高山无线电监测站防雷措施研究 本文关键词：高山，监测站，防雷，无线电，措施
高山无线电监测站防雷措施研究 本文简介：摘要：本文基于山东泰安高山无线电监测站防雷工程设计和应用经验，对高山无线电监测站防雷工程中的设计标准选用、接地网设计、避雷针选型、机房屏蔽和日常运维等有效措施进行了分析和总结，并从防雷标准、环境因素、建设实施等几方面给出了建议，对高山无线电监测站雷电防护具有重要意义。关键词：高山；无线电；监测站；防
高山无线电监测站防雷措施研究 本文内容：
摘要：本文基于山东泰安高山无线电监测站防雷工程设计和应用经验，对高山无线电监测站防雷工程中的设计标准选用、接地网设计、避雷针选型、机房屏蔽和日常运维等有效措施进行了分析和总结，并从防雷标准、环境因素、建设实施等几方面给出了建议，对高山无线电监测站雷电防护具有重要意义。
关键词：高山；无线电；监测站；防雷；措施
引言
高山无线电监测站由于架设位置高，非常容易成为雷击目标，造成监测设备遭受雷击损害，因此高山无线电监测站雷电防护一直备受关注。山东省泰安无线电管理处的一座高山监测站位于泰山主峰玉皇顶东侧的日观峰，海拔1533.7米，是山东省海拔最高的监测站，山东泰安年雷暴日28天，属于中雷区，泰安的这座高山站建站十余年，几乎未遭受雷击灾害。本文对该监测站防雷设施进行了技术调研，对高山无线电监测站几点重要的防雷措施进行了分析和总结。图1为泰安高山无线电监测站及部分防雷设施。
1防雷措施分析
1.1高防护等级设计标准
泰安高山站与山顶的气象站共址，按照《GB50057建筑物防雷设计规范》中的关于建筑物的防雷分类划分，气象站很难归入第一和第二类建筑物，但防雷设计人员反映实际设计施工标准不低于第二类建筑物的防雷等级，也就是高防护等级设计标准是高山监测站雷击防护的设计施工保障。目前，在即将发布的《无线电监测站雷电防护技术要求》行业标准中，将无线电监测站划分为两类：位于强雷区或多雷区的无线电监测设施以及位于山顶、海边、河流附近等雷击风险较高地带的无线电监测设施应划分为一类，重要性和设备价值较高的无线电监测设施也可划分为一类；不属于一类的其他无线电监测设施划分为二类。从分类标准中可以看出，高山监测站可按一类防护等级进行设计，为高山监测站防雷设计提供了指导依据。
1.2高性能接地网
高性能的接地网是高山监测站防雷工程中重要的措施之一。所有的雷电流都通过接地网进行泄放，而高山监测站通常土壤中岩石较多，电阻率较高，接地电阻很难降低，另外山地地貌复杂，必须依据地形因地制宜进行设计施工，尤其是部分山地为国家保护区域，施工范围要符合环境保护要求，这对接地网的设计和施工都提出了严峻的考验。泰安高山无线电监测站，位于泰山气象站内，泰山岩石多为变质岩，电阻率高达102欧姆•米至105欧姆•米，理论上接地网很难做到低电阻。而泰安高山站借用了山东泰安气象站的接地网，2017年接地电阻测试结果为1.09欧姆，远远低于国标规定值（＜10欧姆），雷电流释放效果非常好。根据泰安防雷办提供的设计资料，泰安高山站接地网采用了总长约为1580米的40mm×4mm镀锌扁钢作为水平接地极、1.5米长的50mm×50mm×5mm的角钢作为垂直接地极，并且沿水平接地极加注了大量的降阻剂，设计分布图见图2。根据图纸数据计算，接地网面积高达10000平方米。无线电监测站的机房、天线塔1和天线塔2等设施可以就近接地。设计人员还反映，实际施工时在山顶根据地形和岩石分布情况，尽量扩大接地网分布范围。经过技术调研和查阅资料，高山接地网通常使用“深井”技术，就是在合适的土壤位置，通过打深敷设垂直接地，将接地网向纵深扩展，进一步扩大接地网面积。接地网采用抗腐蚀性材料，增加接地网寿命，这与平原接地网设计原则相同，此处不再赘述。综上，高山监测站接地网设计施工的要点可以总结为三点：扩大面积、加降阻剂和“深井”辅助。
