新一代多普勒天气雷达站雷电防护技术研究.pdf

华北电力大学(保定)
硕士学位论文
新一代多普勒天气雷达站雷电防护技术研究
姓名:张彦勇
申请学位级别:硕士
专业:电气工程
指导教师:赵志斌
2011-03
华北电力大学硕士学位论文
摘要
雷电是在自然界经常发生的一种放电现象。因其强大的电流、炙热的高温、
猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应而能够在瞬间产生巨大的破坏作
用,给人民生命财产安全构成严重威胁。雷电灾害已经被联合国有关部门列为“最
严重的十种自然灾害之一”,由于雷电的危害是无孔不入的,到目前为止人类仍
没有完全掌握避免发生雷击的办法。
现代防雷技术的原则是:全方位防护,综合治理,层层把关,把防雷看成是
一项系统工程。其基本原理就是提供一条使雷电对大地泄放的合理低阻抗路径,
而不是让其随机性选择放电通道,即要控制雷电能量的泄放与转换。常采用综合
防雷技术。
张北新一代多普勒天气雷达站设计综合防雷系统,将外部防雷措施和内部防
雷措施协调统一,尽可能做到安全可靠、技术先进、经济合理。
本文研究了雷电的形成、造成的危害、雷击的方式和雷电流的特性,确定了
直击雷和感应雷是危害新一代多普勒天气雷达的主要形式。据此,以张北新一代
多普勒天气雷达站为例,根据其所在地理位置、气候条件、及其使用特点,参考
GB50057-94(2000 年)《建筑物防雷设计规范》并结合 GB50343-2004《建筑物电
子信息系统防雷技术规范》的要求,进行了防直击雷和雷电电磁脉冲的风险评估,
并进行了防雷设计和应用。得到如下结论:
①张北新一代多普勒天气雷达站为第二类防雷建筑物,雷达系统雷击电磁脉
冲防护等级为 A 级。
②按电磁兼容原理把雷达站所在的建筑物或构筑物按需要保护的空间由外
到内分为不同的雷电防护区(LPZ),确定各 LPZ 空间的雷击电磁脉冲的强度以及
应采取相应的防护措施。
③避雷针数量及布置位置经优化计算、分析,采用三支等高避雷针,以等边
三角形排列。
④采取共用接地。接地网利用塔楼基桩钢结构做自然接地体,并采取降阻措
施。
⑤电源系统需要安装 4 级电源电涌保护器。
⑥还要采取引下线、等电位连接、屏蔽、信号系统安装电涌保护器等其它雷
电防护的综合措施。
关键词:雷电,多普勒天气雷达,直击雷,感应雷,综合防护
I
华北电力大学硕士学位论文
Abstract
Lightning is a kind of discharge phenomenon that occurs frequently in nature.
Because it has much physical effect, such as strong electronic current, high
temperature, violent shock wave, and strong ic radiation and so on,
lightning can produce tremendous detrimental effect in an instant and constitute a
serious threat to people's lives and property safety. Lightning disaster has been listed
as "one of the ten most serious natural disasters" by the United Nations departments.
As a result of lightning danger is all-pervasive, so far human beings have not grasped
the way to avoid lightning fully.
The principles of modern lightning protection technology are all terrain grade,
comprehensive treatment, quality inspections at all levels, which has been taken as a
systematic project. The basic principle is to provide a reasonable low-impedance
discharge path to the earth for lightning (including the lightning ic
pulse radiation), r