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摘要：雷达塔、管制塔台为钢筋砼结构，极易落雷，如果建筑防雷系统不可靠，易造成建筑物、设备损坏或人员伤亡。文章就雷达塔建筑防雷系统分析。
关键词：雷达塔；防雷；接地
中图分类号：TU895文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）12-0135-02
1雷击
雷击是一种自然现象，雷击的破坏作用有：①直击雷使建筑物及内部设备因雷击的高温引起火灾，在雷电流通道上，物体受热膨胀，产生强大的机械力，使建筑物受到破坏。②直击雷放电时，雷电流变化的梯度较大，周围产生交变电磁场，使周围金属构件产生较大感应电势，形成火花放电，极易造成火灾，此为雷电波感应。此外，在直击雷放电时，架空输电线路上的束缚电荷以极快的速度向两侧扩散，当高压流动波沿架空线侵入室内时，也会击穿设备的绝缘或造成人员伤亡，这种现象称为高电位反击。③球形雷：在雷雨季节偶尔会出现球状发光气团，它能沿地面滚动或在空气中飘行，当从开着的窗户飘然而入时，释放出能量容易造成人员伤害或火灾，可用接地的铁丝网阻挡其进入室内。④通过架空线路、管道或金属物侵入室内，对室内人员、物体、建筑、设备造成破坏的雷电波侵入。
2接地和等电位联结
接地就是把电路中的某一点或金属壳体用导线与大地连在一起，是以接地电流易于流动为目标，因此接地电阻越低，接地电流越容易流动。
等电位联结是把设备或装置的外露金属部分联结在一起再跟大地相连，当建筑物外部或装置内部产生危险电压如雷击或漏电时，能减少装置外露部分与大地电位差，保护人或设备。它对用电安全、防雷以及电子信息设备的安全使用，都是十分必要的。
接地就是大范围的等电位联结，它是以大地电位的大范围的等电位联结。在一般概念中，接地指的是接大地，不接大地就是违反了电气安全的基本要求，这一概念有局限性。飞机飞行中极少发生电击事故和电气火灾，但飞机并没有接大地。飞机中的用电安全不是靠接大地，而是靠等电位联结，即在飞机内以机身电位为基准电位作等电位联结来保证的。
3建筑防雷系统的组成
为使建筑物免遭雷击采取的措施组成建筑防雷系统，防雷系统的目的就是对雷电形成最强的先导回路，让雷云提前放电，对周围物体起保护作用。
建筑防雷系统主要由接闪器（避雷针、避雷带、避雷线和避雷网）、引下线和接地装置组成。
避雷针：适用于保护细高的建（构）筑物等。不能利用安装在无线通信天线的杆顶上的避雷针保护建筑物，而应把天线纳入建筑物防雷系统。
避雷带和避雷网：避雷带是指沿屋脊、山墙、平屋顶的边沿等最可能受雷击的地方敷设的导线。当屋顶面积很大时，采用避雷网。
引下线：引下线分为暗装和明装两种方式。暗装引下线通常采用结构柱钢筋，利用柱内的主筋作引下线时，钢筋直径不能小于12mm。高层建筑中采用专门的扁钢作为引下线时，一方面敷设困难，另一方面引下线的数量较小，流过的电流较大，容易因高电位引起反击事故，故对高层建筑来说不是好的做法。
引下线应与各楼层的等电位母线连接，这样可以使室内反击电压显著降低。所以钢筋混凝土建筑应当在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，以便于和接地主干线相连，此外，用柱内钢筋作暗装引下线时，由于结构柱内的钢筋不能断开，测量接地电阻时，只需要从预埋连接板处接线就可以了。
对于高层（或超高层）建筑，每三层把建筑物四周圈梁内的主筋焊接起来，并与引下线焊接，将高层建筑外墙所有金属门窗阳台等与引下线焊接起来，使整个建筑的金属部分焊接成为一个整体，将有效防止直接雷击。
