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新一代多普勒天气雷达站雷电防护技术研究

作　者: 张彦勇
导　师: 赵志斌；贾竹平
学　校: 华北电力大学
专　业: 电气工程
关键词: 雷电多普勒天气雷达直击雷感应雷综合防护
分类号: TN959.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 论文的选题背景  11-12
  1.2 雷电防护的必要性和意义  12-16
  1.3 国内外研究现状水平综述  16-18
  1.4 本论文的主要研究内容  18-19
第2章雷电的产生及危害方式  19-30
  2.1 雷电的形成  19
  2.2 雷雨云起电机理  19-20
  2.3 雷电的放电过程  20-21
  2.4 雷电流的描述  21-23
    2.4.1 雷电流的波形  21-23
    2.4.2 雷电流的幅值  23
  2.5 雷电流的破坏作用  23-28
    2.5.1 雷电流的热效应及其危害  24
    2.5.2 雷电的机械力作用及其危害  24-26
    2.5.3 雷电流的电效应及其危害  26-28
  2.6 雷电对生命的伤害  28-29
    2.6.1 跨步电压  28
    2.6.2 接触高电压  28
    2.6.3 旁侧闪击  28-29
  2.7 小结  29-30
第3章雷达站防雷措施理论分析  30-46
  3.1 直击雷防护措施  30-39
    3.1.1 接闪器技术  31-35
    3.1.2 引下线技术  35-36
    3.1.3 共用接地技术  36-39
  3.2 感应雷防护措施  39-45
    3.2.1 等电位连接技术  40-41
    3.2.2 屏蔽技术  41-44
    3.2.3 加装电涌保护器技术  44-45
    3.2.4 综合布线技术  45
  3.3 小结  45-46
第4章雷击风险评估  46-51
  4.1 雷达站塔楼防直接雷击风险评估  46-47
  4.2 雷达站信息设备系统雷击风险评估  47-50
    4.2.1 雷达站的物理状况  47-48
    4.2.2 雷击风险评估  48-50
  4.3 小结  50-51
第5章雷电过电压防护设计方案的研究  51-75
  5.1 地理、气象情况勘查  51
  5.2 雷达站防雷类别的确定  51
  5.3 接闪器设计  51-61
    5.3.1 雷达天线罩接闪器设计  51-58
    5.3.2 雷达天线罩接闪器磁场强度评估  58-61
    5.3.3 雷达楼塔楼接闪器设计  61
    5.3.4 办公楼接闪器设计  61
  5.4 引下线设计  61
  5.5 均压环设计  61-62
  5.6 雷达站的接地地网设计  62-65
    5.6.1 共用接地体的设计  62-63
    5.6.2 预留电气接地的设计  63-64
    5.6.3 等电位连接的设计  64-65
  5.7 雷达机房的防雷设计  65-69
    5.7.1 雷达机房的屏蔽措施  65-66
    5.7.2 等电位连接设计  66-68
    5.7.3 电缆与波导管的防雷设计  68-69
  5.8 电涌保护器的设计  69-72
    5.8.1 电源系统电涌保护器的设计  69-71
    5.8.2 信号系统电涌保护器的设计  71-72
  5.9 合理布线的设计  72
  5.10 其它附属设施的防护  72
  5.11 防雷施工要求  72-75
第6章结论  75-76
参考文献  76-79
攻读硕士学位期间发表的论文  79-80
致谢  80-81
作者简介  81-82
详细摘要  82-93

新一代多普勒天气雷达站雷电防护技术研究

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