雷达测试机房供配电与防雷设计

夏勇　蒋健乾　夏田

【摘 要】雷达自动测试设备主要任务是维修雷达阵地无法修复的雷达电子设备，雷达自动测试设备安装在雷达测试机房内。通过对雷达测试机房供配电、防雷、接地等方面的优化设计，雷达测试和维修任务得到了可靠的保障。

【关键词】自动测试设备；供配电；防雷；接地；防静电

【Abstract】The main task of ATE is to repair the electronic equipments of radar，which can not be repaired in radar position.And the ATE is equipped in radar test room.By means of optimization design of power supply，distribution， lightning protection and grounding for radar test room，the mission of test and maintenance for radar is reliably guaranteed.

【Key words】ATE；Test bench；Power supply and distribution；Lightning protection；Grounding；Electrostatic prevention

0 引言

雷达自动测试设备主要任务是在基地级维修雷达阵地无法修复的雷达电子设备。雷达自动测试设备安装在雷达测试机房内，机房的区域包括：测试区、返修区、配电区、存储区、备件区等。雷达自动测试设备涉及大量精密仪表以及雷达待测插件、模块，因此有必要对雷达测试机房进行供配电与防雷等方面的设计。

1 雷达自动测试设备简介

雷达自动测试设备的通常包括数字测试台、电源测试台、发射测试台、接收测试台、PCB返修站等。雷达自动测试设备的维修范围包括雷达发射、接收、信号处理和终端、监控、电源等分系统的可更换单元。PCB返修站的作用是对测试设备检测出故障的雷达组件和模块进行器件更换和维修。

2 供配电设计

2.1 设计原则

雷达自动测试设备属于精密设备，同时考虑设备装备地区停电频繁。因此供电母线采取分段供电策略，同时配置应急发电机保证重要载荷的连续供电。照明、制冷设备等一般载荷接母线I，测试台、返修站等重要载荷接母线II，母线中间设自动切换开关。市电正常时，全部载荷由市电供电。市电停电或故障时，中间母线断开，由发电机对重要载荷进行供电。发电机的最低容量应保证测试台及PCB返修站等重要载荷的供电。

2.2 UPS选型

为了避免不良电力对精密设备的影响，同时保证测试工作的连续性和完整性，有必要为雷达自动测试设备配备UPS。测试设备的负载主要是仪表和电脑设备，功率因数在0.65-0.7之间。因此，可以将各个负载的额定功率累加求出总功率，一般考虑负载容量应为UPS额定容量的75～80%。

UPS的断电工作时间的要求通常按以下因素综合考虑：单个被测件的最长测试时间+测试数据保存时间+被保护设备关机时间。得到了断电工作时间，则可推出所需UPS

3 防雷设计

3.1 雷电机理

该雷达测试机房所处位置属于雷电多发区域，每年因雷电造成的电器设备、器件的损失比较严重，所以应重视防雷体系建设。按照产生的机理分析，雷电可以分为三种情况：

3.1.1 直击雷

这是指雷云对地面突出物体或电力装置的直接放电，其特点是所含能量巨大，在放电区域时间极短。

3.1.2 感应雷

感应雷是指雷云接近放电物体时，因为静电感应和电磁感应，雷电流向物体由先导放电发展到主导放电，引起金属体上产生及高电压的放电过程。

3.1.3 雷电波雷电波是指输电架空线路遭雷击后或发生雷电感应时产生的沿各个方向迅速传播的高电位冲击波。

3.2 防雷体系建设

3.2.1 构建三级防雷体系

雷达测试机房的雷电风险主要来自于直击雷和雷电波。为规避雷电风险，需要构建高压配电、低压配电和现场设备三级完整的三级防雷体系。

首先，在变电所电力变压器高压侧、低压侧各安装一组避雷器，构成防雷系统（通流量20KA）的第一级衰减，高、低压避雷器防雷接地与变压器的工作接地相连。在雷达测试机房的总配电柜内并联安装适当容量的电源避雷器，构成（10KA）二级衰减。在设备端，为测试台和PCB返修站配置防雷保护盒，安装防雷保护器构成对负载设备的三级（5KA）保护。

3.2.2 避雷针保护

通过架设避雷针来改善雷达测试机房的整体引雷效果，避免直击雷的影响。避雷针设备包括：接闪器、引下线和接地体等。避雷针可以比周边高度低于它的物体提前发出迎面先导，与闪电的下行先导会合后形成主放电通道，使闪电沿引下线入地。为了防止雷电流在泻放过程中产生“反击”现象，避雷针和建筑物、防雷接地和弱电安全地之间需要保持必要的安全距离。

3.2.3 供电电缆入线保护

雷达测试机房供电用电力电缆的入线方式避免采用架空线的方式，否则雷电波极易沿着电力线缆进入机房。电力电缆应采用地沟敷设的方式引入机房。电力电缆穿入金属管，金属管的两端与接地装置就近连接。

4 接地系统设计

4.1 接地系统分类

根据低压系统和电气装置外露导电部分的对地关系，低压配电系统中通常采用的接地保护方式可以分为TN、TT、IT等系统。而TN系统依据中性线与保护线的组合关系，又可分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统。

4.2 接地系统的选择

综合考虑雷达测试机房的设备组成情况及工作特点，接地系统采用TN-C-S系统。TN-C-S系统结合了TN-C和TN-S系统的优点，应用灵活，且具有在设备处使用安全等特点。

从变电所变压器到雷达测试机房这一段采用TN-C系统，系统中的N线和PE线合在一起作为PEN线。这样节约铜排使用量，节省了投资。在雷达测试机房内部采用TN-S系统，在总配电柜处N线与PE线分开。N、PE线分开的好处是在PE线上无电流通过，设备之间不会产生电磁干扰，较适于抗电磁干扰要求高的雷达自动测试的场合。TN-S系统中的N线仅在总配电柜处接地一次，在机房内不再重复接地。PE线与测试机房的接地铜排相连，PE线可重复接地。

5 防静电设计

5.1 设计概述

电子元器件属于静电敏感器件，在存储、取用、更换等过程中所产生的静电电压远远超过半导体器件的击穿电压，往往会使器件产生硬击穿或局部损伤。因此，有必要对雷达测试机房的返修区域进行防静电设计。

5.2 设计要求

5.2.1 环境要求

返修区域内要求环境温、湿度可控。

5.2.2 接地要求

返修区域必须设置两套独立接地系统。一套为泄放静电用的防静电接地系统；另一套为弱电系统的安全保护地。两套接地系统之间相互绝缘，互不影响。返修区地面和操作工作台应铺设静电耗散型材料，设施用具应符合防静电要求。

5.2.3 设备配置

按防静电使用要求，返修区域应配备相应的防静电设备，如：防静电容器、静电消除器、运输车、防静电工作服等。

5.2.4 静电测试

返修区域内的防静电地面、工作台、腕带等应建立相应的检测标准，设定检测周期定期检测防止失效，测试结果需建立相关记录。

6 结束语

通过供配电、防雷、接地等方面的优化设计，保障了雷达测试、维修任务的顺利完成，同时也保证了雷达测试设备的正常运行，避免来自雷电、电网波动等外界因素的干扰。

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[责任编辑：田吉捷]