雷達測試機房供配電與防雷設計

夏勇　蔣健乾　夏田

【摘 要】雷達自動測試設備主要任務是維修雷達陣地無法修復的雷達電子設備，雷達自動測試設備安裝在雷達測試機房內。通過對雷達測試機房供配電、防雷、接地等方面的優化設計，雷達測試和維修任務得到了可靠的保障。

【關鍵詞】自動測試設備；供配電；防雷；接地；防靜電

【Abstract】The main task of ATE is to repair the electronic equipments of radar，which can not be repaired in radar position.And the ATE is equipped in radar test room.By means of optimization design of power supply，distribution， lightning protection and grounding for radar test room，the mission of test and maintenance for radar is reliably guaranteed.

【Key words】ATE；Test bench；Power supply and distribution；Lightning protection；Grounding；Electrostatic prevention

0 引言

雷達自動測試設備主要任務是在基地級維修雷達陣地無法修復的雷達電子設備。雷達自動測試設備安裝在雷達測試機房內，機房的區域包括：測試區、返修區、配電區、存儲區、備件區等。雷達自動測試設備涉及大量精密儀表以及雷達待測插件、模塊，因此有必要對雷達測試機房進行供配電與防雷等方面的設計。

1 雷達自動測試設備簡介

雷達自動測試設備的通常包括數字測試臺、電源測試臺、發射測試臺、接收測試臺、PCB返修站等。雷達自動測試設備的維修范圍包括雷達發射、接收、信號處理和終端、監控、電源等分系統的可更換單元。PCB返修站的作用是對測試設備檢測出故障的雷達組件和模塊進行器件更換和維修。

2 供配電設計

2.1 設計原則

雷達自動測試設備屬于精密設備，同時考慮設備裝備地區停電頻繁。因此供電母線采取分段供電策略，同時配置應急發電機保證重要載荷的連續供電。照明、制冷設備等一般載荷接母線I，測試臺、返修站等重要載荷接母線II，母線中間設自動切換開關。市電正常時，全部載荷由市電供電。市電停電或故障時，中間母線斷開，由發電機對重要載荷進行供電。發電機的最低容量應保證測試臺及PCB返修站等重要載荷的供電。

2.2 UPS選型

為了避免不良電力對精密設備的影響，同時保證測試工作的連續性和完整性，有必要為雷達自動測試設備配備UPS。測試設備的負載主要是儀表和電腦設備，功率因數在0.65-0.7之間。因此，可以將各個負載的額定功率累加求出總功率，一般考慮負載容量應為UPS額定容量的75～80%。

UPS的斷電工作時間的要求通常按以下因素綜合考慮：單個被測件的最長測試時間+測試數據保存時間+被保護設備關機時間。得到了斷電工作時間，則可推出所需UPS

3 防雷設計

3.1 雷電機理

該雷達測試機房所處位置屬于雷電多發區域，每年因雷電造成的電器設備、器件的損失比較嚴重，所以應重視防雷體系建設。按照產生的機理分析，雷電可以分為三種情況：

3.1.1 直擊雷

這是指雷云對地面突出物體或電力裝置的直接放電，其特點是所含能量巨大，在放電區域時間極短。

3.1.2 感應雷

感應雷是指雷云接近放電物體時，因為靜電感應和電磁感應，雷電流向物體由先導放電發展到主導放電，引起金屬體上產生及高電壓的放電過程。

3.1.3 雷電波雷電波是指輸電架空線路遭雷擊后或發生雷電感應時產生的沿各個方向迅速傳播的高電位沖擊波。

3.2 防雷體系建設

3.2.1 構建三級防雷體系

雷達測試機房的雷電風險主要來自于直擊雷和雷電波。為規避雷電風險，需要構建高壓配電、低壓配電和現場設備三級完整的三級防雷體系。

首先，在變電所電力變壓器高壓側、低壓側各安裝一組避雷器，構成防雷系統（通流量20KA）的第一級衰減，高、低壓避雷器防雷接地與變壓器的工作接地相連。在雷達測試機房的總配電柜內并聯安裝適當容量的電源避雷器，構成（10KA）二級衰減。在設備端，為測試臺和PCB返修站配置防雷保護盒，安裝防雷保護器構成對負載設備的三級（5KA）保護。

3.2.2 避雷針保護

通過架設避雷針來改善雷達測試機房的整體引雷效果，避免直擊雷的影響。避雷針設備包括：接閃器、引下線和接地體等。避雷針可以比周邊高度低于它的物體提前發出迎面先導，與閃電的下行先導會合后形成主放電通道，使閃電沿引下線入地。為了防止雷電流在瀉放過程中產生“反擊”現象，避雷針和建筑物、防雷接地和弱電安全地之間需要保持必要的安全距離。

3.2.3 供電電纜入線保護

雷達測試機房供電用電力電纜的入線方式避免采用架空線的方式，否則雷電波極易沿著電力線纜進入機房。電力電纜應采用地溝敷設的方式引入機房。電力電纜穿入金屬管，金屬管的兩端與接地裝置就近連接。

4 接地系統設計

4.1 接地系統分類

根據低壓系統和電氣裝置外露導電部分的對地關系，低壓配電系統中通常采用的接地保護方式可以分為TN、TT、IT等系統。而TN系統依據中性線與保護線的組合關系，又可分為TN-C、TN-S、TN-C-S系統。

4.2 接地系統的選擇

綜合考慮雷達測試機房的設備組成情況及工作特點，接地系統采用TN-C-S系統。TN-C-S系統結合了TN-C和TN-S系統的優點，應用靈活，且具有在設備處使用安全等特點。

從變電所變壓器到雷達測試機房這一段采用TN-C系統，系統中的N線和PE線合在一起作為PEN線。這樣節約銅排使用量，節省了投資。在雷達測試機房內部采用TN-S系統，在總配電柜處N線與PE線分開。N、PE線分開的好處是在PE線上無電流通過，設備之間不會產生電磁干擾，較適于抗電磁干擾要求高的雷達自動測試的場合。TN-S系統中的N線僅在總配電柜處接地一次，在機房內不再重復接地。PE線與測試機房的接地銅排相連，PE線可重復接地。

5 防靜電設計

5.1 設計概述

電子元器件屬于靜電敏感器件，在存儲、取用、更換等過程中所產生的靜電電壓遠遠超過半導體器件的擊穿電壓，往往會使器件產生硬擊穿或局部損傷。因此，有必要對雷達測試機房的返修區域進行防靜電設計。

5.2 設計要求

5.2.1 環境要求

返修區域內要求環境溫、濕度可控。

5.2.2 接地要求

返修區域必須設置兩套獨立接地系統。一套為泄放靜電用的防靜電接地系統；另一套為弱電系統的安全保護地。兩套接地系統之間相互絕緣，互不影響。返修區地面和操作工作臺應鋪設靜電耗散型材料，設施用具應符合防靜電要求。

5.2.3 設備配置

按防靜電使用要求，返修區域應配備相應的防靜電設備，如：防靜電容器、靜電消除器、運輸車、防靜電工作服等。

5.2.4 靜電測試

返修區域內的防靜電地面、工作臺、腕帶等應建立相應的檢測標準，設定檢測周期定期檢測防止失效，測試結果需建立相關記錄。

6 結束語

通過供配電、防雷、接地等方面的優化設計，保障了雷達測試、維修任務的順利完成，同時也保證了雷達測試設備的正常運行，避免來自雷電、電網波動等外界因素的干擾。

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[責任編輯：田吉捷]