机场气象监测站防雷防护

通天雷神

机场气象监测站防雷防护

赵建涛  
 
此方案为通俗简易方案，仅供参考！具体方案要根据现场勘测而定。

气象自动观测站的设备主要有云高仪、激光自动测光装置、风力风向传感器和主控机等设备组成。从防雷角度考虑，该观测站的室外机器设备均应考虑到直击雷和感应雷的防护。此外，设备接地的地网部分在直击雷和感应雷防护中起着关键作用。

气象自动观测站土建工程项目目前已经竣工，防雷工程原本应在土建时加以考虑，为此，它将会给后续的防雷工程带来种种原来就可以避免的麻烦。如全程将信号电缆用铁管保护起来，使信号电缆得到有效屏蔽而免去在信号线上安装过压保护器的麻烦。  

二、        设计的原则和依据

1、              设计原则

综合治理、整体防御、分级泄流、层层设防的原则。

2、              设计依据

（1）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）

（2）《电子计算机房设计规范》（GB50174-93）

（3）《通信局（站）接地设计暂行技术规定》（YDJ26-89）

（4）《电子设备雷击导则》（GB7450-87）

（5）《雷电电磁脉冲的防护》（IEC1312-1，2，3）

（6）《建筑物防雷》（IEC1024-1：1900）  

三、        直击雷防护

空旷的原野上突出的风向杆和小于10欧姆的接地电阻是下行雷泄放的良好通道。风向杆受雷的结果是室外观测设备将全部损坏，那是由于现在室外设备接地的地网状况比较糟糕所致。

以飞机跑道的中分线为限，风向杆可分为南北两个点，拟在南北两支风向杆的南面、距风向杆约10米的位置上立两支高度为12米的避雷针杆塔，杆塔由三条攀线支持，避雷杆塔上安装由我公司代理的“中光”牌阻抗限流避雷针。避雷针安装的理由是：1、飞机场地上的任何高度的新装置都要经过审核认定，民航总局同意后方可安装。新装的避雷针只比风向杆高出2米，为此，审批通过的可能性最大；2、只有安装“中光”牌避雷针才能达到防止直击雷的目的，如果使用传统的避雷针装置，要使避雷针保护到风向杆，则避雷针杆的高度应为20米，而这个高度的避雷针保护角度又不是非常准确。由四川中光专业厂家生产的阻抗限流避雷针是有安装高度低、保护范围大、引雷准确率高的特点，使用它可以有效地保护风向杆附近的设备免遭直击雷击（详细资料请参阅中光避雷针说明书）。

直击雷防护在所难免，没有直击雷防护的防雷工程是不完全的。

四、        感应雷防护

   所谓的感应雷是由雷电电磁感应而产生，因它具有雷电的各种形波而称之为感应雷。感应雷最主要的特征是沿着线路以过电压方式侵袭用电设备。

气象自动观测站的线路很长，其中信号线的长度在3千米以上长距离的线路是感应雷传播的绝好途径。感应过电压传播的途径有两种，即电源线路和信息信号线两种。

1、     电源线路的过电压保护

机场气象自动观测站的供电部分由机场跑道南北两头的盲降台提供，北面的设备由380伏三相电源提供，而南面的设备则由220伏单相电源提供，为使南北两头的自动观测设备免受雷电过电压的侵害，特在电源线上做如下防雷设计：

（1）北面自动观测设备电源线路的防雷。设备的电源由盲降台提供三相电源，而设备（如云高仪等）用电的电压均为单相220伏，为减小雷电的侵害，并根据雷电过电压的规律和特点以及与之相适应的防雷产品，特设计从盲降台至用电设备这段线路上安装三级电源防雷装置。第一级防雷装置为泄流型防雷器，它的作用是对地泄放从电源线澎涌而来的雷电流，使雷电能在经过第一级防雷器后大大减小；第二级防雷装置为限压型防雷器，它的作用是有效地限制来自线路的高压，使电源线上的过电压限制在有限的范围内；第三级防雷装置为精细型限压防雷器，它的作用是限制电源电压在设备允许的范围内，确保设备不因过电压而损坏。

（2）南面自动观测设备电源线路的防雷。设备用电由南面盲降台提供单相电源，与北面观测站设备一样，在由盲降台至用电设备的线路采取三级防雷保护装置。

（3）防雷产品的安装：

A   设计在北面盲降台的电源配电箱处的三相电源线和一条N线 上并联安装4只第一级泄流型防雷器SIEMENS B50B；在同一位置

    上并联安装4只第二级限压型防雷器SIEMENS C385P；为配合第 一级和第二级防雷器的动作时间，还需在第一级和第二级防雷

    器之间串联安装4只退耦器SIEMENS B35H；第三级防雷保护器 并联安装在用电设备的电源端口上，共5只，型号为TEK MAX6。

B   设计在南面盲降台的电源配电箱处并联安装SIEMENS B50B2只、CC385P  2只、B35H 2只，第三级防雷保护器并联

    安装在用电设备的电源端口上，其数目为6只，型号为TEK MAX6。

2、      信号线的过电压保护

由于设备厂方已配套有信号部分的防雷设备，因此本设计方案对信号部分的防雷不再重复，因信号部分造成的设备损坏及人员伤亡，由设备供应方负责。

 

五、        屏蔽

前面已经提到，电源线和信号线的屏蔽措施在土建施工时就应该考虑在内，目前在缺少屏蔽措施的情况下，只有采用加装防雷器的方法进行补救，这种补救措施虽然也起到防雷抗雷的作用，但如果电源线和信号线都采用屏蔽穿管布线时，防雷器相对于过电压的压力将大大减小，而且增加了防雷器的使用寿命。

机场气象自动观测站风向杆上与避雷引下线相平等的信号线和电源线都应以穿铁管的方式进行屏蔽，这些措施将有利于减少感应在信号线和电源线上的过电压。  

六、        均压

由于雷电场的不均而导致的电位差是雷电二次效应危害的另一种途径，据此原理特设计在观测室的防静电地板下以100cm×100cm的规格用0.1×100cm的纸铜板铺成网格，争取各种设备的接地点之间消除电位差，防止反击。  

七、        地网

机场气象自动观测站的地网在设计上非常不合理，该场地为沙砾土，选择打几根地桩就能满足10欧姆以下接地地阻的愿望是不现实的，为满足防雷需要和接地电阻要求，需要对地网进行必要改造和建设。