本科毕业设计论文雷达站综合防雷设计方案.docx

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本科毕业设计论文雷达站综合防雷设计方案

雷达站综合防雷设计方案

xxxxxxxxxx防雷科技有限公司

设计人：

xxxx

雷达站防雷关键词：

直击雷防护、玻璃钢避雷针、先导放电避雷针、独立避雷塔、智能电源防雷、智能信号防雷、无线接地电阻测试、1欧姆防雷接地！

一、防雷重要性

在当今人类科学技术的发展已进入了高信息化的发展阶段。

基于近些年来电子技术的飞速发展，各种先进的测量、保护监控、电信和计算机等电子产品正日益广泛的应用于各行各业中。

这些微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低，过电压耐受能力差等致命弱点，一旦遭受雷击过压的冲击，轻则造成这些电子系统的运行中断，设备永久性损坏；重要的是这些系统所承负的那些须实时运行的后续工作的中断瘫痪所造成的不可估量的直接与间接的巨大经济损失和影响。

为此，基于雷电防护的现状和检测问题，因成本所限，一般用户每年雷雨前检测，一年测一次。

对于SPD（防雷器）损坏后，无法及时发现。

因缺少专业技术，现有测试方法都是人工现场测试，造成人为误判。

SPD（防雷器）损坏后，因不知毁损原因，导致频繁毁掉，一旦遭受雷击，造成更大经济损失。

因技术手段、成本、人力所限，这种检测方法被无奈的执行了数十年。

如果防雷设施毁掉，只有在第二年人工检测时才能发现：

实际原因是：

一系列关键技术未能攻克，无法实现远程监测和联网报警等功能；科威应用传感器采集及算法，结合已有雷击测试平台方案，创新的使用和借签云计算、大数据、云物联、移动互联等技术手段实现该系统的技术突破。

我们认为对雷电电磁脉冲（LEMP）的防护和实时检测必须要有效的实施。

在机房内弱电系统有大量的信息设备，大楼供电系统的正常与否直接关系到各系统中的工作顺利进行、网络系统的稳定性和数据存储的安全性，以及通讯系统的正常工作，系统的防雷有着很重要的作用。

因此在明确防雷区划分的基础上，结合我们拟进行保护的区域来分析.

