張泉鋒，龔 偉，李衣長(zhǎng)，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(fù)一年的嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一［1］，多發(fā)生在夏季。雷電災(zāi)害已經(jīng)被聯(lián)合國(guó)有關(guān)部門列為“最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一”［2～4］。氣象雷達(dá)站的防雷減災(zāi)不但關(guān)系到雷達(dá)站自身的安全，而且關(guān)系到能否準(zhǔn)確提供突發(fā)性氣象災(zāi)害信息，關(guān)系到政府部門抗災(zāi)救災(zāi)決策能否迅速傳遞，關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全問題［5，6］。

從全國(guó)各地氣象部門建設(shè)的新一代多普勒天氣雷達(dá)站來看，大多數(shù)布點(diǎn)于高山，屬高雷暴區(qū)，且新一代天氣雷達(dá)的設(shè)備比較貴重，微電子設(shè)施較多，具有高靈敏度、低耐壓的特點(diǎn)，易受雷電侵害，因此提供科學(xué)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(dá)站的雷達(dá)機(jī)房的防雷屏蔽設(shè)計(jì)施工為例，闡述了高雷暴地區(qū)雷達(dá)機(jī)房的屏蔽方法，以期為氣象部門在高雷暴地區(qū)雷達(dá)機(jī)房的屏蔽中提供參考。

2 雷達(dá)站氣候和土質(zhì)概況

福建省三明市新一代天氣雷達(dá)站位于福建省三明市泰寧縣峨眉峰頂，屬于中亞熱帶季風(fēng)型山地氣候。一年中3～7月為雨季，同時(shí)也是雷暴多發(fā)的時(shí)候。據(jù)30年的氣象歷史資料統(tǒng)計(jì)［7，8］，泰寧縣年平均雷暴日數(shù)達(dá)56d，最多的年份達(dá)80d以上，是重雷電害災(zāi)害區(qū)，其中泰寧縣內(nèi)的南溪、梅林及峨眉峰等區(qū)域尤為嚴(yán)重，據(jù)了解，位于峨眉峰山頂?shù)奈⒉ㄕ窘?jīng)常發(fā)生雷擊現(xiàn)象，造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。另外，根據(jù)福建東辰勘察院出具的《三明新一代天氣雷達(dá)站工程地質(zhì)勘察報(bào)告》得知（圖1），雷達(dá)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(dá)機(jī)房的屏蔽工作就顯得格外重要［9］。

圖1 雷達(dá)站所在地土壤表層

3 雷達(dá)機(jī)房位置的選擇

一般的計(jì)算機(jī)機(jī)房應(yīng)設(shè)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(jīng)衰減了很多，對(duì)計(jì)算機(jī)等微電子設(shè)備的工作幾乎不產(chǎn)生干擾了。然而雷達(dá)機(jī)房因?yàn)樘炀€位于頂樓，以及與機(jī)房連接的線纜、波導(dǎo)管等的特殊要求，機(jī)房設(shè)在頂層是相對(duì)比較合理的，但對(duì)電磁場(chǎng)的屏蔽設(shè)計(jì)就有了更高的要求。為了減少雷電感應(yīng)，福建省三明市新一代天氣雷達(dá)站的雷達(dá)機(jī)房聯(lián)合采用外部屏蔽、線路屏蔽以及選擇合適的路徑敷設(shè)線路等措施。

4 雷達(dá)機(jī)房的屏蔽設(shè)計(jì)

雷達(dá)機(jī)房所在建筑物的外部接閃體承擔(dān)了大部分的雷電電磁能量，是防雷系統(tǒng)中重要的一環(huán)，并與內(nèi)部防雷工作有著直接的聯(lián)系。從防護(hù)功能上來說，一套完善的防雷設(shè)施，必須采取接閃、分流、屏蔽、均壓、接地等技術(shù)措施。因此，建筑物防雷設(shè)施應(yīng)包括接地體、引下線、避雷網(wǎng)格、避雷帶、避雷針、均壓環(huán)、等電位、避雷器等技術(shù)環(huán)節(jié)［10］。下面簡(jiǎn)單介紹一下該雷達(dá)機(jī)房的屏蔽設(shè)計(jì)。

4.1 外部屏蔽

三明市新一代天氣雷達(dá)站的雷達(dá)機(jī)房設(shè)置了雷達(dá)塔樓頂層，雷達(dá)機(jī)房最外層的屏蔽莫過于雷達(dá)塔樓的混凝土鋼筋了。

首先，將雷達(dá)塔樓的混凝土鋼筋進(jìn)行有效的焊接跨接，門、窗等金屬構(gòu)件均應(yīng)與主鋼筋連通，使整座塔樓構(gòu)成法拉第籠樓，進(jìn)行第一層的屏蔽。

