雷達(dá)測試機(jī)房供配電與防雷設(shè)計(jì)

夏勇　蔣健乾　夏田

【摘 要】雷達(dá)自動測試設(shè)備主要任務(wù)是維修雷達(dá)陣地?zé)o法修復(fù)的雷達(dá)電子設(shè)備，雷達(dá)自動測試設(shè)備安裝在雷達(dá)測試機(jī)房內(nèi)。通過對雷達(dá)測試機(jī)房供配電、防雷、接地等方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，雷達(dá)測試和維修任務(wù)得到了可靠的保障。

【關(guān)鍵詞】自動測試設(shè)備；供配電；防雷；接地；防靜電

【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

雷達(dá)自動測試設(shè)備主要任務(wù)是在基地級維修雷達(dá)陣地?zé)o法修復(fù)的雷達(dá)電子設(shè)備。雷達(dá)自動測試設(shè)備安裝在雷達(dá)測試機(jī)房內(nèi)，機(jī)房的區(qū)域包括：測試區(qū)、返修區(qū)、配電區(qū)、存儲區(qū)、備件區(qū)等。雷達(dá)自動測試設(shè)備涉及大量精密儀表以及雷達(dá)待測插件、模塊，因此有必要對雷達(dá)測試機(jī)房進(jìn)行供配電與防雷等方面的設(shè)計(jì)。

1 雷達(dá)自動測試設(shè)備簡介

雷達(dá)自動測試設(shè)備的通常包括數(shù)字測試臺、電源測試臺、發(fā)射測試臺、接收測試臺、PCB返修站等。雷達(dá)自動測試設(shè)備的維修范圍包括雷達(dá)發(fā)射、接收、信號處理和終端、監(jiān)控、電源等分系統(tǒng)的可更換單元。PCB返修站的作用是對測試設(shè)備檢測出故障的雷達(dá)組件和模塊進(jìn)行器件更換和維修。

2 供配電設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

雷達(dá)自動測試設(shè)備屬于精密設(shè)備，同時考慮設(shè)備裝備地區(qū)停電頻繁。因此供電母線采取分段供電策略，同時配置應(yīng)急發(fā)電機(jī)保證重要載荷的連續(xù)供電。照明、制冷設(shè)備等一般載荷接母線I，測試臺、返修站等重要載荷接母線II，母線中間設(shè)自動切換開關(guān)。市電正常時，全部載荷由市電供電。市電停電或故障時，中間母線斷開，由發(fā)電機(jī)對重要載荷進(jìn)行供電。發(fā)電機(jī)的最低容量應(yīng)保證測試臺及PCB返修站等重要載荷的供電。

2.2 UPS選型

為了避免不良電力對精密設(shè)備的影響，同時保證測試工作的連續(xù)性和完整性，有必要為雷達(dá)自動測試設(shè)備配備UPS。測試設(shè)備的負(fù)載主要是儀表和電腦設(shè)備，功率因數(shù)在0.65-0.7之間。因此，可以將各個負(fù)載的額定功率累加求出總功率，一般考慮負(fù)載容量應(yīng)為UPS額定容量的75～80%。

UPS的斷電工作時間的要求通常按以下因素綜合考慮：單個被測件的最長測試時間+測試數(shù)據(jù)保存時間+被保護(hù)設(shè)備關(guān)機(jī)時間。得到了斷電工作時間，則可推出所需UPS

3 防雷設(shè)計(jì)

3.1 雷電機(jī)理

該雷達(dá)測試機(jī)房所處位置屬于雷電多發(fā)區(qū)域，每年因雷電造成的電器設(shè)備、器件的損失比較嚴(yán)重，所以應(yīng)重視防雷體系建設(shè)。按照產(chǎn)生的機(jī)理分析，雷電可以分為三種情況：

3.1.1 直擊雷

這是指雷云對地面突出物體或電力裝置的直接放電，其特點(diǎn)是所含能量巨大，在放電區(qū)域時間極短。

3.1.2 感應(yīng)雷

感應(yīng)雷是指雷云接近放電物體時，因?yàn)殪o電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，雷電流向物體由先導(dǎo)放電發(fā)展到主導(dǎo)放電，引起金屬體上產(chǎn)生及高電壓的放電過程。

3.1.3 雷電波雷電波是指輸電架空線路遭雷擊后或發(fā)生雷電感應(yīng)時產(chǎn)生的沿各個方向迅速傳播的高電位沖擊波。

3.2 防雷體系建設(shè)

3.2.1 構(gòu)建三級防雷體系

雷達(dá)測試機(jī)房的雷電風(fēng)險(xiǎn)主要來自于直擊雷和雷電波。為規(guī)避雷電風(fēng)險(xiǎn)，需要構(gòu)建高壓配電、低壓配電和現(xiàn)場設(shè)備三級完整的三級防雷體系。