2、综合防雷主要由以下几部分构成：

三、设计依据包括有：

（1）《建筑物防雷设计规范》（2010版）GB50057-2010

（2）《电子计算机机房设计规范》GB50174-93

（3）《雷电电磁脉冲的防护》IEC6I312

（4）《过电压保护器》IEC61643

（5）《SPD通讯网络防雷器》IEC61644

（6）《低压配电设计规范》GB50054-95

（7）《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》GBJ64-83

（8）《电子设备雷击保护导则》GB7450-87

（9）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92

（10）《建筑物防雷》IEC61024

（11）《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012

四、设计内容

考虑到雷达站设备运行的环境要求，需在所有设备间和值班室内配置空调机、消防及报警设备，以保证计算机等设备的正常运行，提高系统可靠性。

同时，本工程雷达站距离芜湖VTS中心的距离较远，维护不便，故在新建的新建雷达站各配置空调机3台，其中设备间配置自启动空调机1台，值班室和配电间各配置1台。

雷达站和VTS中心采取防雷措施，保证系统的安全工作。

雷达站顶部按建筑物防雷设计规范安装直击雷防护设备。

雷达站地网应按防雷接地、保护接地和工作接地功能要求构建联合接地网，联合接地电阻不大于4欧姆。

工程对各雷达站、VTS中心采取防雷措施，保证系统的安全工作。

天线馈线采用多点接地，在连接传输线路的配线箱安装避雷保护装置。

从站内总配电箱引接的交流配线、UPS和交直流配电装置均安装电源避雷器（雷电浪涌保护器），在电缆沟上方敷设避雷接地线，防止雷电感应。

对电源部分作三级防雷保护，将线路中感应的雷电流逐级削弱，将残压逐级降低，降到用电设备可以承受的电压。

第一、二级复合型电源防雷：

在一层总配电柜总电源开关后安装一、二级复合型电源避雷器，作为整个电源的一、二级防雷保护，雷击电流泄放能力达到100KA（10/350us）。

在UPS电源输出端，进入设备机房总空气开关后并联安装三级防雷器，作为电源的三级防雷保护。

三级防雷保护应具有响应时间快，高泄放能力（8/20us），进一步泄放过电流，更低的保护电平限制过电压。

为了确保重要电子设备的正常运行，在设备前端配置两套精细防雷排插，为被保护雷达专用设备提供优化的低电压保护。

雷达站设备机房采用M型等电位连接网络结构，机房活动地板下四周墙壁上敷设一个环形闭合等电位铜带，材料采用30×3mm紫铜带；机房内各种设备金属外壳、机柜、静电地板、金属线槽、金属门窗，避雷器接地端等就近与M型网形等电位连接，通过多点连接组合到共用接地系统中。

引一根BVR-35mm2接地线至雷达站预留接地端子。

进入机房的光纤金属加强芯或金属外壳应在入户处直接接地。

雷达站避雷针独立引下线（专用电缆），引下线应直接接地，不得有其他接触，也不要连接到建筑钢筋上。

避雷针引下线埋入地5米至10米后再与地网连接。

在芜湖VTS中心作等电位联结。

机房内设置等电位网格，机柜采用两根不同长度的6平方厘米的铜导线与等电位网格连接，并用BV-450/750V1x25导线与建筑原有接地装置连通，防雷接地、重复接地、弱电接地做联合接地装置，接地电阻不大于4欧。

五、方案设计

（一）外部直击雷防雷

设计内容：

所谓雷击防护：

就是由避雷针（或避雷带、避雷网、避雷针塔）、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；在0级保护区即外部作无源保护，主要有避雷针（网、线、带）和接地装置（接地线、地极）。

直击雷方案建议两种：

1）玻璃钢避雷针安装在建筑物顶部。

2）独立避雷针塔进行防护。

具体实施方法：

属第二类建筑物

属第三类建筑物

接闪器

宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器，宜优先采用避雷网（带）。

避雷网（带）应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。

雷击多发地区宜在易受雷击的部位增设避雷短针，所有避雷针应与避雷带相互连接。

避雷针保护范围应按45m滚球半径计算。

宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器，宜优先采用避雷网（带）。

避雷网（带）应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格。

雷击多发地区宜在易受雷击的部位增设避雷短针。

避雷针保护范围应按60m滚球半径计算。

屋面设施

防护措施

突出屋面上装设的广告牌、装饰照明灯等所有金属构件应就近与屋面避雷带（网）作多点可靠电气连接；屋面上的非金属物及各种收发天线应在接闪器有效保护范围内，如不在保护范围内应增设避雷针，并与屋面防雷装置做可靠电气连接。

引下线

宜利用建筑物外侧构造柱内对角的两根主筋作为防雷接地引下线，引下线应上下电气贯通，每根引下线的冲击接地电阻值不应大于10Ω，并与接地体（网）作可靠电气连接。

引下线平均间距不应大于18m。

宜利用建筑物外侧构造柱内对角的两根主筋作为防雷接地引下线，引下线应上下电气贯通，每根引下线的接地电阻值不应大于10Ω，并与接地体（网）作可靠电气连接。

引下线平均间距不应大于25m。

接地装置

宜优先利用建筑物基础内的钢筋网作为接地体，当接地体的接地电阻值达不到要求时，应增加人工接地体。

避雷针安装示意图（山西捷力通防雷科技有限公司提供）

独立避雷塔安装

（二）机房内部的感应防雷防护

雷电侵害主要是通过线路侵入。

高压部分电力局有专用高压避雷装置，电力传输线把对地的电力限制到小于6000（IEC62.41），而线对线则无法控制。

所以，对380V低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分：

建议在高压变压器后端到楼宇总配电盘间的电缆内芯线两端应对地加避雷器，作一级保护；在楼层机房总配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装避雷器，作为三级保护。

