浅析航标设备的防雷技术

摘 要：航标是重要的水上助航标志。夏季，航标所面临的自然危险主要是雷击。为确保航标设备安全，一般大型航标都配有专门的防雷设施。本文中笔者结合多年从事航标管理的工作经验和专业的防雷知识，对航标防雷设备配置中的一些实际问题进行探讨，得出了航标防雷设备配置方法。并通过实例验证论证结果。

Abstract:Water is an important navigation aids to navigation marks. Summer, beacon of natural hazards faced by mainly lightning. To ensure the safety of navigation equipment, the general large-scale buoy is equipped with a special lightning protection facilities. The author in this article combines navigation for many years engaged in the work of management experience and professional knowledge of lightning protection, lightning protection equipment for the aids to navigation in a number of practical issues to discuss, come to the navigation method of lightning protection equipment. And the results of an example proof.

关键词：航标 防雷 接地

Key words:Aids to navigation; mine; grounding

作者简介：丁官权,男,汉,1956年11月,湖北省随州市人，学历：大专 研究方向：航政管理 职称：助理工程师 单位：天津海事局大连航标处

【中图分类号】TP 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7069（2009）-06-0118-02

一、引言

航标设备的防雷与接地，应从工程设计阶段就应加以考虑，根据当地地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率高低等情况，通过技术经济比较，采取切实有效的防雷方案和措施，以确保机器设备不遭雷电损坏。

雷电的危害是有目共睹的，然而，结合航标系统来讲，灯塔、机房、建筑物、发射天线等，有相当一部分是前苏联、日本建造的。这些设备建筑物的防雷接地有一定的局限性，一些技术人员可能对这些机器设备的防雷接地保护认识不足，以致造成曾经的雷害事故。因此，有必要探讨航标设备的防雷接地问题。

二、雷电的属性与地线的选用

1.雷电具有尖端放电的特性，这一地域的制高点，如：山头、天线塔、建筑物，海平面的突出处等。

2.航标设置点，因航海、导航、助航的需要，大多建造在海岛、海边的甲角、海岸的凸出处、半岛等处。

3.地线选用。不同的金属材质、粗细、其导电性、电阻值是不同的。金银的导电性、电阻值不容质疑，其导电性能好，但价格昂贵[1]。那么，怎样才能选到既经济又适用的金属材料作地线呢？合格的接地线应该是用优质导体铜材料制作，线径符合要求。一要根据设备的等级大小；二要结合当地地区雷电活动的强弱和土壤地阻率高低的情况；三要通过技术与经济的比较。目前铜带、裸铜线或镀锌偏钢，这三种材料被广泛选用，为地线首选材料。

三、机器设备的防雷与建筑物的防雷

航标设备、电子设备的防雷离不开建筑物的防雷。按照国家最新的标准GB50057-94, 对建筑物与设备的防雷接地应采用“等电位连接”，而不是传统上分别做独立的接地网[2]。所谓“等电位连接”，就是把建筑物本身和其内外各种导电物用导体焊接起来，以保证等电位。由于雷电流峰值非常大，流经之处都立即升至很高的电位（相对大地而言），因此，对附近尚处在大地电位的机器设备、电子设备和人产生旁侧闪烁，容易发生设备和人身事故，采用“等电位连接”可大大分散雷电流，并削弱了建筑物内所有设备所受到的脉冲电磁场冲击幅，因为接地体是分布在地下四周的钢筋混凝土基础，可形成均匀分布的均压网，与大地接触面广，接地电阻低且又稳定，所以“等电位连接”是防雷的关键措施之一[3]。

四、建筑物的防雷

建筑物本身的防雷装置是建筑物内机器设备、电器设备及系统防雷的第一道屏障。因此，建筑物本身的防雷性能直接影响到内部的机器设备的防雷，这一点非常重要，所以必须首先重视建筑物本身的防雷。

现在建筑物防雷主要由顶部避雷带、网状接闪器，建筑物的梁、柱、楼板和四周墙体内的主钢筋作引下线，利用地下钢筋混凝土基础作为接线体。在建筑物设计和施工时就要考虑到，作为网状接闪器、引下线和接地体的钢筋网络之间的电气连接，使之成为较理想的“法拉第笼”式避雷器。防雷网与建筑物钢筋混凝土相结合，已成为国内外公认的既经济又实用的防雷方式。因此在设计施工时，应预留出各层楼板、梁、柱内的钢筋焊出接头，以便于与室内外接地线相连。