接地装置：接地装置中接地极一般采用Φ19或Φ25的圆钢或者L40*4或L50*5的角钢，钢管时为G50，接地极埋深不小于0.6 m；垂直接地体长度不小于2.5 m，其间距不小于5 m，两接地极间采用接地母线即扁钢焊接。为防止跨步电压对人体的伤害，接地体距外墙不小于3m，避开人行道不小于1.5 m，形成的接地网外缘应闭合，外缘各角应做成弧形，对经常有人出入的走道处，应采用高电阻率路面或均压措施，以上为独立式接地方式的一般规定。实际施工中也可以沿建筑物四周砸一圈垂直接地体，即周围式接地方式，这时，不需要离开外墙3m，而以最靠近建筑物基础沟槽的外沿敷设为合理。因为它与基础钢筋距离较近，能起到均衡电位的效果，但如果能够采用建筑物的基础主筋作接地体则效果更好，不仅节省钢材，而且接地电阻较小。
周围式接地方式优于独立式接地方式，周围式接地的冲击电阻小于独立式接地电阻，并且便于和各种入户金属管道相连，并可以利用自然接地体（如混凝土建筑的基础钢筋、深水泵金属外套管、金属管道、金属井管等）降低综合的接地电阻。
4接地电阻值
关于几种接地形式，最好的施工办法是将直流接地、安全保护接地、交流工作接地和防雷保护接地等各自组成系统，并分别接入不同的接地体上，这个方案的最大优点在于减少干扰使设备稳定运行，但施工复杂造价昂贵，一般不采用。在现代工程设计中，一般把建筑的防雷接地和保护接地与工作接地等合一构成联合接地体，其共用接地电阻按其中最小值的要求选定，即为1Ω以下。
5高阻区降低接地电阻的办法
由于不同地质的土壤电阻率不同，土壤电阻率跟土层的含水率有很大关系，混凝土固有的碱性组合物和吸水特性决定了电阻率和土壤相似。当联合接地电阻高于1Ω时，应采用物理、化学的方法处理，常用的办法主要有：①换土：用电阻率较低的土壤（如粘土、黑土等）替换电阻率较高的土壤，有时在土壤中添加木炭粉末、食盐、炉灰等来改善土壤的电阻率。②深埋接地极：当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采用深埋接地极来降低接地电阻；③深井接地，采用钻机钻孔（也可采用勘探钻孔）把钢管接地极打入孔内，并向钢管内灌满泥浆。④利用接地电阻化学降阻剂，降阻剂是一种含有水和强电介质的硬化树脂，成网状胶体，在接地电阻周围敷设了化学降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低与周围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。化学降阻剂用于小面积的集中接地，小型接地网时，其降阻效果较显著。化学降阻剂一般可使单位接地体的接地电阻降到电阻值的1/3以下，对中小型接地网可降到原电阻值的1/2到1/3。化学降阻剂具有长效作用。在砂石、砾石、风化岩等高土壤电阻率地区，化学降阻剂可渗透到缝隙中，降阻效果显著，化学降阻剂埋在冻土层以下。⑤利用水或与水接触的钢筋混凝土体作为流散介质，充分利用水工建筑物（如水井、水池等）以及其他与水接触的混凝土体内的金属体作为自然接地极，可在水下钢筋混凝土结构物内绑扎成的许多钢筋网中，选择一些纵横交叉点加以焊接起来，并于接地网连接起来。
呼和浩特白塔机场65 m管制塔台利用81根埋深地下27 m桩基础内钢筋作为综合接地体，工程竣工后测量接地电阻仅为0.1Ω，完全达到了设计要求。
钢筋砼结构的蛮罕山雷达塔台地处蛮罕山主峰(海拔2 200 m)，极易遭受雷击，除采用增加接地极数量、深埋垂直接地极、加长接地极引接线的方法，还采用了化学降阻剂来降低土壤电阻率，地表1 m以下为风化岩层，化学降阻剂使用了5 t之多，使用长效接地极，测试电阻值达到设计要求。