为了有效的对所的防雷设备进行实时检测，我们在机房设一台TH4303智能监测站用来接收所有SPD在线检测模块传输的数据，及时发现和解决问题。

产品采用：

太原腾之辉防雷科技有限公司防雷设备：

具体实施方法：

电源一级防雷的具体措施办法：

在双电源自动转换开关上和信息管线总电源上分别并联安装一套开关型TSPD-A350/4电源一级防雷器和一台在线检测SPD模块用于动力机房配电设备的电源第一级的防雷保护。

电源二级具体措施办法：

在AL2和AL2箱配电的总电源分别并联安装一套开关型TSPD-B+C80RM/4电源二级防雷器和一台在线检测SPD模块用于动力机房配电设备的电源第二级的防雷保护

第三级防雷系统具体措施：

第三级防雷即用电设备的末级防雷，这也是系统防雷中最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，如服务器、交换机等，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，若不做第三级的防雷，由经过一级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。

应在网络交换机或服务器，处安装电源防雷插座作为第三级室内设备的末级防雷保护，在机房设备前端安装六个防雷插座型号TKA-GZ/PDU06或TKA-T/BNC或TSPD-C40RM/2用于电路设备的电源三级防雷保护。

（三）等电位连接

1.等电位概述

等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差。

在一个防雷区内部的金属部件和系统都应在防雷区交界处，采用等电位连接线做等电位连接”；国家标准GB50057-2010局部修订条文中指出：

“穿过各防雷区界面的金属物和系统，以及在一个防雷区内部的金属物和系统均应在界面处做等电位连接”。

2.机房等电位具体施工方法：

机房四周采用30mm*3mm铜排敷设，并用绝缘子固定，防静电电板下选用规格为50*0.1mm的铜箔，沿静电地板成网格状敷设，并在机房内设置等电位汇流排，规格不小于600*600mm,从机房引至接地装置的接地干线选用规格不小于35m㎡多股铜芯导线。

机房接地系统与等电位铜线链接最后汇总至YBOX58等电位雷电计数箱，作为机房等电位连接载体，机房内所有防雷设备地线、主控台、电视墙、机柜金属外壳、门窗、静电地板、强弱电桥架等先连接到等电位网上再与接地相连接，采用S型接地方式。

3.等电位连接示意图

4、实际现场制作图

备注：

机房等电位连接，防静电地板敷设、30*3mm铜排与40*0.3mm铜箔

（4）防雷接地系统

接地是防雷装置的基础。

接地系统电阻要求：

0.1欧姆接地、0.5欧姆接地、0.8欧姆接地、1欧姆防雷接地、4欧姆防雷接地、10欧姆防雷接地。

本次接地系统我们依据规范及结合图纸要求接地值为4欧姆，为了使雷电流更好的泻入大地，为保证机房或系统的接地阻值，还应尽量减小引下线的电阻值。

依据防雷规范要求，此次设计我们接地体的具体位置和引下线的具体路由，在施工时以尽可能的减少引下线的长度。

通过增大导线载面和减小引下线长度的措施，来尽量减小接地引线的电阻值，为了对接地系统的实时检测和记录，我们在接地系统和等电位铜排中间加装一台接地电阻智能检测仪。

1、垂直接地体材料

垂直接地体可采用烧制型YBD-01T非金属接地体、铜包钢接地棒、铜材、热镀锌钢材（钢管、圆钢、角钢、扁钢）、离子接地棒、锌包钢或其它新型接地材料。

2、水平接地体材料

水平接地体一般采用纯铜线、镀铜线、热镀锌扁钢、锌包钢等。

4、地网施工布置

地网布置依据地形设计为L型、口型、一字、H型或圆型。

5、地网挖掘

接地地网挖掘深度大于0.8米，根据土壤如：

石头、沙土、建筑垃圾、黄土等情况，北方城市一定要达到冻土层以下。

5、智能系统工作原理

为提高防雷设施的安全性、稳定性和可靠性，方便对防雷设施的日常管理及维护，提升工作人员的管理水平，腾辉公司自主创新研发出一个安全、科学、高效、一体化、主动式的雷电防护在线监测管理系统。