五、室外设备的防雷

航标管理站的有些导航设备是安装在室外的，如电雾号、雷达应达器、灯塔、电子发射天线等。为了防止直击雷，根据室外设备需要，应安装一支或多支避雷针，计算其保护范围以达到保护所有设备要求为原则[4]。对室外发射天线、灯塔可专设独立的高出灯塔、天线塔一米以上的避雷针，室外做一接地网，所有设备的接地引线都与该接地体焊接，以保证等电位。

六、室内机器设备的防雷

室内各种机器设备应设专用地线，将每台机器设备用螺栓或导体焊接相连，以保证接触良好，形成一个整体，与室外接地网形成一个完整的接地网。设备基座、金属导线管、柜角腿等，不可作为接地线使用。

计算机、自动化电子设备的防雷接地，应与大楼（建筑物）主钢筋预留的引下线相连，以形成电子设备的第一道保护屏障。如AIS、GPS的信号是通过信号电缆与室外的发射天线塔相连，因此，信号电缆的外皮必须做好接地，并与大楼、室外接地网连接起来，形成等电位，同时可以加装避雷器。对于室内的各种机器设备，自动化电子设备，最重要的就是将各个独立的接地网连成一个共用接地系统，其它如分开、独立、专用等接地方案都是不妥的，也没有实际意义[5]。对于所有室内的机器设备，还应采取逐级防雷保护措施，首先要做好建筑物和电源的防雷接地，其次在机房和各设备端口安装相应的避雷器才能真正起到防止雷电波的侵入和损害。

七、防雷设备设计、安装实例

1997年夏季，一声沉闷雷声之后，沿灯塔高压线路居住的大地村几十家农户的家用电器被损坏，南大圈灯塔变压器亦被烧坏，低压配电柜多处损坏。自从这一事故发生后，我便深深感到预防雷击的重要性，因为解决防雷击可以保护国家财产。所以我加快了这方面知识的学习和探研。此后，我带着自己研制的低压配电柜防雷接地的地线设计和方案，请示领导同意后，从物资站领到Φ16cm的铜线38米（为主线），和一块铜板（30cm×20cm×0.3cm）。首先，将铜线截成2m 、3m、4 m、5 m长的四根线段（为次线）。其次在主线的一端焊接上铜板。再其次，在主线上每间隔5米的距离成“十字形”依次焊接（2m 、3m、4 m、5 m）次线。整条地线成如下形状。（如图）

焊点采用气焊跑光技术，以降低阻值。然后成地线图形挖60公分深，30公分宽的沟，用细炉渣拌入30%（自烧）木炭作填料物。①用填料物铺底10公分。②下入地线。③再填入填料物10公分。④浇适量的水。⑤填粘土20公分。⑥全部回填后，将主线的另一端与低压配电柜相连接。⑦测试地阻值为3欧姆。

用填料物与粘土的作用：①炉渣、木炭有吸湿保润的作用。②有延缓腐蚀铜线的作用。③粘土起保湿与地面粘合作用。实践证明，防雷效果良好。

实际考评：①取材广泛、容易、经济实用。②实用于高山、岛屿地质少土的各站点。③制作简单，方便群众参与制作。

2000年，我又在低压输入配电柜线路中并接了避雷器。还利用机房改造之机，将所有机器设备实现了等电位连接，使低压配电柜又多了两道避雷保护的屏障，解决了雷电的损害和危害。实践证明：近十年来，大窑湾航标管理站南大圈灯塔再也没有遭受雷电损害。

八、总结

航标设施的防雷工作，应依据现代防雷的观点，根据航标设施所处地理位置、气象条件、土壤、环境、设备配置情况和防雷要求，合理选择防雷器材，系统设计和施工，达到防雷减灾的目的，使航标设施能更好地、更有效地提供助航服务。

参考文献：

[1]鹿继续, 罗顶瑞, 朱兆华.《电工安全技术》、化学工业出版社, 2006

[2]GB 50057-1994建筑物防雷设计规范[S], 1994 .

[3]GB 50303-2002建筑电气工程施工质量验收规范[S], 2002 .

[4]顶逢晟. 中波发射台防雷避雷探索. 电波与天线技术

[5]王键, 张慧书. 电子系统的避雷设计、电讯技术, 2007年10月