淺議自動氣象站雷電防護(hù)設(shè)計(jì)

于紅嶺

（大廠縣氣象局，河北 大廠 065300）

淺議自動氣象站雷電防護(hù)設(shè)計(jì)

于紅嶺

（大廠縣氣象局，河北 大廠 065300）

隨著自動氣象站的增多，防雷防護(hù)也成了一項(xiàng)非常重要的工作。文章分析了自動氣象站中雷電的形成、入侵途徑以及對氣象站的危害等幾個(gè)方面，在此基礎(chǔ)上對防雷技術(shù)在自動氣象站中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，并提出了一些可行的方法。

自動氣象站；雷電防護(hù)；設(shè)計(jì)

隨著我國氣象的發(fā)展，自動氣象站正在被廣泛地應(yīng)用，由于受到自身?xiàng)l件的限制，很多自動氣象站一般都裸露在室外，這給自動氣象站的維護(hù)帶來了一定的難度，特別是經(jīng)常出現(xiàn)的雷擊現(xiàn)象，給氣象部門造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失和數(shù)據(jù)損失。這就需要我們加強(qiáng)現(xiàn)代防雷技術(shù)的應(yīng)用，改善自動氣象站設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，提高自動氣象站運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

1 雷電入侵

1.1 雷電入侵途徑

雷電對自動氣象站的破壞主要體現(xiàn)對氣象站的設(shè)備損壞上，這種破壞主要通過傳導(dǎo)耦合和輻射耦合這兩種方式，除此之外，還會通過其他的方式對自動氣象站進(jìn)行破壞。主要體現(xiàn)在通過供電線路的侵入，這種入侵主要是裸露在外面的電線受到雷擊后出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象。雷雨天雷電會電擊到建筑物和高建筑，然后電流會通過這些物體傳遞給大地，在通過電路中的零線、保護(hù)地線和布線中的接地線，以脈沖波的形式侵入室內(nèi)，使設(shè)備損壞。還有一種形式主要是通過通信線路的入侵，這種入侵主要是雷擊中建筑后，很多處于戶外的設(shè)備，如傳感器、采集器，這些設(shè)備很容易造成失效或者毀壞。

1.2 雷擊的危害

雷電是眾多大氣現(xiàn)象中的一種，每一次雷閃釋放的能量可高達(dá)數(shù)百兆焦耳。強(qiáng)大的雷電流可使放電通道中瞬時(shí)溫度升高到6 000～10 000 ℃，其產(chǎn)生的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和電效應(yīng)，具有極大的破壞性，會致死人命、摧毀房屋建筑。雷擊對自動氣象站的破壞是非常大的，這種破壞不僅僅是設(shè)備的損壞，還可以通過其他的途徑對自動氣象站進(jìn)行更大的破壞，氣象站的傳感器、采集器和主控危機(jī)也會遭受到雷擊的襲擊而出現(xiàn)破壞。雷擊電磁脈沖從電源供電線路和通信線路入侵自動氣象站，造成自動氣象站的損害概率較大。自動站安裝在空曠處，從傳感器到采集器，再到計(jì)算機(jī)，傳輸線有一段距離，而且數(shù)據(jù)傳輸線與電源線、接地線等是處在幾乎相同的電磁環(huán)境，相互之間存在一定影響，數(shù)據(jù)傳輸線很難做到電磁屏蔽。這就容易造成雷電通過磁場耦合、電場耦合、電阻耦合等以傳導(dǎo)和輻射方式對自動氣象站設(shè)備構(gòu)成侵害。

2 現(xiàn)代防雷技術(shù)的應(yīng)用

由于雷電的不確定性，并且雷電無孔不入，對現(xiàn)代自動氣象站的影響是非常大的，我們可以通過現(xiàn)代防雷技術(shù)來減少雷電的破壞，現(xiàn)代防雷的技術(shù)原則強(qiáng)調(diào)全方位防護(hù)、綜合治理、層層設(shè)防，全方位地堵截雷電的入侵，主要是通過以下幾個(gè)方面：