实时了解各处防雷设施的工作状态及参数，并且对于设备产生的各种故障，通过雷电防护在线监测管理系统，能迅速通知维护部门并使之能够快速响应并处理，杜绝安全隐患，同时也可以与其它信息系统互联，互补，通过信息定期归档，记录管理，为上级主管部门的日常查看、管理、监管、决策提供一个可靠的依据。

腾辉智能雷电防护在线监测管理系统结合现有的雷击测试平台方案，创新的使用和借鉴云物联、传感器、智能算法技术、大数据、移动互联等技术手段实现了该系统的技术突破。

导入“管理”+“软件”的设计思想，可实现浪涌保护器的实时监测、智能管理、傻瓜式设计等功能。

我根据用户对监测站点集中监控系统的要求，将每个站点监控系统包括的内容为：

雷电流、浪涌保护器、电网电压、环境温湿度、接地电阻等。

通过GPRS模块传送给服务器，进行统一集中报警管理。

六、产品选型及技术说明

（一）TH4303智能监测站

产品特点

1、定时（如5S）采集一次终端数据，采集数据保存在本机

2、支持200个采集终端数据采集

3、支持RJ45或GPRS通讯与服务器通讯

4、支持RS458或无线与采集终端通讯

5、报警数据、雷击数据立即发送到服务器、实时数据定期发送到服器

6、支持实时数据采集功能，把当前终端采集数据发送到服务器

7、支持服务器的远程参数设置

（二）KV4312雷电流监测仪

产品特点

1、基于罗氏线圈传感器技术精确还原雷击的峰值、极性、能量

2、采集终端的自身防雷能力

3、雷击波形还原技术（近似）

4、支持有线和无线传输

5、雷击发生后，秒级报警，雷击信息及发成时间以短信方式发到维护人员手机

6、可连接到后台服务器，在网络范围内，电脑、智能手机可与远程监控任意一个雷电采集终端

性能参数

KV4312雷电流监测仪

雷电流监测仪可以采集到1路的雷电波峰值、极性、能量、时间、次数，1路RS485通讯，供电AC220V

适应电网系统：

220V/380V

防雷能力：

Imax（8/20μs）100kAUp<1.5kV

雷电流检测：

1路

雷击强度：

1kA-100kA精度±10%

雷击极性：

正/负极

雷击能量：

0-35AS

雷击次数：

999次

雷击时间：

年/月/日时/分/秒

显示模块：

128×64点阵式液晶显示（带背光）

通讯方式：

：

有线（RS-485）无线（GPRS,Zigbee）

工作温度：

-20℃~+60℃

储存温度：

-30℃~+70℃

相对湿度：

10%~90%（40℃）

输入电源：

AC220V

功耗：

<5W

安装方式：

壁挂式安装，台式安装

安装尺寸：

251*192*92mm

产品重量：

2.15kg

IP等级：

IP54

报警功能

雷击报警

（三）KV4311SPD监测模块

产品特点

1、雷击计数功能，当遭遇雷击，秒级报警

2、空气开关异常报警

3、浪涌保护器（SPD）发生异常时，秒级报警，SPD劣化情况及发成时间以短信方式发到维护人员手机

4、可连接到后台服务器，在网络范围内，电脑、智能手机可与远程监控任意一个浪涌保护器（SPD）的情况

5、采用35mm滑轨设计，方便安装使用

技术参数：

KV4311SPD监测模块

KV4311采集1个SPD遥信状态，1个空气开关的状态，1路SPD动作次数，1路RS485通讯，AC220V供电。

适应电网系统：

220V/380V

防雷能力：

Imax（8/20μs）100kAUp<1.5kV

SPD遥信检测：

1路

空开状态检测：

1路

雷击计数：

1路

通讯方式：

有线（RS-485）无线（GPRS,Zigbee）

安装方式：

35mm滑轨

安装尺寸：

90*36*66mm

工作温度：

-20℃~+60℃

储存温度：

-30℃~+70℃

相对湿度：

10%~90%（40℃）

输入电源：

AC220V

功耗：

<5W

IP等级：

IP20

产品重量：

170g

报警功能

SPD遥信报警，空开跳闸报警

（四）KV4302接地在线监测系统

产品特点

1：

实时在线监测接地电阻，自身防雷达100kA；:

