《新一代天气雷达防雷技术规范》简介

1介绍气象行业标准《新一代天气雷达站防雷技术规范》QX2-2000潘正林2目录一、前言二、雷电灾害的形成及其特点三、雷电防护的基本原则和方法四、防雷装置五、建筑物防雷六、《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000简介七、《新一代天气雷达防雷技术规范》的背景八、《新一代天气雷达防雷技术规范》编写、出台过程九、新一代天气雷达站系统的雷电防护十、《新一代天气雷达站防雷技术规范》技术要点十一、《新一代天气雷达站防雷技术规范》说明十二、新一代天气雷达站防雷技术规范•结束言3一、前言(1)•雷电是自然界一种常见的，特殊的声、光、电现象。•雷电作为一种自然现象，不仅在于它给人的感官以声光电的特征感觉，更在于它给人类生活和社会活动带来巨大的影响，从而给人们留下极其深刻的印象。4一、前言(2)•雷电灾害是一种自然灾害。雷暴是一种天气现象，由雷暴引起的自然灾害称为雷电灾害。•雷电造成的自然灾害的范围和影响随着社会经济的发展而日益扩大，特别是雷电电磁脉冲对各行各业广泛使用的微电子设备的破坏，使其影响可能牵涉到社会经济生活的各个方面，影响到每一个人。5一、前言(3)•富兰克林(1706-1790)时代，避雷针主要是保护建筑物，具体地说是防止建筑物(或构筑物)遭受到直接雷击。•避雷针的双重作用：或者由于尖端放电而避免发生闪电；或者它把闪电导入地下。(这是富兰克林在大量的实验观察以后于1774年指出来的)。同时他还指出，从避雷针引下的导线要接触到潮湿的土壤，埋设得越深越好。6一、前言(4)•社会在前进，科学技术在不断发展，大量的电子设备，微电子技术、大规模集成电路器件的广泛应用，对雷电灾害的防护提出了新的、更高的要求。•50--60年代以前，建筑物防雷主要是保护人身安全，以及建筑物本身避免雷击而损坏。进入70年代，特别是80年代、90年代以来，大量微电子设备的应用，使得雷电安全防护的工作显得异常重要。7二、雷电灾害的形成及其特点(1)1.雷电引起的灾害是自然灾害中最为严重的灾害之一。分析其原因在于：•雷电发生的频率高，且年年重复，全球每年约数亿次雷暴发生。•雷电灾害的严重性还表现在它具有巨大的破坏性，且目前人类无法控制或阻止雷电的发生。8二、雷电灾害的形成及其特点(2)2.雷电的主要特点：•雷电电压高;闪电通道上端与大地之间的电位差，一般为1000万伏~10000万伏由于其电压高，其电击穿透能力就强，易造成雷击损坏设备或雷击伤人事故。9二、雷电灾害的形成及其特点(3)•放电电流大；闪电电流一般要达到几十千安，甚至数百千安。由于其放电电流大，且是在瞬间释放出大量的能量，因而雷击事故往往损伤大，产生很大的热量，引起火灾，造成更大的灾难。10二、雷电灾害的形成及其特点(4)•雷击、闪电突发性的概率事件，且电流变化快;闪电的全过程在几十到几百毫秒。雷击的突发性使得灾害难以预测、防范。•电流频率成份复杂;从低频段到高频频段，能量分散，主要集中在中频到数兆赫之间。由于其频率成分复杂，使得采用简单的、单一的方法来防护，难以奏效，尤其对于微电子设备来说，其高频段引起的电磁脉冲的防护，可以说是防不胜防。11二、雷电灾害的形成及其特点(5)3.雷电灾害的另一个特点是雷电是通过多种途径侵害地面物体的。•直接雷击•雷电的静电感应作用•雷电放电的电磁脉冲作用•雷电地电位反击•以及通过各种导线入侵到建筑物内部伤害人员、设备，造成损失。12二、雷电灾害的形成及其特点(6)4.引起雷击破坏作用的主要原因•强大的雷电高压放电电流----大电流源，直接损坏电气设备。•强大的电流引起炽热的高温。•闪电拉弧电火花引燃、引爆，发生火灾、爆炸。•强大的雷电产生强烈的冲击波。•电磁辐射、闪电光辐射及雷电隆鸣声响产生巨大的冲击波。13二、雷电灾害的形成及其特点(7)5.电磁感应：雷击电磁感应大致分为静电感应和电磁脉冲感应两种。•静电感应如雷雨云集积了大量的静电电荷，成为自由电荷，在其下方物体上感应出大量的相反电荷，一旦云间放电，地面物体上的静电荷就失去束缚力,其电场将向四周辐射而引起高压产生闪烁。