自动气象站的防雷技术问题及其解决方案

自动气象站的防雷技术问题及其解决方案

刘鑫、林少松

东莞市气象公共安全技术支持中心

摘要：雷电主要是通过雷击电磁脉冲、直击雷等对自动气象站进行破坏，但是各种因素的影响，使得自动气象站防雷工作仍然存在诸多问题，基于此，本文概述了自动气象站防雷技术的措施予以分析，并对雷电侵入途径，日常生活中,雷击会威胁人们的生命安全和财产安全。通信机房防雷接地是组成动力环境系统的重要成分,能在一定程度上保障人身安全和设备安全。但是,由于存在防雷操作不规范的情况,导致人身安全和设备安全无法得到可靠保障。鉴于此,结合工作经验,探讨了自动气象站防雷接地保护相关问题。

关键词：气象防雷;接地保护;问题措施;

自动气象站对气象要素进行自动观测，并进行自动存储。自动气象站提供精准的天气情况信息，及时预测出可能发生的气象灾害，以便及时做好灾害预防措施。但自动气象观测站的有效运用需要防雷技术，做好防雷措施，保证设备的正常运行，确保自动气象站安全。

1、 自动气象站雷电侵入途径分析与防雷技术应用:

1． 1 防直接雷击及其措施

自动气象站发生直接雷击是通过直接对自动气象站的突出物体产生危害，主要是针对室外的风向杆，有效避免直击雷影响的重要途径是安装避雷针。在观测现场外安装单独避雷针，如果观测场地限制避雷针和传感器之间的距离不能达到规定的情况下，可利用建筑物横竖两个方向的钢筋形成法拉第笼，进而将雷电流导入地下。

1． 2 防雷电流侵入及其措施

当导体被雷电击中产生强烈的电流波，雷击中心点会沿着导体两侧进行传播强大的电流波，电流波借助于线路入侵到自动气象站中，造成仪器设备受到破坏严重影响观测工作。电磁脉冲雷击的有效防护措施是要加强对自动气象站机房的防护，需要确保地板的防静电功能，进而有效防止静电引起雷击。在静电地板下安装环形闭合式电位连接带，在对角均安装上接地母线。将接地母线与观测站防雷电感应的接地网进行双向连接，将自动气象观测场与机房之间的电位差消除;要将机房内所有的机柜、不带电设备与其相近的电位连接连通到一起，并与地线连接在一起，消除雷击所带来的电位差，将雷电流引入到地下。

1． 3 防雷电电磁干扰及其措施

雷电在放电的过程中，将会有非常强大的电磁场产生，电动势会在极短的时间内进入到自动气象站。防止电源线路遭受雷击，才能保护自动气象站。具体防雷措施是为电源线路设置电涌保护器，将雷电流以分流的方式传送到地下，防止雷电流侵害电源线路。为确保雷雨天气电涌保护器的正常运行，通常为三级保护，一级是将电涌保护器安装在电源线路进入建筑物总配电开关部位，出现雷电时及时切断电源;二级是将电涌保护器安装在机房开关的控制部位对支线防护，发生雷电时将一部分的雷电流导入大地;三级是将电涌保护器安装在设备的用电开关部位或在插座上，用电终端保护电源线路，发生雷电在前两个级别未起到防护作用时，终端阻止雷电对自动气象站设备的损坏。

2、 目前自动气象站防雷工作存在的问题分析

2． 1 避雷网、避雷带的安装问题

自动气象站避雷带预防直击雷破坏，实际铺设存在避雷带铺设不规范，影响防雷效果。因为选择防雷网格没有按防雷等级要求的规格，铺设后防雷效果不好，导致防雷装置出现问题。2．2 风杆上避雷针、引下线与风向风速信号线的布设不规范引下线与风向风速信号线等设置时有相关规范要求，在设置避雷针、引线下及风向风速信号线时并行设置，存在危险性。风向风速信号线电缆外皮都有层屏蔽层，与引下线并行引下后，当雷电击，避雷针接收雷电流由于屏蔽层的干扰产生电磁脉冲，这种高电压会影响采集器的功能，导致其遭受破坏。

2． 3 避雷针设置问题

将避雷针的防雷作用覆盖整个观测场，保证所有的设备均在避雷针防护范围。但存在场地内的设备未全部在避雷针防护范围内，使设备易受到雷电电击的情况，造成设备受雷电损害率高，影响正常运行。为确保设备整体在避雷针防护范围内，需要对避雷针范围测量、计算，确定观测场地是否在避雷针有效防护范围内。

2．4自动气象站的全面防雷设计

为了将雷电对自动气象站的破坏降到最低，要建立起一套完善的防雷系统。尤其是容易遭受雷电入侵的区域要加大防备，计算雷电流的强度对电源系统的影响。设置信号线和引下线在选择传感器的信号线时，要注意信号线缆必须要带有金属管的接地装置，信号线选取外皮具有金属屏蔽功能的有PVC 套管为好。引下线利用避雷针引下线，在信号线、电源线以及引下线穿管中，需要将电源线、信号线和引下线分管引入，防止引下线出现雷电流时对信号线等造成的反击。

2． 5 做好接地防护

由观测场至工作室的数据传输线外屏蔽层及金属管在观测场地网边缘处应就近接入观测场地网，金属管首尾应电气贯通，若该金属管长度超过2√ρ时应增加其接地点。当数据传输线无法埋地时，宜穿金属管或金属桥架屏蔽敷设，金属管应电气贯通并在首尾接入地网，当金属管长度超过20 m时应在适当的位置增加其接地点。自动气象站地网设计及施工要求： 自动气象站场室宜采用共用接地系统，共用接地系统。自动气象站场室共用接地系统由工作室地网、室外观测场地网共同组成;两地网间的连接带不应少于两条，应使用不小于φ16的镀锌圆钢或相应规格的其他金属材料进行连接，连接带的埋设深度不宜小于500 mm。当两地网之间的距离大于75 m时，可不另设专用连接带，但各地网接地电阻应符合相关要求当两地网之间的距离小于75 m，且距离大于2√ρ时，应在适当位置增设人工垂直接地体。

结束语

做好自动气象站防雷工作安全是获取准确、完整观测数据的保障。自动气象站防雷工程复杂性、综合性较强，因此，在开展自动气象站防雷工程建设时,应结合自动气象站本身的特点，不断结自动象站防雷工作常见的些问题及处理措施 ,完善自动气象站的防雷措施 ，并加强后期自动气象站防雷检测工作，以确保自动气象站正常持续活行。

参考文献

[1]输电线路防雷接地措施的重要性及改进方法[J].张慧硕.低碳世界.2017(1)

[2]输电线路防雷接地设计与优化分析[J].王暾.冶金管理.2019(9)

[3]自动气象站场室防雷技术规范(QX 30-2004)