2：

分辨率达0.001Ω，精度达±2%rdg±3dgt（20°C±5°C,70%RH以下）；

3、支持有线和无线传输；

4、接地发生异常时，秒级报警，接地阻值及发成时间以短信方式发到维护人员手机

5、可连接到后台服务器，在网络范围内，电脑、智能手机可与远程监控任意一个地网状况。

产品性能参数

KV4302接地电阻监测仪

TH4302可以采集一路接地电阻值，1路RS485通讯，DC12V供电。

功能：

回路接地电阻在线监测，金属回路联结电阻在线监测、接地状况监测

防雷能力：

Imax（8/20μs）100kAUp<1.5kV

电阻量程：

0.01Ω-200Ω

分辨率：

0.001Ω

精度：

±2%rdg±3dgt（20°C±5°C,70%RH以下）

地线穿孔尺寸：

60mmx30mm,闭口式（可以穿过60mmx4mm扁钢或外径Φ30mm电缆）

通讯方式：

有线（RS-485）无线（GPRS,Zigbee）

工作温度：

-20℃~+60℃

储存温度：

-30℃~+70℃

相对湿度：

10%~90%（40℃）

输入电源：

DC12V

功耗：

10W

IP等级：

IP54

安装方式：

地线穿心通过检测仪中心孔，壁挂式安装，台式安装

安装尺寸：

180x168x68mm

产品重量：

2.1kg

报警功能

接地阻值异常预警

（五）电源一级防雷器TSPD-A350/4

型号

TSPD-A350/4P

SPD端口

双端口

SPD端口

组合型

试验类别

I+II+III类试验

额定电压 Un

220V AC，50-60Hz

最大持续运行电压 Uc

255V AC，50-60Hz

雷电冲击电流Iimp（10/350us）

25KA

总雷电冲击电流Iimp（10/350us）

100KA

标称放电电流 In（8/20us）

100KA

保护水平 Up

1.8KV

推荐串接过流保护装置

63A/35KA

响应时间

≤100ns

尺寸

8mods，DIN43880

（六）电源二级防雷器

型号

TSPD-B+C80RM/4P

SPD端口

双端口

SPD端口

组合型

试验类别

II+III类试验

额定电压 Un

220V AC，50-60Hz

最大持续运行电压 Uc

385V AC，50-60Hz

总雷电冲击电流Iimp（10/350us）

40KA

标称放电电流 In（8/20us）

80KA

保护水平 Up

2.0KV

推荐串接过流保护装置

63A/35KA

响应时间

≤25ns

尺寸

8mods，DIN43880

（七）电源三级防雷器TSPD-C40RM/2P

型号

TSPD-C40RM/2P

SPD端口

一端口

SPD端口

组合型

试验类别

II类试验

额定电压 Un

220V AC，50-60Hz

最大持续运行电压 Uc

385V AC，50-60Hz

总雷电冲击电流Iimp（10/350us）

20KA

标称放电电流 In（8/20us）

40KA

保护水平 Up

1.8KV

推荐串接过流保护装置

63A/35KA

响应时间

≤25ns

尺寸

2mods，DIN43880

（八）网络防雷器

型号

TKS-4/RJ45

TKS-4/RJ45/24

保护路数

1路

24路

标称工作电压Un

5V

最大持续工作电压Uc

6V