首先，在變電所電力變壓器高壓側(cè)、低壓側(cè)各安裝一組避雷器，構(gòu)成防雷系統(tǒng)（通流量20KA）的第一級衰減，高、低壓避雷器防雷接地與變壓器的工作接地相連。在雷達(dá)測試機(jī)房的總配電柜內(nèi)并聯(lián)安裝適當(dāng)容量的電源避雷器，構(gòu)成（10KA）二級衰減。在設(shè)備端，為測試臺和PCB返修站配置防雷保護(hù)盒，安裝防雷保護(hù)器構(gòu)成對負(fù)載設(shè)備的三級（5KA）保護(hù)。

3.2.2 避雷針保護(hù)

通過架設(shè)避雷針來改善雷達(dá)測試機(jī)房的整體引雷效果，避免直擊雷的影響。避雷針設(shè)備包括：接閃器、引下線和接地體等。避雷針可以比周邊高度低于它的物體提前發(fā)出迎面先導(dǎo)，與閃電的下行先導(dǎo)會合后形成主放電通道，使閃電沿引下線入地。為了防止雷電流在瀉放過程中產(chǎn)生“反擊”現(xiàn)象，避雷針和建筑物、防雷接地和弱電安全地之間需要保持必要的安全距離。

3.2.3 供電電纜入線保護(hù)

雷達(dá)測試機(jī)房供電用電力電纜的入線方式避免采用架空線的方式，否則雷電波極易沿著電力線纜進(jìn)入機(jī)房。電力電纜應(yīng)采用地溝敷設(shè)的方式引入機(jī)房。電力電纜穿入金屬管，金屬管的兩端與接地裝置就近連接。

4 接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 接地系統(tǒng)分類

根據(jù)低壓系統(tǒng)和電氣裝置外露導(dǎo)電部分的對地關(guān)系，低壓配電系統(tǒng)中通常采用的接地保護(hù)方式可以分為TN、TT、IT等系統(tǒng)。而TN系統(tǒng)依據(jù)中性線與保護(hù)線的組合關(guān)系，又可分為TN-C、TN-S、TN-C-S系統(tǒng)。

4.2 接地系統(tǒng)的選擇

綜合考慮雷達(dá)測試機(jī)房的設(shè)備組成情況及工作特點(diǎn)，接地系統(tǒng)采用TN-C-S系統(tǒng)。TN-C-S系統(tǒng)結(jié)合了TN-C和TN-S系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用靈活，且具有在設(shè)備處使用安全等特點(diǎn)。

從變電所變壓器到雷達(dá)測試機(jī)房這一段采用TN-C系統(tǒng)，系統(tǒng)中的N線和PE線合在一起作為PEN線。這樣節(jié)約銅排使用量，節(jié)省了投資。在雷達(dá)測試機(jī)房內(nèi)部采用TN-S系統(tǒng)，在總配電柜處N線與PE線分開。N、PE線分開的好處是在PE線上無電流通過，設(shè)備之間不會產(chǎn)生電磁干擾，較適于抗電磁干擾要求高的雷達(dá)自動測試的場合。TN-S系統(tǒng)中的N線僅在總配電柜處接地一次，在機(jī)房內(nèi)不再重復(fù)接地。PE線與測試機(jī)房的接地銅排相連，PE線可重復(fù)接地。

5 防靜電設(shè)計(jì)

5.1 設(shè)計(jì)概述

電子元器件屬于靜電敏感器件，在存儲、取用、更換等過程中所產(chǎn)生的靜電電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過半導(dǎo)體器件的擊穿電壓，往往會使器件產(chǎn)生硬擊穿或局部損傷。因此，有必要對雷達(dá)測試機(jī)房的返修區(qū)域進(jìn)行防靜電設(shè)計(jì)。

5.2 設(shè)計(jì)要求

5.2.1 環(huán)境要求

返修區(qū)域內(nèi)要求環(huán)境溫、濕度可控。

5.2.2 接地要求

返修區(qū)域必須設(shè)置兩套獨(dú)立接地系統(tǒng)。一套為泄放靜電用的防靜電接地系統(tǒng)；另一套為弱電系統(tǒng)的安全保護(hù)地。兩套接地系統(tǒng)之間相互絕緣，互不影響。返修區(qū)地面和操作工作臺應(yīng)鋪設(shè)靜電耗散型材料，設(shè)施用具應(yīng)符合防靜電要求。

5.2.3 設(shè)備配置

按防靜電使用要求，返修區(qū)域應(yīng)配備相應(yīng)的防靜電設(shè)備，如：防靜電容器、靜電消除器、運(yùn)輸車、防靜電工作服等。

5.2.4 靜電測試

返修區(qū)域內(nèi)的防靜電地面、工作臺、腕帶等應(yīng)建立相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定檢測周期定期檢測防止失效，測試結(jié)果需建立相關(guān)記錄。

6 結(jié)束語

通過供配電、防雷、接地等方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保障了雷達(dá)測試、維修任務(wù)的順利完成，同時也保證了雷達(dá)測試設(shè)備的正常運(yùn)行，避免來自雷電、電網(wǎng)波動等外界因素的干擾。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]