自动气象站雷电防护技术研究

自动气象站雷电防护技术研究

足巴 1 算太本 2

炉霍县气象局 626500； 青海师范大学 810016 ； 新龙县气象局 626800

摘要：由于需要防雷的现场都是在外部安装的防雷设备，也因为微电子设备的脆弱性，自动气象站仍旧面临着雷雨灾害的风险，雷击后气象数据资料有可能会因此丢失从而进一步造成气象预报工作上的重大影响。为了解决这个方面的不足，本次文章就分析了雷电对自动气象站具体产生的破坏和影响方面。以及如何防护好雷电的灾害问题，为目前自动气象系统排雷准备工作的参考材料增加一定的参考意义。

关键词：自动气象站；雷电防护；技术研究

引言

近年来，自动气象站雷电防护的技术已遍布中国北方和南方，应用在科研服务、阻止和减少社会灾害方面，雷电防护技术为各地区的安全保障发挥了重要作用。然而，由于防雷设施的电子软硬件容易损坏以及安装环境的不同可能会导致维修维护的周期频繁的弱点，还使得各地气象部门不断的为此钻研。在实行现代建设的头几年，许多气象站受到不同方式的影响，导致了站点和地区人民的损失。气象站的雷电防护是大气观测中的一项重要内容，需要注意的是，自动气象站有两种破坏，即直接雷击和间接雷击。间接雷击的破坏程度比直接雷击还大，雷电对气象站造成的主要破坏来自于间接感应雷击，因为防护雷电的仪器设施构造也非常复杂，因此针对雷电的入侵的破坏类型进行了分析。分析雷击对气象站的破坏力和雷击气象站的自动防护方法，给予其他同职业的部门做一定参考。

1.雷电的入侵途径

被雷电击中的物体会瞬间被超强度的电流电压压迫，这个电压值通常几千万乃至大几万都有，无论哪个压力值都会对被击中物体造成不可磨灭的伤害。倘若自动气象站被这样的雷电击中，首先最可能的就是导致气象站内的仪器报废，不仅给气象站的观测任务带来困难，还会影响到工作人员的人身安全。

1.1直击雷入侵

当气象站的设备被闪电自动攻击时，可能会对气象站的某些仪器或仪器所连接的电线路造成一些损坏，因而丢失仪器观测的实时数据，而且数据的收集和上传是非常严格的，被雷电影响后的偏差数据会拖延数据的及时上传。所以把气象站的防雷部署工作做好，防雷的设施部署必须要在气象站开始建立的初期就进行同步建设安置。在组装防雷装置之时，需要根据规范设计出合适的引导管长度、防雷装置与地面的距离以及每个铁管相接的地方的方生锈处理，防雷装配设备质量必须符合工程标准,根据气象站的硬性需求，必须满足所有参数正确，定期维护检修以避免在突发使用后发生事故。自动气象站到如今已经工作了十多年，全国各地所有气象站都只有较少的被雷击损害次数。^[3]

1.2高电压入侵

当气象站周围的高楼或一些导电物品被闪电击中时，雷击通过电磁传感器和电脉冲直接产生数千到数千伏的高压积累在传输电线里，导致传感器烧毁，损坏自动气象站的采集设备和其他观测设备，最严重的会导致通讯电线里最后一道隔离保障被突破，那么就导致电压直接进入办公室沿着通信线路，烧毁了传感器，导致监控系统丢失所有监控数据，后期想要在修复会十分的繁琐。

1.3接地线入侵

当气象站附近的地面被闪电直接攻击时，地面被积压的电压值迅速增强，自动气象站附近的地下接线就很有可能被电压突破二次释放到室内主机中，最终烧掉仪器部件。

2.自动气象站雷电防护技术研究

气象站建在空旷偏僻的地方，离地区其他建筑物场所很远，所以有更多的可能会被闪电击中。在气象站进行防雷保护之前，对不同的区域要进行区分，针对不同的区域特点进行不同的防雷保护措施，防雷采取的设备和方法适用于该区域。保护区可分为非必要防雷区、带电安全区和电脉冲区。依据这样因素进行场地区域的划分后，可以把观测场风杆保护范围以外的地域、数据采集传感器金属壳以外的区域列为直击雷的防护区;关于值班室内的电子仪器设备，室内周围所埋在地下的电源线缆和信号线缆、数据采集传感器内的电路板等，均可确定为雷闪电磁脉冲区。^[1]