标称电流In

350MA

标称放电电流（8/20us）In

2.5KA

最大放电电流（8/20us）Imax

5KA

线-线电压保护水平（In）Up

≤15V

线-PE电压保护水平（In）Up

≤150V

响应时间Ta

≤10ns

传输速率Vs

100Mbps

插入损耗

≤0.5dB

温度范围

+40℃...+80℃

（九）烧制接地模块YBD-01T（600*150*100）

产品性能及特点

　　1、接触电阻大大降低2、接地电阻稳定

　　3、减少地电位及反击4、使用寿命长5、施工安装简单

6、实用与要求高的接地需求：

0.1欧姆接地、0.2欧姆接地系统、0.5欧姆接地、0.8欧姆接地、1欧姆防雷接地、2欧姆防雷接地、4欧姆防雷接地、

产品使用方法

　　1、低电阻接地模块可选有垂直埋置或水平埋置。

埋置深度不宜小于0.6米，一般为0.8~1.0米

　　2、采用多个模块埋置时,模块相距不宜小于4.0米.如条件不允许,或适当减小,与此同时就减小计算模块用量时模块系数的取值.

　　3、把模块包裹上高效防腐降阻剂.

　　4、回填上时应多灌水,分层夯实,回填完毕后再次浇水湿润.等模块充分吸湿（72小时）以后测量接地电阻.

（十）铜包钢接地棒YBD-01B

铜包钢接地棒有组合式和单根式的两种，组合式接地棒施工更加方便，配有同轴连接管、驱动头和钻头等配件，根据不同地质及使用要求可以通过硅黄铜连接管连接，任意增加镀铜接地棒的长度。

顶端采用驱动头（连接螺栓）连接，供接地棒打深时打击使用。

末端采用特制钻头（连接螺栓）连接，将接地棒打深。

技术参数

1.镀铜层厚度≥0.254mm（符合UL467《接地与搭接设备安全标准》）2.抗拉强度60000n/cm23.平直度误差≤1mm/m4.铜层可塑性：

接地棒（线）弯曲30度时，折角内外缘无裂缝现象5.铜层结合度：

经附着力试验，除虎口钳钳口咬合处出现剥落铜层，其余部分铜钢结合良好，未出现剥离现象。

可以按要求的长度连接接地棒，接地棒可以深入地下30m，而不受任何可能增加土壤电阻率及接地电阻的气候条件（如干旱和霜）的影响

11、高纯度石墨粉降阻料

降电阻原理（降阻剂包括：

物理降阻剂、化学降阻剂）

　　本降电阻剂由多种成份组成，其中含有电解质、石墨、固化剂、润滑剂、高效防腐剂及填充材料等。

它呈黑色粉末状，是一种良好的导电体。

将它施于接地体和土壤之间，一方面能与金属接地体紧密结合，形成足够大的电流流通面；另一方面又能向周围土壤渗透，有效降低周围土壤电阻率，在接地体周围形成了一个变化平缓的低电阻区域，从而达到降低接地电阻值的目的。

产品优点

　　降阻效果明显，能减少施工工作量，可少打接地体，尤其可用水平接地体代替难于施工的垂直接地体（在山区及岩石地区等）。

施工方便，可解决施工场地受局限的困难，可大量节省金属材料，具有长效性与稳定性，防腐性能好。

具有良好的吸水性和保水性，不易随水土流失，较少受气候的影响。

综合技术经济性好等。

降阻剂的使用方法

1、先按接地工程设计要求，参照以下施工图的方法，挖好水平接地沟或垂直接地孔：

2、焊接、支撑好金属接地体，金属接地体焊接牢固，表面干净无锈迹；接地装置的焊接长度：

对扁钢为宽边的2倍；对圆钢为其直径的10倍。

3、降阻剂与水按1：

（0.5～1）比例在容器内搅拌均匀成

浆体状，否则影响降阻效果和防腐蚀效果；

4、将搅拌均匀的降阻剂敷于接地沟或孔内，将金属接地体包裹均匀，6～1