雷达站防雷措施研究
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摘要：本文分析了雷达站在制定防雷措施时主要的影响因素，主要针对直击雷、感应雷和接地设备这三类问题的特点展开。在探讨雷达站的防雷措施时主要是针对雷达站的信号系统和雷达站电源系统，分别论述了相应的防雷措施。
关键词：雷达站 防雷 措施
1、概述
雷达站一般都位于地势较高的地方，站内设有大量的自控和通信设备，在雷雨季节容易受到雷击威胁。雷达作为重要的空中交通通信导航和监测系统的重要组成部分，需要长时间开机运行，而多数雷达因为工作电压低，容易遭受雷电电磁脉冲的干扰甚至破坏。由于雷达站的特殊性，越是恶劣天气越需要雷达开机运行来保证监测和导航的作用。因此雷达站的防雷问题就成了一个需要重点关注的问题，做好雷达站的防雷措施具有积极的社会效益。
2、雷达站防雷影响因素分析
2.1直击雷的防护
在各类雷击危害中，直击雷所造成危害往往是最大的。如果雷达站遭到直击雷的袭击，将形成巨大的感应电流并伴随短暂的高电压，可能造成设备干扰和破坏。通常情况下，为了保护建筑避免遭到雷击的常规措施是设置避雷针、避雷网等，通过接闪器、引下线和接地装置将雷电流分流散入地下，避免设备遭受雷电流的破坏。对于雷达站而言，为了保护其通信导航设备所在建筑免遭雷击，常采用的措施是在建筑上安装避雷针或避雷网。但采用 避雷针、避雷网或由其组成的接闪器来对重要建筑实施保护时的一个重要问题是合理确定其有效保护范围。以避雷针的保护范围为例，其保护范围和避雷针的安装位置及其避雷针的安装高度关系密切，单个避雷针保护范围的计算在实践中一般采用折线法或者滚球法计算。
2.2感应雷的防护机理
相对于直击雷而言，感应雷的影响范围相对更大。在采用了一定的防雷措施后，建筑或设备遭受直击雷破坏的可能性已经大幅下降，而感应雷的影响和破坏范围要大很多，统计资料表明，感应雷造成的破坏占了雷击事件破坏的八成以上。因此对于感应雷的防护更需要引起重视。从感应雷防护机理的角度看，其措施主要是通过电位平衡、屏蔽或加装浪涌保护器等。电位平衡是通过等电位连接的方式来消除电压差，消除或降低在发生雷击时设备各个部位之间的电位差。如果采用屏蔽的方式，其机理是通过加装两端接地的金属管等方式来实现。对于较为重要的设备或建筑，加装浪涌保护器可以防止感应雷从电源系统进入低压用电设备造成破坏，或是组织感应雷信号输入线路进入电子信息系统设备造成破坏。浪涌保护器的原理也是属于等电位连接。
2.3接地装置
接地问题是防雷措施中的关键环节之一，接地网需要满足雷电冲击电流的要求。实际上，接地网的设计施工水平对于整个防雷措施能否有效实现有着直接关系。考核接地网质量的两个因素是地网接地电阻和地网均压性能。对于雷达站来说，由于安装大量的弱电电子元件，在雷电流入地时地电位的升高会对这些电子元件造成影响，如果地网均压出现问题，可能导致雷电流入地时残压过高对弱电设备造成破坏。此外，接地网的腐蚀、接地线的热稳定、接地网接地线电阻等都是需要引起重视的问题。
3、雷达站防雷保护措施探讨
由前文分析可见，雷达扎的防雷保护是一个比较复杂的问题，不仅需要对不同类型的雷击采取相应的防护措施，雷达站内不同类型的设备也需要制定合适的保护措施。现分别针对雷达站几类最重要的防雷措施展开论述。
3.1雷达站信号系统的防雷防护