2.1外部的防雷措施

室外的大部分防雷措施是建立观测场地安全系统。现场的防雷系统主要是直接保护气象站不受直击雷的影响，二是尽量减少电磁脉冲对气象站的损害。设立的防雷系统主要是阻止雷电波进入气象站的外部。闪电监测器将由闪电结构、电子探测器和电网保护。它可以在高台周围放置一个自动避雷针，这样天文台里的所有监测设备都被放置在一个安全的避雷区域，对保护传感器起着非常重要的作用。电网可以隔断地底的强压电流，切断通往闪电和地面的通道。工作室应配备防电涌设备，主要用于防止雷电通过报警线路或电线进入室内，导致自动气象站、自动气象站线路或供电线路损坏。^[4]

2.2内部的防雷措施

自动气象站布设的外部雷区对减轻雷击损伤起着重要作用，但不能阻止雷击的发生。内部排雷行动的技术路线：基于电磁兼容性的设计、接地技术的应用和过电压保护，防止雷电灾害。电磁兼容性包括反水雷性能，不需要单独设计。如果自动气象站没有设计成电磁兼容，那么它会受到电磁（包括闪电）的影响，无法正常工作。此外，有时观测场地附近会因短波辐射而出现异常，导致这类观测出现异常，就像自动气象站的温度，如果电磁兼容性设计避免了这种现象，就防止了雷电损害。接地的技术分为引线接地和直接导入地底。所谓“共接地”，是指将多种不同的接地元件组合在一起，如安全电气接地、交流工作场所，通信和直流计算装置，进入一个电位箱进行连接，从而进入一个电位对象，然后直接与接地外壳连接，当避雷器通过另一根引线连接到接地外壳时，为了接地内部设备和接地外部直接通过同一条地面下降线。而且，不允许将内接地线与反冲击地雷的外引线与所谓等电位连接，再与接地体结合。室内的接地导线必须与室外防雷线路分开，否则在雷击中，雷电强电流通过引线下降到地面，而室内所有设备瞬间产生极高的电位差，设备必然受到影响。另外，假设与接地外壳相连的电线由于生锈而断开，或者这种潜在的连接端子接触不良，如果自动气象站被雷击，当强电流将直接进入室内。

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结束语

无论如何，气象站的防雷是施工现场早期必须注意的一件重要事情，因此，所有建筑场所在建设初期就应当在建筑的内部和外部设置上防雷措施，可以把传感器的线索穿进去pvc管内，然后再把全部的传感器线索缠绕在贴材料管道上达到隔离的效果，最后把铁材料的管道完全埋入地下封闭，做好雷电的接收、传输和疏散。还需要在观测的仪器上安置避雷针来防护电源线路部位。建筑内部的插座尽可能多地用携带防浪涌功能的更为安全，这个放电涌功能是最后一道保护，是必要的。此外，根据相关规定，信息所在的建筑物将受到区域保护，只有当气象站受到该类保护时，雷暴才能减少或避免，确保自动气象站的信息收集和运输。此外，根据相关规定，信息所在的建筑物将受到区域保护，只有当气象站受到该类保护时，雷暴才能减少或避免，确保自动气象站的信息收集和运输。

参考文献

[1]陆达. (2020). 自动气象站观测场防雷接地制式的技术探究.

[2]罗俊伟, & 王建民. (2020). 自动气象站雷电防护技术探析. 农村实用技术(5), 1.

[3]邢朝磊, & 樊昌元. (2021). 互联网+微型自动气象站关键技术研究及应用. 长江信息通信(2), 3.

[4]王明磊. (2021). 自动气象站雷电防护技术探析. 河北农机(7), 2.

作者姓名：足巴（1992.05），女，藏族，四川省阿坝县人，本科学历，助理工程师，从事综合气象观测工作。