--静电感应而产生的雷击称为感应雷击。•电磁脉冲感应即强大的闪电电流产生交变电场而形成的交变电磁场，其将在金属回路里产生感应电流，一旦回路不闭合,将产生极高的电压，以致产生电火花；大电流也能引起器件、设备损坏。14二、雷电灾害的形成及其特点(8)6.对雷击灾害发生的分析•人在空旷、潮湿地带易遭雷击---直接雷击伤亡或跨步电压引起伤亡。牲畜的跨步电压大，且电流流过心脏，易死亡。•建筑物接闪装置---不合格保护范围小，引下线接触不好，面积过小，弯曲太大、直角，接地不符合要求，电阻太大。•设备，主要分析建筑物内的电子设备。直接雷击---天线、电源线、各种信号线、金属管道引入；感应雷击---雷电流感应还有电磁脉冲、地电位反击等引起15二、雷电灾害的形成及其特点(9)•社会的不断进步，科学技术的现代化建设，使得大量的高科技电子设备，各种计算机、通讯设施安装于各类建筑物内。就是一般的民用住宅也安装上了大量的现代化电器设备和通讯设施。即使道路、桥梁也有大量的电子设备，如在高速公路、各类大桥上。使得现代雷电灾害的防护涉及面更广，难度更大。16二、雷电灾害的形成及其特点(10)•气象部门现代化建设，大量应用微电子设备，尤其是大气探测设备，包括自动气象站、各种卫星接收设备、雷达都安装架设在野外、大楼顶部、高山上，遭受雷击损坏的机率就更大，必须引起我们的高度重视。•我们有多处雷达站遭受雷击损坏的教训。98年4月7日上海南汇进口的88D雷达遭雷击损失严重。17三、雷电防护的基本原则和方法(1)1.雷电防护的保护对象---人、设备、建筑物等，要三者兼顾。防雷方面的各种标准，包括国家标准、行业的标准等，目的都是为保护这三个对象制定的。2.雷电防护的基本原则是全方位的综述防护，层层设防，多级保护，综合治理。防雷要作为一个系统工程考虑,就象防汛、防洪一样。3.防雷的基本原理---提供一条使雷电流对地泄放的合理的低阻抗通道，而不是让其随机性地选择放电通道。4.防雷的基本方法---躲避、接闪、等电位连接、接地、分流、屏蔽(即综合防雷方法)。18三、雷电防护的基本原则和方法(2)•防雷----防洪防洪的主要措施是疏导，使洪水尽快地泄放流入大海，把大量的洪水通过大江大河送入大海。在这一基本思想下，采取疏通河道，使洪水流通快，直奔大海；以堵截的方式来保护城市、厂矿和重要设施。搬迁、疏散居民是采取躲避的方法,避免洪水冲淹造成伤亡、损失的重要手段。大海好比防雷工程中的大地，把雷电能量迅速引入到大地。通过接闪器、引下线、地网等，给雷电流创造一个合理的通道，泄入大地，尤如水通过大江大河引入大海一样。19三、雷电防护的基本原则和方法(3)防雷•避雷通道•接地网(大地)•避雷器•屏蔽•等电位•关电源、选址躲避防洪•大江大河•大海•修堤坝、分流•修堤、筑坝•船只•疏散20四、防雷装置•防雷装置主要指接闪器(避雷针、带、网等)、引下线、屏蔽网、接地装置、及各种电诵保护器(即避雷器)。1.接闪器：主要用于先导放电，把雷电流引入一个合理的规定的通道,泄入大地。2.引下线：雷电流入地通道。3.接地装置：接地体、地网，起到迅速向大地四周泄放雷电能量，要求接地电阻尽量小。4.屏蔽网：起到屏蔽、隔离电磁脉冲的作用。5.电涌保护器：起到短路或旁路、阻断雷电流的作用。21•建筑物防雷(1)1.分类：根据建筑物是否是易燃易爆场所和其重要程度划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类防雷建筑物。2.分区：根据建筑物内、外受雷击危害程度(实际是计算电磁屏蔽的能力)而划分为0、1、2、3区等。0区，一般指接闪器保护范围之外的空间区域。1区，建筑物之外而在接闪器的保护范围之内的区域。2区，建筑物内部一般称为2区。3区，在建筑物内另有金属屏蔽保护的区域。22•建筑物防雷(2)•防直接雷击：一般采用架设接闪器的方法，使要保护的建筑物及其附着装置均处于接闪器的保护范围之内。•防雷电感应：等电位连接、可靠接地。