无线电高山短波测向天线场防雷设计方案

关于******无线电高山短波测向天线场防雷设计方案

韩守俊

（中国华云技术开发公司，北京100081）

摘要：无线电短波监测网是******无线电监测重要的组成部分，具有对国内外短波发射源定位的能力，能够完成短波频段的各种监测任务，查找国内外短波干扰源；监测站一般建设在山顶或比较空旷的地方；一般天线多为进口设备，线路不允许加装SPD。

关键词：无线电短波监测网防雷措施

　　前言
　　无线电短波监测网是******无线电监测重要的组成部分，具有对国内外短波发射源定位的能力，能够完成短波频段的各种监测任务，查找国内外短波干扰源；监测站无线电设备的雷电防护工程直接影响监测站设备的******和技术水平。监测站一般建设在山顶或比较空旷的地方,为保证监测站建成后能够正常运行，完善综合防雷系统保障设备******显得尤为重要。
　　1.设计依据
　　参考GB50057-94/2000《建筑物防雷设计规范》，GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》，YD5098-2005《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》。******无线电监测中心监测站根据地理条件和重要性要求按照第二类防雷构筑物设计。
　　2．现场勘察技术资料
　　******无线电监测中心某监测站短波测向天线场建设在300米高山顶上，监测站属于新建站，根据当地气象资料表明，年平均雷暴日数73.9d/a；根据监测站人员介绍，该站区雷雨天配电系统经常跳闸。
　　2.1测向天线场距主站约4公里，为一块由丘陵平整出来的十五亩左右的空旷平地，地质为沙石。测向天线场主要用于安装测向天线阵，天线阵中心建有一个5平方米左右、用于放置设备的机房。天线阵旁边建有一个一层单体建筑，单体建筑物只作为看守天线场区值班室。短波测向天线阵中心一定范围内不能有大的金属物，否则会影响短波测向系统的测向精度。
　　2.2现场情况
　　测向天线场主要面积用于安放由几个天线振子组成的短波测向天线阵，振子均匀安放在直径为50米的圆上，天线阵中心有一个面积为5m?、高1.8米的机房，机房内有个1.6米高的标准机柜，主要用于放置测向设备，各个振子的18根电缆汇集到机房内测向系统，再通过光缆将信号传回主站。
　　测向天线场区土壤电阻率为1140Ωom，因为天线场位于山顶上。
　　3．防雷措施
　　3．1直击雷防护设计
　　测向天线场单体建筑物：测向天线场安装在某海拔450米山顶上，建筑物的接闪装置采用避雷网组成5m×3m闭合避雷网，并在楼顶上的屋檐角分别加装1根1米的短针；避雷网格与避雷短针分别采用Φ12mm热镀锌圆钢沿屋檐天面敷设，共需要50米。避雷网采用避雷支架支撑，支架高度为150mm～200mm，之间的距离不大于1m，拐弯处不大于0.5米；建筑物引下线共设4根，采用Φ12mm热镀锌圆钢，距离地面0.8米加装绝缘防护套管，且引下线与联结接地网进行联结，焊接长度不小于圆钢直径的6倍，且所有焊接点采取防腐处理。
　　测向天线场变压器:测向天线场变压器安装在露天，在变压器上加装1根2米的普通避雷针，避雷针采用Φ25mm热镀锌钢管厚度4mm。安装引下线与联合地网进行联结，引下线采用Φ12mm热镀锌圆钢。
　　测向天线场木屋:在天线场木屋上加装避雷带,并制作4根对称引下线,避雷带和引下线均采用Φ12mm热镀锌圆钢,轮廓弯曲，避雷带高出正脊、斜脊、屋檐瓦10~15cm。避雷带水平敷设时，支持卡子的间距为0.8～0.9米；垂直敷设时，支持卡子的间距为1～1.5米；转弯处支持卡子的间距为0.5～1米；引下线距离地面0.8米加装绝缘防护套管，且引下线与联结接地网进行联结，焊接长度不小于圆钢直径的6倍，且所有焊接点采取防腐处理。
　　备注：天线阵中心200米范围内不能有大的金属物，因此天线阵附近不能安装避雷针。
