雷达站作为高灵敏度电子设备密集的场所,其防雷设计需在直击雷防护、接地系统优化、电磁脉冲抑制及结构安全等方面构建全维度防护体系。采用 20 米 GJT 三角独立避雷针时,需结合雷达站的特殊性(如天线高度、电磁兼容性要求)进行专项设计,具体要点如下:
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一、防雷类别与核心约束
防雷等级划分
雷达站通常按第二类防雷建筑物设计(滚球半径 45 米),但当所在地雷击大地年平均密度修正值时,应升级为一等防雷等级(QX/T 2-2016),此时接地电阻需≤1Ω(香港天文台等国际标准强制要求)。
天线平台、机房等关键区域需纳入LPZ0B 区,确保直击雷防护无盲区。
避雷针选型与布置
GJT 三角独立避雷针采用 Q345B 钢材,塔身截面惯性矩≥1.5×10⁶mm⁴,可抵御 12 级台风(GB 51418-2020)。
避雷针与雷达天线罩边缘垂直投影的水平距离≥3 米(QX/T 2-2016),且不得位于雷达波瓣主辐射方向(防止信号干扰)。
二、直击雷保护范围精准验算(滚球法)
1.多针联合防护
若雷达站面积较大(如天线平台直径>30 米),需增设 2~3 支辅助避雷针(间距≤2×R_x),形成梯度防护网络,消除绕击盲区。
避雷针顶部金属体长度≤1 米,采用 Φ16mm 铜棒(QX/T 2-2016),支撑杆上采用高强度玻璃钢管(壁厚≥4mm),避免金属材质对雷达信号的干扰。
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三、接地系统设计(高可靠 + 低阻抗)
1. 接地电阻要求
一等防雷等级:接地电阻≤1Ω(WMO 国际标准),通过深井接地 + 电解离子接地极实现;
第二类防雷建筑物:接地电阻≤4Ω,优先利用建筑物基础钢筋网作自然接地体(QX/T 2-2016)。
2. 接地体布置与降阻措施
复合接地网:
水平接地体:50×5mm 热镀锌扁钢,围绕避雷针形成闭合环(埋深≥0.8 米),环内均匀设置 4 根 L50×5×2500mm 镀锌角钢垂直接地极(间距 5 米);
外延接地体:从环网向外辐射 4 条水平扁钢(长 30~50 米),形成网格尺寸≤5m×5m 的接地网。
高阻区域特殊处理:
深井接地:在避雷针周围打 3~5 口 20~30 米深井,埋设 Φ50mm 热镀锌钢管,填充石墨基降阻剂(电阻率可降至≤50Ω・m);
电解离子接地极:在接地体周围布置缓释型离子接地极,通过电解质扩散降低局部电阻率。
接地体防腐:采用锌包钢材料(锌层厚度≥3mm),焊接处用放热焊接并包覆防腐胶带,每 2 年开挖检查腐蚀情况。
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四、结构安全与维护要求
1. 抗风抗震设计
抗风等级:按当地 50 年一遇最大风速设计(≥35m/s),避雷针拉线采用 1×19-Φ12.5mm 镀锌钢绞线(破断力≥100kN),锚碇抗拔力≥50kN;
抗震设防:按 7 度设防烈度验算(0.15g 加速度),基础采用桩基础(桩长≥8 米),地脚螺栓抗拉强度≥400MPa。
2. 定期检测清单
季度检查:避雷针垂直度(偏差≤1/1000)、拉线张力(符合设计值 ±5%)、防腐层完整性(锌层厚度≥85μm);
半年检测:接地电阻(一等防雷等级≤1Ω,第二类≤4Ω)、SPD 漏电流(≤30μA);
年度校验:使用红外热成像仪检测接闪器温升(异常温升≤20℃),校验 SPD 残压(符合标称值 ±10%)。
五、规范依据
GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》
QX/T 2-2016《新一代天气雷达站防雷技术规范》
GB 51418-2020《通用雷达站设计标准》
MH/T 4020-2006《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》
20 米 GJT 三角独立避雷针可作为雷达站直击雷防护的核心装置,但其有效性依赖于精准的保护范围计算、低阻抗接地系统优化、全维度电磁脉冲防护及结构安全冗余设计。建议由具备气象行业防雷专项资质的单位,结合雷达站电磁环境特性(如工作频段、天线方向图)进行专项设计,并通过电磁兼容性测试和模拟雷击试验确保方案可靠性。施工完成后需经气象部门检测验收,并建立全生命周期维护档案,实现 “防护 - 监测 - 维护” 闭环管理,最大限度降低雷击对雷达设备的影响。
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