煙臺塔山雷達樓雷擊事故分析及應對措施

黃灝 楊琳

摘 要：文章通過對煙臺塔山雷達樓遭受的一次雷擊事例的分析，提出了相應的防雷整改措施。通過文章地分析，希望對類似事件地解決提供參考。

關鍵詞：多普勒雷達；雷擊

1 雷達站簡介

煙臺新一代天氣雷達CINRAD/SA雷達系統位于煙臺市芝罘區與萊山區交界處，塔山南雙旺頂，南側山峰（東經116°46′53″，北緯36°48′14"），拔海高度為黃海高程最高點392.8米。雷達站自2002年3月開工建設，2003年8月雷達通過現場測試、11月雷達信息接收樓啟用。

建成的煙臺新一代天氣雷達產品已成為短時和臨近預報的重要依據，在天氣預報業務和人工增雨作業等工作中發揮著越來越重要的作用。因此，一旦雷達發生故障，將會嚴重影響煙臺市氣象部門的正常的業務運行。

2 雷達站氣候環境及雷電活動規律

該雷達站地理位置特殊，海拔高度近400米，氣候環境及雷電活動規律與市區相差很大。特別是雷暴天氣，由于雷暴主要路徑由南向北，南部山巔雷擊概率及雷暴強度大，周圍電視臺、聯通基站等單位的通信設備遭多次雷擊。雷達站地處山頂，地勢高且周圍空曠，屬于孤立建筑物，極易遭受雷擊。

3 現場調查勘查情況

2006年6月20日凌晨，煙臺發生強對流天氣，塔山附近有強烈地閃發生，塔山南巔的多普勒天氣雷達遭受雷擊。雷擊造成雷達站內的RDA主機網卡毀壞，主機停止工作達12小時，同時值班室內的交換機COM1端口損壞。此外，山下雷達接收樓內的兩部電話IAD也因遭受感應雷襲擊，全部損壞。

4 事故原因分析

事故發生后，經過對雷擊現場的實地勘查，得出此次雷擊事故發生的原因主要有以下幾點：

4.1 山上雷達站及山下雷達站接收樓的防雷措施還不完善。雖然雷達站電源系統都安裝上了電源避雷器，但是雷達信息系統的防雷存在一定漏洞。比如在某些重要設備處未加裝適配的信號避雷器，信號線的屏蔽措施也有一定疏漏。

4.2 山上雷達站RDA主機信號線埋地穿管入戶時，鋼管斷開，造成屏蔽保護上的漏洞。鋼管自雷達站塔樓南側引下埋地后，經約20米走線進雷達站附屬辦公室。在入戶前鋼管因施工原因造成鋼管斷開，兩股約20cm雙絞線露出鋼管外。一旦附近有雷閃發生，雙絞線上極易感應上過電壓，瞬態過電壓將沿雙絞線進入屋內，將與之連接的交換機端口損壞。

5 防雷應對措施

針對以上發現的問題，我們制定了詳細的雷達系統防雷整改方案。

5.1 電源系統防雷方案

雷達站高壓供電線路自鄰近單位（300M）配電室引出10000伏高壓電，引入離雷達樓20米處的50千瓦變壓器，采用鎧裝電纜全線埋地，埋深1米，變低壓后（220/380V）輸送到變電室，自變電室采取TN-S供電方式用鎧裝電纜埋地引入雷達樓。雷達樓的電源線路在進入大樓的配電箱和排污泵配電箱內（位置在一樓）已經安裝了20KA（10/350μs）的電源避雷器，二樓機房配電箱內也安裝了20KA（8/20μs）的電源避雷器。現在運行狀況良好。

考慮到電涌保護的全面性，計劃在一樓照明配電箱內安裝一個20KA電源避雷箱，連接方式為并聯連接。

5.2 信息系統防雷方案

雷達樓信息系統在建造之初就安裝有一批信號類避雷器，由于后上設備較多，在整體保護上就出現了一些遺漏，為了更好的對其進行保護，計劃對這些新上設備進行一次全面保護。

計劃在機房內RDA網卡端口和光纖轉換器端口加裝RJ45信號避雷器。在辦公室內的交換機進線端口（八口）和RPG網卡端口各安裝一個RJ45信號避雷器。在辦公室三臺電腦主機的網卡進線端安裝RJ45信號避雷器（共三個）。在IAD程控電話交換機進線端安裝RJ11電話避雷器。在IAD程控電話交換機與主交換機連接端口安裝RJ45信號避雷器。在柴油發電機信號端口安裝一個DB-9信號避雷器。