　　3.2雷电波侵入防护措施
　　测向天线场区单体建筑物电源防护：在总配电箱安装组合型三相SPD（该组合SPD的前端是10/350μs波形，后端是8/20μs波形），雷电冲击电流Iimp（10/350μs波形）50kA，保护水平为1500V；终端设备前设计插座型SPD，标称通流量为10kA，保护水平为1000V，共1套。
　　测向天线场区木屋中电源的防护：在木屋配电箱中安装组合型三相SPD（该组合SPD的前端是10/350μs波形，后端是8/20μs波形），雷电冲击电流Iimp（10/350μs波形）50kA，保护水平为1500V；终端设备前设计插座型SPD，标称通流量为10kA，保护水平为1000V，共1套。
　　在测向天线、监测天线的馈线在室外支架线端口处安装专用接地线卡就近接地，在天馈线进入机房的窗口处安装专用接地线卡就近接地，并在进入机房内的接收设备端口的前端加装信号电涌保护器（SPD）。
　　备注:一般进口的天线馈线不允许加装SPD，可以在国产的天线馈线加装相应的SPD。
　　3.3等电位及接地防护措施
　　参考GB0057-94/2000《建筑物防雷设计规范》第3.3.6条和YD5098-2005《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》标准，按照≤4欧姆进行联合地网设计。
　　接地电阻的计算如下：
　　垂直接地体的接地电阻值按下式计算：
　　（?）
　　ρ：土壤电阻率1140Ωom
　　l：接地体长度2.5m
　　d：接地体的等效直径0.05cm
　　η----利用系数（0.75）。
　　n取70根
　　水平接地体的接地电阻值按下式计算：
　　＝397.18Ω
　　Rn=R/η×n＝4.25Ω
　　（?）
　　ρ：土壤电阻率1140Ωom
　　l：水平接地体的长度230m
　　h:水平接地体的埋深0.8m
　　d：接地体的等效直径0.04m
　　A:水平接地体的形状系数
　　＝10.03Ω
　　根据35根垂直接地体的接地电阻4.25Ω，150米水平接地电阻10.03Ω，计算得出：整个联合地网的接地电阻为3.98Ω<4Ω。为了接地电阻阻值能够更理想和阻值的稳定性，可以在垂直接地体和水平接地体上加入适量的降阻剂。
　　在天线场木屋机房地面上采用100×0.3mm铜箔按照静电地板的规格(600mm×600mm)敷设成闭合的等电位接地网络，在铜箔上敷设一层水泥，然后在水泥上敷设防静电地板皮；另采用40×4mm紫铜带围绕机房一周，形成闭合环，使等电位带与闭合环连接形成等电位网络，机房内制作2个接地点与等电位带相联。机房内的机柜安装一根垂直的40×4mm紫铜排，在紫铜排上每隔30mm打孔，将机柜的设备利用6mm?接地线与40×4mm紫铜排联结，40×4mm紫铜排与机房内的等电位连接带相联，所有的联结过渡电阻均小于0.03Ω。机房内所有的金属设备外壳采用10mm?BVR接地线与等电位接地汇流集进行可靠的电气连接，机房内的金属门、窗、金属桥架等金属物采用6mm?BVR接地线与等电位接地汇流集进行可靠的电气连接；机房外的室外空调机采用10mm?BVR接地线与等电位接地汇流集进行可靠的电气连接。
　　4．小结
　　******无线电短波测向天线场一般架设在山顶上或周围空旷的平地，电源线路多为架空线，所以在浪涌保护器的选型和容量设计上要充分留有余量，特别要注意天线到机房之间的信号线、天馈线等线路做好屏蔽及接地（一般天线多为进口设备，线路不允许加装SPD），因此等电位及接地体现的尤为重要。
　　参考资料:
　　1.《建筑物防雷设计规范》GB50057-94/2000
　　2.《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004

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