6雷达塔的防雷等级和防雷措施
建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷击的可能性和后果，可分为三类，一类建筑如炸药生产厂，一般民用建筑都是二、三类防雷建筑，在行业规范中民用建筑又分为一级、二级、三级防雷建筑。
蛮罕山雷达站塔台按二级防雷建筑要求设置防雷设施。
雷达站塔台顶部采用海胆状12针避雷针3套、房屋屋脊装设避雷带作为接闪器，环绕塔身安装3道环状避雷带，除采用建筑物内主筋作引下线，还在塔体外垂直地面敷设六根铜带作防雷引下线，引下线和避雷带在塔身形成网格，网格5m×5m，两条平行避雷带的间距为5m，引下线上部与避雷针及雷达罩和设备外壳、维修平台栏杆、航空障碍灯外壳可靠焊接，中部与环状避雷带焊接，下端埋入地下与接地极焊接。引下线在塔身下部宜受机械损坏和人身接触的部位穿塑料管保护。
对于雷达导航设备及供配电设备采取一系列防雷电波侵入措施，如：10 kV高压电源进户处装设了阀型避雷器；从配电室引出的线路都穿钢管保护，钢管与配电柜相连，另一端与设备外壳相连，钢管中断设跨接线；强弱电架空线距站区100 m开始入地电缆进户，引入建筑物的电缆金属外皮、钢管等与接地装置焊接在一起；配电柜内装设过电压保护器（浪涌保护器）；进入雷达机房的电源线、天线的馈线、信号线、控制线都埋地敷设；机房内共用地线用40*4紫铜排与地网相连。机房外墙和顶棚使用网片屏蔽、地板使用全钢防静电地板，地板下敷设网格薄铜带，薄铜带网格、屏蔽网片和地板均与接地体连接。
以上多种措施可防止直击雷、雷电感应、雷电波侵入等对雷达塔及设备造成危害。而隐蔽工程施工是防雷系统能否合格的关键。
参考文献：
[1] 潘喜.雷达塔的防雷系统设计[J].工程建设与设计,2005,(3).
关键词：雷达塔；防雷；接地
中图分类号：TU895文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）12-0135-02
1雷击
雷击是一种自然现象，雷击的破坏作用有：①直击雷使建筑物及内部设备因雷击的高温引起火灾，在雷电流通道上，物体受热膨胀，产生强大的机械力，使建筑物受到破坏。②直击雷放电时，雷电流变化的梯度较大，周围产生交变电磁场，使周围金属构件产生较大感应电势，形成火花放电，极易造成火灾，此为雷电波感应。此外，在直击雷放电时，架空输电线路上的束缚电荷以极快的速度向两侧扩散，当高压流动波沿架空线侵入室内时，也会击穿设备的绝缘或造成人员伤亡，这种现象称为高电位反击。③球形雷：在雷雨季节偶尔会出现球状发光气团，它能沿地面滚动或在空气中飘行，当从开着的窗户飘然而入时，释放出能量容易造成人员伤害或火灾，可用接地的铁丝网阻挡其进入室内。④通过架空线路、管道或金属物侵入室内，对室内人员、物体、建筑、设备造成破坏的雷电波侵入。
2接地和等电位联结
接地就是把电路中的某一点或金属壳体用导线与大地连在一起，是以接地电流易于流动为目标，因此接地电阻越低，接地电流越容易流动。
等电位联结是把设备或装置的外露金属部分联结在一起再跟大地相连，当建筑物外部或装置内部产生危险电压如雷击或漏电时，能减少装置外露部分与大地电位差，保护人或设备。它对用电安全、防雷以及电子信息设备的安全使用，都是十分必要的。
