约 4米。 天线塔高度较站内、外建筑高出较多，为当地的制高点。 地网现状 及 设计 需求 土壤情况：雷达站位于小丘陵地带，表层土是土砂石，下层是岩石，土壤电阻率查表可知：在 15％的湿度条件下为 450Ω／ m。 地网现状 ：原有的接地电阻值及接地引下线不符合规范及要求。 地网设 计 需求 ： 埋设位置 雷达站周围。 接地电阻设计值 小于 1Ω。 接地材料 采用 ZGDI3非金属接地模块， 50*5镀锌扁铁。 接地极埋设深度 顶端及镀锌扁铁埋深 米 配电房中性线材料 采用 95mm2绝缘铜线与地网相连 XXX 机场雷达 站防 雷 接 地 工 程设计方案 第 10 页 共 42 页 各类接地线在地网中的连接 天线塔建筑、机房建筑、配电房建筑均在不同的接地点采用镀锌扁铁与地网单独连接，并未在联合建筑物外侧埋设环形接地均压网。 及 设计 需求 雷达天线塔现状： 雷达天线支撑架高大约 26 米，塔顶安装有 2组障碍灯，天线塔分别在距塔基处设均压环。 设计需求 ： 在天线的四个对称方向分设有 4 根玻钢杆避雷针，玻钢杆避雷针高度为 6 米，玻钢杆顶部接闪针高度为 米，相邻玻钢杆及对角的玻钢杆上部均架设有铜质保护线，玻钢杆上部避雷针通过 20 4 铜带与塔顶网焊接，并作单独引下线，引下线走玻钢杆外侧，每隔 1 米固定 1 次。 玻钢杆避雷针安装在预留基础上，采用槽钢抱箍。 由天线引下的天线塔避雷引下线沿塔体外墙走线，分别在雷达天线塔对称位置单独引 2根接地线。 雷达天线驱动电源电缆、天馈电缆、信号电缆、控制电缆和其余辅助设备电缆均安装在封闭的电缆桥架内，桥架由预留孔通至雷达机房，电缆桥架为封闭式镀锌钢板。 雷达塔按等电位设计。 及设计需求 机房 现状：雷达机房为 1 层建筑，楼顶高大约 4 米；雷达机房采用金属活动房，并按法拉第笼设计，机房建 筑外墙外侧构造采用不少于 2 根Φ 16的主筋与地网连接。 雷达机房配电柜为双回路电源，其中 1 路为 UPS 电源提供、 1 路为辅助备用电源，再经工艺配电箱、机房配电盘提供给设备。 设计 需求 ： 机房按等电位 设计， 机房下方用 50 4 铜带安装成 700 700 参考网栅，用于信号接地，每隔 2米网栅与地板基座作一次等电位连接，XXX 机场雷达 站防 雷 接 地 工 程设计方案 第 11 页 共 42 页 同时，机房内设弱电等电位接地汇流排。 机房超过 2 米长度的电缆均套钢管式电缆槽，机房上塔的电源电缆、天馈电缆、信号电缆、控制电缆、辅助设备电缆均安装在封闭的桥架内，桥架为封闭式镀锌钢板，用钢制构件固定。 机房对外通信线路包括：与卫星天线连接的通信线，通过光纤线路与贵阳市航管楼联系的通信线。 及设计需求 配电房 现状：雷达站配电房单独位于一个建筑内，配电房建筑高大约 4 米。 建筑内有低压配电间。 配电房建筑面积 100m2。 设计 需求： 配电房屋顶架设有避雷带、避雷网，避雷网离开屋面 米，建筑外墙外侧构造主钢筋用不少于 2 根Φ 16 的主钢筋与地网连接。 雷达站自配电房开始直至最末级用电设备均采用 TNS供电方式。 四 、方案设计 雷电对雷达站电子设备的损害主要有以下几个途径： ☆ 直击雷击中雷达天线或站内建筑物、线缆。 ☆ 直击雷经过接闪器（如避雷针（带））直放入地，通过接地线对设备产生地电位反击。 ☆ 雷电流沿引下线入地时，在引下线周围产生交变雷电电磁场，引下线周围进出机房及机房内的各种金属管（线）及设备内部的电路板上产生感应过电压。 因此，我们根据雷达站现行 状况 ，参考 FAA 规范，再结合以上三种可能招致雷击损害的途径的分析，从雷电接闪、接地系统、等电位连接、线缆的保护、屏蔽五个方面阐述对雷达站的防雷保护。 《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》要求： XXX 机场雷达 站防 雷 接 地 工 程设计方案 第 12 页 共 42 页 1. 第 条指出“所有通信导航监视设备的天线应放在 LPZ0B 区内，即应安装防直击雷装置 ”。 2. 第 条指出“通信导航设施与所在建筑物直击雷的防雷设计应按GB50057 第二 类防雷建筑物的要求进行设计施工 ”。 第 条指出“雷达站避雷针数量不宜少于三支”。 设计说明 雷达站天线塔、雷达机房建筑、雷达。