其次，雷達(dá)機(jī)房?jī)?nèi)墻的屏蔽。在雷達(dá)機(jī)房的內(nèi)墻抹灰層下面玻璃窗上敷設(shè)50mm×50mm不銹鋼網(wǎng)，該不銹鋼網(wǎng)的邊緣采用金屬條壓，接并每隔1m焊接到雷達(dá)塔樓鋼筋上，且與玻璃窗金屬框及墻面屏蔽網(wǎng)電氣連接。

第三，雷達(dá)機(jī)房結(jié)構(gòu)柱及上下樓板的屏蔽。對(duì)雷達(dá)機(jī)房結(jié)構(gòu)柱及上下樓板采用φ6mm的鋼筋進(jìn)行加密，縱橫網(wǎng)格大小為50mm×50mm，鋼筋連接處采用綁扎或電焊的方式進(jìn)行連接，綁扎方式應(yīng)每平方焊一次。同時(shí)應(yīng)每隔1m預(yù)留20mm的鋼筋頭作為與外加屏蔽網(wǎng)、金屬門框電氣連接用。

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

圖2 雷達(dá)機(jī)房屏蔽網(wǎng)

4.2 雷達(dá)機(jī)房線路屏蔽

為了防雷擊電磁脈沖干擾，進(jìn)出雷達(dá)機(jī)房的所有線纜均應(yīng)敷設(shè)在金屬屏蔽槽（管）內(nèi)，并應(yīng)進(jìn)行多次等電位連接。雷達(dá)機(jī)房和控制室內(nèi)的設(shè)備應(yīng)滿足距引下線不應(yīng)小于1.0m的要求。

4.3 電纜與波導(dǎo)管的屏蔽

雷達(dá)天線接到機(jī)房的所有電纜均敷設(shè)在金屬屏蔽槽（管）內(nèi)，金屬屏蔽槽連接處采用BV6mm2銅芯線進(jìn)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(dǎo)管在穿經(jīng)每一樓層時(shí)均采用BV10mm2銅芯線與該層等電位連接帶電氣連接。雷達(dá)天線至機(jī)房的電纜線入口處應(yīng)用金屬罩屏蔽并接地。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以福建省三明市新一代天氣雷達(dá)站的雷達(dá)機(jī)房的防雷屏蔽設(shè)計(jì)施工為例，闡述了高雷暴地區(qū)雷達(dá)機(jī)房的屏蔽方法。福建省三明市新一代天氣雷達(dá)站設(shè)置在高山上，同時(shí)電力傳輸線路架空引入，因此雷電經(jīng)常光顧，迄今為止，該雷達(dá)站防雷裝置已正常運(yùn)行2年多，有相對(duì)比較完善的雷電防護(hù)系統(tǒng)，雷達(dá)設(shè)備未曾遭到雷電損害，同時(shí)本防雷設(shè)計(jì)亦可在以后高雷暴地區(qū)雷達(dá)機(jī)房的屏蔽中借鑒應(yīng)用?？傊?，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(shè)備的安全，從而最大限度地減少因雷擊所造成的損失。

［1］李 輝，張 艷，王云林，等.煙花爆竹場(chǎng)所雷電防護(hù)及檢測(cè)技術(shù)探討［J］.氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2007，23（1）：51～55.

［2］楊曉東.雷擊種類及其綜合防護(hù)技術(shù)淺析［J］.氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，22（3）：48～50.

［3］楊世剛，趙桂香，潘 森，等.我國(guó)雷電災(zāi)害時(shí)空分布特征及預(yù)警［J］.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2010，19（6）：153～159.

［4］胡春良，包炳生.新一代多普勒氣象雷達(dá)與雷電防護(hù)設(shè)置［J］.科技通報(bào)，2010，26（6）：926～930.

［5］馮晉勤，黃愛玉，張治洋，等.基于新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品閩西南強(qiáng)對(duì)流天氣臨近預(yù)報(bào)方法研究［J］.氣象，2012，38（2）：197～203.

［6］李 萍，蔡河章，張泉鋒，等.新一代天氣雷達(dá)站防直擊雷安全性能評(píng)價(jià)［J］.綠色科技，2013（11）：261～262.

［7］蔣宗孝，阮錫章，伍毓柏，等.三明市農(nóng)業(yè)氣候資源概況［J］.氣象科技，2004，32（增刊）：68～72.

［8］張尾蘭，黃立盛，江艷芳，等.泰寧縣近50年氣候資源及主要?dú)庀鬄?zāi)害變化特征分析［J］.福建農(nóng)業(yè)科技，2012（5）：51～56.

［9］李 萍，蔡河章，馬秀玉，等.高土壤電阻率下防雷裝置的設(shè)計(jì)［J］.氣象科技，2014，42（5）：912～917.

［10］劉 謙，劉玉平，金乾林，等.雷電入侵計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的各種途徑及防護(hù)措施［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（7）：281～282.