接地就是大范围的等电位联结，它是以大地电位的大范围的等电位联结。在一般概念中，接地指的是接大地，不接大地就是违反了电气安全的基本要求，这一概念有局限性。飞机飞行中极少发生电击事故和电气火灾，但飞机并没有接大地。飞机中的用电安全不是靠接大地，而是靠等电位联结，即在飞机内以机身电位为基准电位作等电位联结来保证的。
3建筑防雷系统的组成
为使建筑物免遭雷击采取的措施组成建筑防雷系统，防雷系统的目的就是对雷电形成最强的先导回路，让雷云提前放电，对周围物体起保护作用。
建筑防雷系统主要由接闪器（避雷针、避雷带、避雷线和避雷网）、引下线和接地装置组成。
避雷针：适用于保护细高的建（构）筑物等。不能利用安装在无线通信天线的杆顶上的避雷针保护建筑物，而应把天线纳入建筑物防雷系统。
避雷带和避雷网：避雷带是指沿屋脊、山墙、平屋顶的边沿等最可能受雷击的地方敷设的导线。当屋顶面积很大时，采用避雷网。
引下线：引下线分为暗装和明装两种方式。暗装引下线通常采用结构柱钢筋，利用柱内的主筋作引下线时，钢筋直径不能小于12mm。高层建筑中采用专门的扁钢作为引下线时，一方面敷设困难，另一方面引下线的数量较小，流过的电流较大，容易因高电位引起反击事故，故对高层建筑来说不是好的做法。
引下线应与各楼层的等电位母线连接，这样可以使室内反击电压显著降低。所以钢筋混凝土建筑应当在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，以便于和接地主干线相连，此外，用柱内钢筋作暗装引下线时，由于结构柱内的钢筋不能断开，测量接地电阻时，只需要从预埋连接板处接线就可以了。
对于高层（或超高层）建筑，每三层把建筑物四周圈梁内的主筋焊接起来，并与引下线焊接，将高层建筑外墙所有金属门窗阳台等与引下线焊接起来，使整个建筑的金属部分焊接成为一个整体，将有效防止直接雷击。
接地装置：接地装置中接地极一般采用Φ19或Φ25的圆钢或者L40*4或L50*5的角钢，钢管时为G50，接地极埋深不小于0.6 m；垂直接地体长度不小于2.5 m，其间距不小于5 m，两接地极间采用接地母线即扁钢焊接。为防止跨步电压对人体的伤害，接地体距外墙不小于3m，避开人行道不小于1.5 m，形成的接地网外缘应闭合，外缘各角应做成弧形，对经常有人出入的走道处，应采用高电阻率路面或均压措施，以上为独立式接地方式的一般规定。实际施工中也可以沿建筑物四周砸一圈垂直接地体，即周围式接地方式，这时，不需要离开外墙3m，而以最靠近建筑物基础沟槽的外沿敷设为合理。因为它与基础钢筋距离较近，能起到均衡电位的效果，但如果能够采用建筑物的基础主筋作接地体则效果更好，不仅节省钢材，而且接地电阻较小。
周围式接地方式优于独立式接地方式，周围式接地的冲击电阻小于独立式接地电阻，并且便于和各种入户金属管道相连，并可以利用自然接地体（如混凝土建筑的基础钢筋、深水泵金属外套管、金属管道、金属井管等）降低综合的接地电阻。
4接地电阻值
关于几种接地形式，最好的施工办法是将直流接地、安全保护接地、交流工作接地和防雷保护接地等各自组成系统，并分别接入不同的接地体上，这个方案的最大优点在于减少干扰使设备稳定运行，但施工复杂造价昂贵，一般不采用。在现代工程设计中，一般把建筑的防雷接地和保护接地与工作接地等合一构成联合接地体，其共用接地电阻按其中最小值的要求选定，即为1Ω以下。
5高阻区降低接地电阻的办法