•防止雷电波侵入的措施：入户金属管线在进出建筑物时可靠接地；各种线缆在入户处加装相应的过电压保护器。•屏蔽措施：屏蔽的目的是限制某一区域内部的电磁能量向外传播或者降低外部电磁辐射能量向被保护的空间传播。23国标GB50057--94简介《建筑物防雷设计规范》•《建筑物防雷设计规范》•第一章总则•第二章建筑物的防雷分类•第三章建筑物的防雷措施•第四章防雷装置•第五章接闪器的选择和布置•笫六章防雷击电磁脉冲•附录24国标GB50057--94简介《建筑物防雷设计规范》第一章总则总则中规定了本规范的适用范围，主要用于新建建筑物的防雷设计。而对户处装置的防雷设计不适用。同时强调防雷设计要因地制宜、调查有关的地理、地质、土壤及气象环境等条件，另外要了解当地雷电活动规律和被保护的物体的特点等。25国标GB50057--94简介《建筑物防雷设计规范》•第二章建筑物的防雷分类•一般按建筑物的重要性，发生雷电事故的可能和后果严重程度来划分：•第一类防雷建筑物易燃易爆场所•第二类防雷建筑物国家级重点文物保护的建筑物，重要的大会堂、计算机中心、通信枢纽、重要设施安装的场所及人员密集的公共建筑物等。•第三类防雷建筑物一般性民用建筑物26国标GB50057--94简介《建筑物防雷设计规范》第三章建筑物的防雷措施•按一、二、三类防雷建筑物采取不同的防雷措施，第一类要求最严格的措施，二类次之。主要防雷措施：•防直接雷措施主要采用安装接闪器。•防雷电感应措施可采用屏蔽、接地、安装电涌保护器等方法。•防雷电波入浸措施在金属管线入户处可靠接地、安装电涌保护器。•接地把雷电流引入大地，要求引下线截面足够大，引下线尽可能直，接地电阻要小。•建筑物装设均压环。环间垂直距离不应大于12--18米，所有引下线、金属构件、设备都应接到均压环上。27国标GB50057--94简介《建筑物防雷设计规范》第四章防雷装置•接闪器即避雷针等,避雷针一般长1--2m，圆钢φ12--16mm，钢管φ20--25mm。•引下线要求截面积大于48平方毫米，圆钢应大于φ8mm，扁钢厚度应大于4mm。•接地装置埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢，埋于土壤中的水平接地体宜采用扁钢或圆钢，一般用扁钢。•各种电涌保护器有电源、天馈、信号等多种用途的电涌保护器。(GB50057--94中没有及涉这一装置)。28国标GB50057--94简介《建筑物防雷设计规范》第五章接闪器的选择和布置•本章规定了计算避雷针保护范围的滚球法，及滚球半径，一类防雷建筑物时，半径为30米，二类为45米，三类为60米。•保护范围的计算方法(避雷针高度为h米，滚球半径为hr米)：1、距地面hr处作一平行于地面的平行线，以针尖为园心hr为半径作弧交平行线于Ａ、Ｂ两点。2、以A、B为园心为半径作弧与地面相切，得到保护范围。3、避雷针在hx高度的保护半径Rx和地面上的保护半径R0为：29国标GB50057--94简介《建筑物防雷设计规范》第六章防雷击电磁脉冲•本章主要对雷击引起的电磁脉冲防护问题提出了规范要求。除对防雷击电磁脉冲作了一般规定外，对雷电防护区的划分作了规定，并就雷击电磁脉冲防护的主要措施，包括屏蔽、接地和等电位连接的要作了详细的规定。30国标GB50057--94简介rx＝√h(2hr-h)-√hx(2hr-hx)•ro＝√h(2hr-h)rhrhxhhxr0r31五、《新一代天气雷达防雷技术规范》的背景(1)•中国气象局根据国家经济发展和现代化建设的需求，以及气象事业发展规划和当今大气探测技术的发展，规划在下一轮现代化建设中，采用世界上已业务化的、最先进的多普勒数字化天气雷达技术，布点建设100多个新一代天气雷达站，组建我国新的天气雷达站网，形成一个布局合理的对灾害性天气实时监测的系统。总投资几十亿元人民币。32五、《新一代天气雷达防雷技术规范》的背景(2)•多年来，我国很多雷达站遭受到雷电灾害的袭击，严重影响了各项业务的正常运行。民用雷达常常遭受雷击，部队军用雷达同样遭受