雷达的信号系统的主要功能是完成雷达信号的采集和发射。在雷达信号的采集和发射中都需要和交换机、传输线路、终端处理设备等多类设备相关。雷达信号的接收和发射都由雷达站天线塔来完成，而天线塔地势较高，其塔顶的特殊天线结构很容易将塔顶天线变成“引雷针”。统计表明，雷达站天线塔是最容易遭到直击雷破坏的部分。因此对于雷达站信号系统的保护来说，避免天线塔遭受直击雷破坏是主要防护手段。可采取的措施是在天线塔顶安装避雷针。与雷达天线塔对应的通信信号发射塔也是需要注意避免直击雷破坏的重要结构。因这类结构和雷达天线类似，容易遭到直击雷袭击。在雷达站的布局设计时，为了避免雷达信号和通信信号之间的干扰，二者之间的距离通常都比较大，因此在考虑通信信号塔的防雷保护时应采取独立避雷针的方式。此外，卫星信号发射器也是雷达站信号系统中的重要组成部分，但卫星信号发射器不具备像通信信号塔那样的高耸结构，因此在防雷措施上并不针对直击雷，而是针对感应雷。实践中比较好的做法是在信号线进入机房前的信号输入端安装浪涌保护器，从而将感应雷的影响和及防雷的电子设备隔离。机房内的设备接线复杂，因此对于这类设备，一般是对出入机房信号线和设备前段安装信号电涌保护器，但信号电涌保护器的数量需要进行试验确定，否则过多的信号电涌保护器会影响计算机系统的信号传输效率。
3.2雷达站电源系统防雷保护
雷击电流进入雷达站电源系统的途径主要有三类：线路侵入、通过电磁耦合侵入、通过电容耦合侵入。雷电波沿线路侵入主要成因是雷电直击或遭遇感应雷时的雷电波侵入线路，并直接进入低压电源系统中的各个低压设备，会严重威胁这些低压设备的安全。当雷电波通过电磁耦合侵入系统时，有两种情况：从高压侧进入和从低压侧进入。这两类进入方式都会对低压电源系统造成严重干扰甚至于破坏。当雷电波从电容耦合进入时，如果变压器低压侧没有安装防雷保护转置，通过互电容耦合过来的过电压会对整个低压电源系统造成很大危害，可能直接造成低压设备电源模块烧毁、击穿等破坏。
在以上几类雷击形式中，雷达站电源系统进线段的雷击占了最大的比例。统计数据表明输电线路的故障超过50%都和雷击有关，对进线段的防雷保护对于整个雷达站的防护都非常重要。对于输电线路的防雷保护常规措施有架设避雷线、架设耦合底线、安装自动重合闸装置或者安装专用的线路避雷器等措施。但雷达站的输电线路有其特殊性，主要体现在雷达站地势通常较高，常规避雷措施常常无法实现，加之雷达站是按10KV供电线路设计，线路全程不设避雷线，因此对于线路的防雷可采取降低杆塔接地电阻的方式，但这类防雷方式的效果受当地土壤电阻率的影响。在无法采用更新型的防雷方法之前，为了最大限度的保护雷电的危害，应当在输电线路进入雷达站前的最近杆塔上设置接地线、降低杆塔的接地电阻，从而最大限度的将雷电影响在进入雷达站电源系统前充分释放。
在雷达站内部电源防雷方面，建议采取三级防雷措施，即在变压器低压侧、电源输入端和机房电源入口都安装相应的避雷设备。在变压器低压侧安装避雷装置后能够有效降低低压绕组上的过电压，同时保护配电变压器。在机房电源入口安装浪涌保护器能够对机房内的低压设备实施有效保护。在电源（直流）输入端安装电源防雷器也能够有效的实现对电源系统的有效保护。通过以上三级防雷保护后，可从不同的层级逐层消减雷击对雷达站电源系统的影响。值得一提的是应注意避雷器的安装位置，如保护变压器的避雷器应直接连接在变压器旁。在考虑避雷器和其他被保护设备时，关键因素是计算避雷器和被保护设备之间的最大电器距离。如果避雷器和被保护设备之间的距离过大，将削弱避雷器保护效果。当超过最大电器距离后，被保护设备上所承受的冲击电压将超过设备可承受的电压范围从而导致保护失效。因此在安装避雷器时，最大电器距离应严格计算，并保证所有的被保护设备都在避雷器的有效保护范围之内。■
参考文献
[1]孙腾发，穆礼琮.谈谈电子设备的防雷和接地[J].西部广播电视，2007（5）：37-40.
[2]周志敏，周纪海.电子信息系统防雷接地技术[M].北京，人民邮电出版社，2004.