由于不同地质的土壤电阻率不同，土壤电阻率跟土层的含水率有很大关系，混凝土固有的碱性组合物和吸水特性决定了电阻率和土壤相似。当联合接地电阻高于1Ω时，应采用物理、化学的方法处理，常用的办法主要有：①换土：用电阻率较低的土壤（如粘土、黑土等）替换电阻率较高的土壤，有时在土壤中添加木炭粉末、食盐、炉灰等来改善土壤的电阻率。②深埋接地极：当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采用深埋接地极来降低接地电阻；③深井接地，采用钻机钻孔（也可采用勘探钻孔）把钢管接地极打入孔内，并向钢管内灌满泥浆。④利用接地电阻化学降阻剂，降阻剂是一种含有水和强电介质的硬化树脂，成网状胶体，在接地电阻周围敷设了化学降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低与周围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。化学降阻剂用于小面积的集中接地，小型接地网时，其降阻效果较显著。化学降阻剂一般可使单位接地体的接地电阻降到电阻值的1/3以下，对中小型接地网可降到原电阻值的1/2到1/3。化学降阻剂具有长效作用。在砂石、砾石、风化岩等高土壤电阻率地区，化学降阻剂可渗透到缝隙中，降阻效果显著，化学降阻剂埋在冻土层以下。⑤利用水或与水接触的钢筋混凝土体作为流散介质，充分利用水工建筑物（如水井、水池等）以及其他与水接触的混凝土体内的金属体作为自然接地极，可在水下钢筋混凝土结构物内绑扎成的许多钢筋网中，选择一些纵横交叉点加以焊接起来，并于接地网连接起来。
呼和浩特白塔机场65 m管制塔台利用81根埋深地下27 m桩基础内钢筋作为综合接地体，工程竣工后测量接地电阻仅为0.1Ω，完全达到了设计要求。
钢筋砼结构的蛮罕山雷达塔台地处蛮罕山主峰(海拔2 200 m)，极易遭受雷击，除采用增加接地极数量、深埋垂直接地极、加长接地极引接线的方法，还采用了化学降阻剂来降低土壤电阻率，地表1 m以下为风化岩层，化学降阻剂使用了5 t之多，使用长效接地极，测试电阻值达到设计要求。
6雷达塔的防雷等级和防雷措施
建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷击的可能性和后果，可分为三类，一类建筑如炸药生产厂，一般民用建筑都是二、三类防雷建筑，在行业规范中民用建筑又分为一级、二级、三级防雷建筑。
蛮罕山雷达站塔台按二级防雷建筑要求设置防雷设施。
雷达站塔台顶部采用海胆状12针避雷针3套、房屋屋脊装设避雷带作为接闪器，环绕塔身安装3道环状避雷带，除采用建筑物内主筋作引下线，还在塔体外垂直地面敷设六根铜带作防雷引下线，引下线和避雷带在塔身形成网格，网格5m×5m，两条平行避雷带的间距为5m，引下线上部与避雷针及雷达罩和设备外壳、维修平台栏杆、航空障碍灯外壳可靠焊接，中部与环状避雷带焊接，下端埋入地下与接地极焊接。引下线在塔身下部宜受机械损坏和人身接触的部位穿塑料管保护。
对于雷达导航设备及供配电设备采取一系列防雷电波侵入措施，如：10 kV高压电源进户处装设了阀型避雷器；从配电室引出的线路都穿钢管保护，钢管与配电柜相连，另一端与设备外壳相连，钢管中断设跨接线；强弱电架空线距站区100 m开始入地电缆进户，引入建筑物的电缆金属外皮、钢管等与接地装置焊接在一起；配电柜内装设过电压保护器（浪涌保护器）；进入雷达机房的电源线、天线的馈线、信号线、控制线都埋地敷设；机房内共用地线用40*4紫铜排与地网相连。机房外墙和顶棚使用网片屏蔽、地板使用全钢防静电地板，地板下敷设网格薄铜带，薄铜带网格、屏蔽网片和地板均与接地体连接。
以上多种措施可防止直击雷、雷电感应、雷电波侵入等对雷达塔及设备造成危害。而隐蔽工程施工是防雷系统能否合格的关键。
参考文献：
[1] 潘喜.雷达塔的防雷系统设计[J].工程建设与设计,2005,(3).