1.3新型避雷针
高山监测站由于地处山顶，因此避雷针接闪次数肯定高于平原监测站，那么对避雷针（接闪器）的性能提出了较高的要求。山东泰安气象站在10年前就采用了法国提前高性能放电式避雷针，大大增加保护半径，在实际中得到了良好的应用验证。普通避雷针对雷电的吸引力有限，其保护范围也十分有限，并且避雷针和引下线在流过雷电流时,所产生的电磁场,会损坏其作用范围内的系统和设备，造成雷击二次效应。目前随着防雷元器件技术发展，已经出现了很多新型高性能避雷针，见图3，主要有优化避雷针、闪盾避雷针和提前放电避雷针等。主要特点是：对雷电吸引力强，保护范围大，显著减小雷电流流经避雷针和引下线时的雷电感应，降低雷电流入地瞬间的地电位反击；对雷电流的幅度衰减大于80%；雷电流前沿上升陡度（di/dt）下降到之前的1/33；冲击通流容量大于300kA；在相同的安装高度下，比普通避雷针的保护半径大数倍等。
1.4高等级的机房屏蔽
屏蔽是一项非常有效的防护雷脉冲的措施。通常机房会采用接地网格和静电地板的方式加强机房屏蔽，而高等级的机房屏蔽会对机房外墙加屏蔽，进一步提高屏蔽等级。经过调研，泰安高山监测站使用的机房外墙内除了自有钢筋作为屏蔽网以外，还在墙内敷设了金属网，提高屏蔽效果。外墙屏蔽施工图见图4。可见高山监测站在预算允许范围内可适当提高机房的屏蔽等级，例如采取六面金属网格屏蔽、设备装入金属机柜、使用金属门等方式，避免破坏墙体的同时又提高了机房对雷脉冲的防护等级。
1.5注重施工细节
防雷是一项工程，细节决定成败，防雷施工中有很多细节需要注意，例如设备等电位连接、SPD馈线安装位置、焊接点防腐处理、信号线和电源线布线等。调研中发现泰安高山监测站机房内做了大量的等电位连接，墙上塑铝板的固定架都进行了等电位连接，见图5，可见施工过程非常注意细节处理。
1.6重视后期的运维保养
再好的接地工程，没有后续的维护保养也会出现防雷漏洞，气象站和泰安监测站非常重视维护保养，每年定期做了大量的运维工作，其中就包括防雷设施保养，尤其是雷雨季来临之前和雷击发生后做好防雷设施检查维护工作。
2结论和建议
从本次对泰安高山无线电监测站防雷设施的调研，结合相关资料，可见高山监测站防雷措施对保障设备和人身安全非常必要，泰安高山监测站防雷工程经受了长时间检验，实现了良好的防雷效果，最后有以下建议供参考：(1)高山监测站防雷措施必须依据国家和行业标准因地制宜进行设计和施工，这是防雷设计的理论依据；(2)高山监测站在最初建站选址时除了考虑信号接收性能外，还需将地理环境因素加以考虑，例如土壤电阻率、岩石结构、是否为风口、植被是否可以破坏和恢复等；(3)高山监测站如果为自建，可以在建设之初就结合当地的地质情况，在地基内加降阻材料，降低后期接地网设计难度；(4)新型避雷针可以组合使用，有意识地转移雷电接闪点，实现保护重要目标的效果，例如闪盾避雷针和提前放电式避雷针组合使用。
参考文献：
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[2]GB50057-2010,建筑物防雷设计规范[S]
[3]潘忠林.现代防雷技术与工程[M]，成都：电子科技大学出版社，2012年
[4]NFC17-102-1995，法国（建筑物）防雷标准[S]
[5]陈良，梅芳.使用提前放闪电避雷针对短波测向天线场直击雷防护[J].数字通信世界,2016(4):52~55
作者：陈良 赵甫胤 刘杰 薛其峰 单位：国家无线电监测中心成都监测站 山东省泰安无线电监测
《高山无线电监测站防雷措施研究》
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