5.3 線路屏蔽改造

入戶信號線已經埋地穿管敷設。由于在入戶前鋼管斷開約20cm，因此需要對這段斷開的鋼管進行處理。

現在鋪設的鋼管中穿有兩條五類雙絞線，由于雙絞線抗熱抗拉性不足，導致施工時不能動火電焊，因此也就不能對原有鋼管重新進行焊接處理。經過考慮，最后決定采用鐵質蛇皮管連接兩段鋼管。鐵質蛇皮管兩端采用鋼質螺絲固定，連接處應盡量保證緊密，而且需加一定的防腐措施。

5.4 不銹鋼屏蔽網的等電位處理

雷達機房及雷達樓在原始設計時采取了四層屏蔽防護。第一層利保溫層內50×50mm的金屬網格；第二、三層利用水泥墻內的200×200mm雙層鋼筋；第四層專門敷設50×50mm的鍍鋅金屬網格。雷達機房的地面及頂棚也采取四層屏蔽防護，第一層為建筑物外墻200×200mm的鋼筋；第二、三層為地面及頂棚內200×200mm的雙層鋼筋；第四層為專門敷設50×50mm的鍍鋅金屬網格。雷達樓的其它房間（一層、三層）采用三層屏蔽防護。第一層利保溫層內50×50mm的金屬網格，第二、三層利用水泥墻內的200×200mm雙層鋼筋。后來按照省局要求，雷達站二樓又在每個窗戶處加裝了不銹鋼屏蔽網格，但是經過檢測發現均未與大樓整個的大屏蔽網連接。后來經實地考察得知，不銹鋼屏蔽網建設之初就已經考慮了連接問題，每個屏蔽網格和鄰近的鋁合金窗都已經鉆孔，連接二者的導線也已經做好，因此考慮用Φ5mm，長15mm自攻螺絲穿導線的線鼻子后旋入鉆好的孔中，用已做好的連接線將屏蔽網格與鋁合金窗連接起來。

5.5 辦公室屏蔽處理

為了防止雷電電磁脈沖對機房的輻射干擾，提高機房的屏蔽效果，將鋁合金窗、窗戶的的金屬防護柵欄作可靠的接地，然后采用-40×4鍍鋅扁鋼水平敷設將金屬柵欄逐一進行連接以形成初級防電磁脈沖屏蔽，具體做法如下：

現有防護柵欄規格為1700mm×1500mm，為了提高屏蔽效率，擬用Φ8鍍鋅圓鋼把該防護柵欄隔成150mm×120mm網格，連接處應保證點焊飽滿，并做一定的防腐處理。網格焊接完成后用一40×4鍍鋅扁鋼將四個金屬柵欄連接，并與整個辦公區平房的接地連接。

6 效果檢驗

按照以上方案對雷達系統防雷進行改造后，雷達系統運行正常，至今未再發生類似的雷擊事故。

7 結束語

經過對這次雷擊事故的分析，得出以下結論：應該加密對雷達樓防雷裝置安全性的周期檢查，最好能定為每季度檢查一次；新上設備應及時進行技術交底，方便進行下一步的防雷保護；應加強對設備、線路的各種屏蔽，一有缺漏應及時進行補充；雷達值班人員應增強防雷安全意識，比如在雷雨天應關閉門窗，在雷雨天盡量不要撥打電話等。

參考文獻

[1]QX4-2000《氣象臺站防雷技術規范》

[2]GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》

[3]QX3-2000《氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范》

[4]GB50343-2012《建筑物電子信息系統防雷技術規范》

作者簡介：黃灝（1981，7-），男，重慶人，本科，工程師，主要從事雷電防護技術服務工作。