淺析高雷暴地區雷達機房的屏蔽設計

張泉鋒，龔 偉，李衣長，邱旺勇

（福建省三明市氣象局，福建 三明365000）

1 引言

雷電是年復一年的嚴重的自然災害之一［1］，多發生在夏季。雷電災害已經被聯合國有關部門列為“最嚴重的十種自然災害之一”［2～4］。氣象雷達站的防雷減災不但關系到雷達站自身的安全，而且關系到能否準確提供突發性氣象災害信息，關系到政府部門抗災救災決策能否迅速傳遞，關系到人民生命財產的安全問題［5，6］。

從全國各地氣象部門建設的新一代多普勒天氣雷達站來看，大多數布點于高山，屬高雷暴區，且新一代天氣雷達的設備比較貴重，微電子設施較多，具有高靈敏度、低耐壓的特點，易受雷電侵害，因此提供科學合理的防雷措施是必不可少的。本文即以福建省三明市新一代天氣雷達站的雷達機房的防雷屏蔽設計施工為例，闡述了高雷暴地區雷達機房的屏蔽方法，以期為氣象部門在高雷暴地區雷達機房的屏蔽中提供參考。

2 雷達站氣候和土質概況

福建省三明市新一代天氣雷達站位于福建省三明市泰寧縣峨眉峰頂，屬于中亞熱帶季風型山地氣候。一年中3～7月為雨季，同時也是雷暴多發的時候。據30年的氣象歷史資料統計［7，8］，泰寧縣年平均雷暴日數達56d，最多的年份達80d以上，是重雷電害災害區，其中泰寧縣內的南溪、梅林及峨眉峰等區域尤為嚴重，據了解，位于峨眉峰山頂的微波站經常發生雷擊現象，造成不同程度的經濟損失。另外，根據福建東辰勘察院出具的《三明新一代天氣雷達站工程地質勘察報告》得知（圖1），雷達站所在地的土壤上層為破積含碎石粘土，底層為凝灰溶巖且含水量低，土壤電阻率極高，分布不均勻，因此做好雷達機房的屏蔽工作就顯得格外重要［9］。

圖1 雷達站所在地土壤表層

3 雷達機房位置的選擇

一般的計算機機房應設在頂四層以下的樓層，這主要考慮到頂四層以下雷擊電磁脈沖已經衰減了很多，對計算機等微電子設備的工作幾乎不產生干擾了。然而雷達機房因為天線位于頂樓，以及與機房連接的線纜、波導管等的特殊要求，機房設在頂層是相對比較合理的，但對電磁場的屏蔽設計就有了更高的要求。為了減少雷電感應，福建省三明市新一代天氣雷達站的雷達機房聯合采用外部屏蔽、線路屏蔽以及選擇合適的路徑敷設線路等措施。

4 雷達機房的屏蔽設計

雷達機房所在建筑物的外部接閃體承擔了大部分的雷電電磁能量，是防雷系統中重要的一環，并與內部防雷工作有著直接的聯系。從防護功能上來說，一套完善的防雷設施，必須采取接閃、分流、屏蔽、均壓、接地等技術措施。因此，建筑物防雷設施應包括接地體、引下線、避雷網格、避雷帶、避雷針、均壓環、等電位、避雷器等技術環節［10］。下面簡單介紹一下該雷達機房的屏蔽設計。

4.1 外部屏蔽

三明市新一代天氣雷達站的雷達機房設置了雷達塔樓頂層，雷達機房最外層的屏蔽莫過于雷達塔樓的混凝土鋼筋了。

首先，將雷達塔樓的混凝土鋼筋進行有效的焊接跨接，門、窗等金屬構件均應與主鋼筋連通，使整座塔樓構成法拉第籠樓，進行第一層的屏蔽。

其次，雷達機房內墻的屏蔽。在雷達機房的內墻抹灰層下面玻璃窗上敷設50mm×50mm不銹鋼網，該不銹鋼網的邊緣采用金屬條壓，接并每隔1m焊接到雷達塔樓鋼筋上，且與玻璃窗金屬框及墻面屏蔽網電氣連接。

第三，雷達機房結構柱及上下樓板的屏蔽。對雷達機房結構柱及上下樓板采用φ6mm的鋼筋進行加密，縱橫網格大小為50mm×50mm，鋼筋連接處采用綁扎或電焊的方式進行連接，綁扎方式應每平方焊一次。同時應每隔1m預留20mm的鋼筋頭作為與外加屏蔽網、金屬門框電氣連接用。

第四，雷達機房金屬門的屏蔽。該雷達機房金屬門采用銅編織線進行接地，金屬門框與雷達機房屏蔽網、大樓主鋼筋進行可靠電氣連接并與機房局部等電位連接母排進行連接（圖2）。

圖2 雷達機房屏蔽網

4.2 雷達機房線路屏蔽

為了防雷擊電磁脈沖干擾，進出雷達機房的所有線纜均應敷設在金屬屏蔽槽（管）內，并應進行多次等電位連接。雷達機房和控制室內的設備應滿足距引下線不應小于1.0m的要求。

4.3 電纜與波導管的屏蔽

雷達天線接到機房的所有電纜均敷設在金屬屏蔽槽（管）內，金屬屏蔽槽連接處采用BV6mm2銅芯線進行跨接，使金屬屏蔽槽（管）其首尾保持電氣貫通。金屬屏蔽槽（管）和波導管在穿經每一樓層時均采用BV10mm2銅芯線與該層等電位連接帶電氣連接。雷達天線至機房的電纜線入口處應用金屬罩屏蔽并接地。

5 結語

本文以福建省三明市新一代天氣雷達站的雷達機房的防雷屏蔽設計施工為例，闡述了高雷暴地區雷達機房的屏蔽方法。福建省三明市新一代天氣雷達站設置在高山上，同時電力傳輸線路架空引入，因此雷電經常光顧，迄今為止，該雷達站防雷裝置已正常運行2年多，有相對比較完善的雷電防護系統，雷達設備未曾遭到雷電損害，同時本防雷設計亦可在以后高雷暴地區雷達機房的屏蔽中借鑒應用。總之，只有采取完善的綜合防雷措施，才能確保建筑物、工作人員和設備的安全，從而最大限度地減少因雷擊所造成的損失。

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［10］劉 謙，劉玉平，金乾林，等.雷電入侵計算機信息系統的各種途徑及防護措施［J］.現代農業科技，2009（7）：281～282.