（1）躲。主要是指在雷電來臨之前盡量躲開雷電的襲擊。這就是需要自動氣象站在雷電發(fā)生之前盡量把一些帶電的設(shè)備關(guān)閉，切斷電源，使雷電不能進(jìn)入用電設(shè)備等。

（2）搭接或等電位聯(lián)結(jié)。在自動氣象站內(nèi)將各種金屬導(dǎo)電部分以適合的方式互相連接，讓設(shè)備的電位相等或相近，從而消除或減少其間的電位差，電位差會引起設(shè)備的破壞。這就需把防雷地線、電源地線、信號線地線及埋在地下的金屬管道進(jìn)行連接。

（3）引導(dǎo)。通過一些特殊的地線把雷電引導(dǎo)到地下，從而避免對設(shè)備的破壞。

（4）浪涌保護(hù)。浪涌保護(hù)是對設(shè)備最后的一道防護(hù)墻，它主要是防止雷電波從信號線、電源線入侵自動氣象站室內(nèi)造成各設(shè)備的損壞。在進(jìn)入?yún)^(qū)域自動站的信號線、電源線上加裝相應(yīng)的浪涌保護(hù)器。

（5）屏蔽。從自動站外線纜、設(shè)備的布設(shè)情況來看，應(yīng)將計(jì)算機(jī)、采集器等設(shè)備的金屬外殼有效接地，使其發(fā)揮一定的屏蔽作用。信號線、電源線采用屏蔽電纜或穿金屬管屏蔽，而且需要信號線、電源線的屏蔽層沿線路多點(diǎn)接地或至少應(yīng)在線路的首末兩端接地，放置設(shè)備的建筑物房間應(yīng)將房間的混凝土墻中的結(jié)構(gòu)鋼筋及門窗的金屬框、防護(hù)欄進(jìn)行有效電氣連接而構(gòu)成完整的屏蔽籠。

3 改進(jìn)措施

有些農(nóng)村的自動氣象站在防雷及布局上存在一定的弊端，我們可以通過以下幾個(gè)方法來進(jìn)行改進(jìn)：①傳感器的線纜部分可以通過穿鐵管來加以屏蔽，同時(shí)把鐵管兩端都深埋進(jìn)地里。②按照相應(yīng)的規(guī)范要求來對直接架空入室的站點(diǎn)，做好電源線防雷電波侵入的措施。在做地網(wǎng)時(shí)可以對焊接點(diǎn)進(jìn)行特殊的處理，例如通過防銹和防腐處理，在避雷針等比較集中的專用配電系統(tǒng)和弱電設(shè)施等設(shè)備之間應(yīng)盡量分開接入地網(wǎng)，入室的金屬鋼管和防雷裝置相連。③防浪涌保護(hù)器的使用，在室內(nèi)的插座盡量用具有防浪涌功能的插座，作為雷擊防護(hù)的最后一道防線，可以對設(shè)備進(jìn)行必要的保護(hù)。④按照相關(guān)規(guī)定，把信息系統(tǒng)所在的建筑進(jìn)行分區(qū)保護(hù)，這樣層層保護(hù)的結(jié)果就是讓自動氣象站能夠更安全的工作，防止雷擊的發(fā)生。

1 黃競雪.淺議高電阻率地區(qū)的降阻措施［A］.第三屆浙江中西

部科技論壇論文集（第二卷：氣象分卷）［C］，2006

2 關(guān)屹瀛.自動氣象站雷電防護(hù)初探［J］.黑龍江氣象，2003（02）

3 李文選.雷電及其災(zāi)害的預(yù)防［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（02）

4 宋 強(qiáng)、李祥超、張 梅、杜志航.自動氣象站雷電過電壓的防護(hù)措施［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（30）

Discusses the Automatic Weather Station Thunder and Lightning Protection Design

Yu Hongling

Along with automatic weather station’s increase, the anti－radar protection has also become a very important work.The article has analyzed in automatic weather station the thunder and lightning formation, the invasion way as well as to the weather station the harm and so on several aspects, based on this has carried on the discussion to the anti－radar technology in the automatic weather station application, and proposed some feasible methods.

automatic weather station; thunder and lightning protection; design

P415.12

A

1000－8136（2011）06－0027－02