气象台站防雷设计方案

气象台站防雷设计方案

设计人：李晶艳

设计日期;2010-9-27

目录

1、气象台站引入雷害的主要途径： (3)

2. 气象台站防雷主要措施： (3)

3.设计依据 (3)

4设计原则和指导思想 (4)

5雷电防护具体设计方案 (4)

6.附图 (5)

引言:

雷电灾害属于发生频率高，是破坏大的自然灾害。供电和通信系统的雷击尤其惨重。经济损失成千上万，甚至死伤人命；由于人们总抱有侥幸心理，而且大的直击雷属于不可抗拒的灾害，致使防雷工作长期不受重视，做好防雷工作可以大大减少雷灾损害。近几年气象台站遭受雷击事件时有发生，直接造成众多观测设备的击坏，间接影响正常的天气预报服务。气象台站防雷是一个复杂的系统工程，不可能依靠一、二种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击和感应过电压的影响，必须针对雷害入侵途径，对各类可能产生雷击的因素进行排除。

1、气象台站引入雷害的主要途径：

1.1、直击雷：是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。

1.2、雷电感应，在直击雷的放电过程中，雷电流产生静电感应和电磁感应作用，强大的脉冲电流在周围产生瞬时强磁场，对周围的导线或金属物产生电磁感应，感应电动势dt

d ψε-=，本质上与雷电流

陡度dt

di

=

α有关，感应出的高电压以致发生闪击的现象。

1.3、雷电波侵入，雷电发生时，雷电流经架空线路或空中金属管道等金属物体产生冲击电压，随物体走向而迅速扩散，形成危害。 1.4、屏蔽不良 1.5、地电位反击

2. 气象台站防雷主要措施：

（1）通信基站的防雷防护宜先进行雷电风险评估及雷电防护分级。

（2）进入气象观测站的金属管线均应在LPZ0A 和;PZ0B 区交界处做总等电位连接并可靠接地。 （3）除在LPZ0A 和;PZ0B 区交界处进行总等电位连接外，子在LPZ1和LPZ2区交界处以及后续雷电防护区的交界处均应进行局部和辅助等电位连接。

（4）当供电位TN-C 系统时，应将TN-C 系统改造为TN-C-S 系统。

（5）设备的保护地，防静电接地，线缆的金属外护层和电涌保护器的接地端应以最短路径接至等电位连接带或环形等电位连接导体上，S 型和M 型及组合连接方法见图1

（6）采取接闪、泄流、接地、等电位连接、屏蔽和限压等六种防护措施，全方位、多层次，统筹安排，综合治理，使之大幅度的提高移动基站防雷可靠性。

（7）气象台站是由电源系统、接收发射系统、天馈线系统等构成的一个综合系统，防雷的目的是保证各设备都能正常工作，减小雷电的干扰和破坏。

3.设计依据

GB50057-2000 建筑物防雷设计规范 QX 4-2000 气象台站防雷技术规范

GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范

4设计原则和指导思想

严格按照国标、部颁标准以及相关的国际标准实施防雷工程。根据电子及电气设备的不同功能及不同受保护程度确定防护要点，作分类保护。在做好系统防雷的基础上，达到最大节约资金的目的，做到技术先进，安全可靠。

5雷电防护具体设计方案

5.1接闪器：规格尺寸及安装位置如图2

5.2引下线：利用铁塔本身来引下，引下线应与人工地网相连不少于俩处。铁塔与人工接地网连接，连接材料为40*4mm 镀锌扁钢，接地电阻不应大于10欧姆。引下线连接图见图3

5.3接地：垂直接地体可采用角钢，或为铸铜接地棒，当采用角钢做为垂直接地材料时，一般选用长为1.5-2.5米、壁厚为5mm 、宽为50mm,接地极埋深0.8m ，地极间隔5米，水平接地体（水平接地体采用扁钢40*4型）埋深1米，同时加敷高效降阻剂，垂直接地体与水平接地体采用可靠焊接，人工接地体敷设在栏杆外1米处，其埋设深度在0.8米，挖沟深度为1米，沟上部宽0.9米，底部宽度为0.6米。铁塔上的发射设备金属外壳应与铁塔良好可靠连接。根据现场勘测情况计算可知 （1）单根垂直接地电阻值：

Ω

=⨯⨯==

67.6805

.084ln 828.533d l 4ln l 2ππρ垂单R 式中：R 垂单 单根垂直接地体的电阻

ρ 土壤的电阻率，Ω·m; ι 接地体的长度

d 接地体的直径或等效直径，m 。

Ω===17.178

.05

67.68n

η

垂单

垂总R R

式中：R 垂总 所有垂直接地体的电阻 n 垂直接地体的根数 η 利用系数取值为0.8

Ω=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=58.220.004.040ln 4028.533hd l ln l 222

ππρA R 水 式中：R 水 水平接地体的电阻

ρ 土壤的电阻率，Ω·m; ι 接地体的长度,m ； h 水平接地体埋深，m ；

d 接地体的直径或等效直径，m ； A 水平接地体的形状系数，m 。

Ω=+⨯=+⨯=

97.128

.017

.1758.2217.1758.22η

垂总

水垂总

水R R R R R

式中：R 所有人工接地体的电阻 η 利用系数取值为0.8 R 水 水平接地体的电阻

R 垂总 所有垂直接地体的电阻

Ω=+⨯=+⨯=

8.38

.07

.497.127.497.12η

原

原总R R R R R

式中：R 总 所有人工接地体和自然接地体的电阻 R 原 原来的接地体

将人工接地体敷设在栏杆外1米处，其埋设深度在0.8米，挖沟深度为1米，沟上部宽0.9米，底部宽度为0.6米。 5.4等电位连接

安装等电位网（等电位网格位1200×200mm ），采用截面为30mm ×3mm 的铜排，并每隔300mm 在铜排上钻一个孔φ10，将所有金属设备连接到等电位铜牌上，并将环形母排至少两处连接到的接地网上。再将防雷地、工作交流地（N 线）、静电地、屏蔽地、直流地、安全保护地等接地直接连接到环形接地汇流排上。等电位环型接地排附件：①铁膨胀螺丝②螺丝杆，规格③铜排：30×3mm ④ 绝缘子支架 ⑤连通导线截面 等电位连接图见4 5.5感应雷防护

（1）第一级：在进入台站机房三相交流总配电屏内（外）并联安装1组两级集成电源避雷箱，作为整个供配电系统的首雷电防护。

（2）进入台站的线缆入户应接地，以防雷电流沿线路传导造成设备的雷击事故。

（3）第二级：作为分级配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制在2千伏以内，要求具有40KA 以上的通流容量。防雷器并联安装在分级配电柜处，对后接设备功率不限，可以对已经经过初级防雷器限制电压的直击雷和高强度雷电感应以及一，二级见雷电感应实施泻放保护。要求第二级防雷器的线路安装距离距第一级防雷器10-15米，以使防雷器的动作起效 （3）在交换机的数据信号输出端串联安装1只数据信号避雷器。

（4） 在发射机与发射塔天线连接线的两端分别串联安装1只高频馈线信号避雷器。 6.附图