防雷技術(shù)在縣級自動(dòng)氣象站的應(yīng)用實(shí)踐

李維?！√锊?/p>

【摘 要】本文詳細(xì)介紹了自動(dòng)氣象站的直擊雷防護(hù)、等電位連接與接地、綜合布線、雷擊電磁脈沖（LEMP）防護(hù)等技術(shù)以及防雷裝置的日常維護(hù)與管理。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)氣象站；雷電防護(hù)；維護(hù)；管理

1.雷電災(zāi)害的防護(hù)

1.1室外觀測場及辦公機(jī)房直擊雷的防護(hù)

（1）直擊雷的防護(hù)。首先在辦公樓天面周圍女兒墻上安裝了閉合的避雷帶，天面若有通訊天線、衛(wèi)星天線等則需安裝避雷針，按滾球法計(jì)算其保護(hù)范圍，確保天面各種天線處于保護(hù)范圍內(nèi)。同時(shí)使各種天線桿和機(jī)座的接地在同一等電位連接帶上。

（2）避雷帶與建筑物結(jié)構(gòu)柱主鋼筋相連，其間距小于18m。避雷針從兩個(gè)方向用？準(zhǔn)12鍍鋅圓鋼與避雷帶相連接。避雷帶、均壓帶、避雷針的設(shè)計(jì)符合GB50057《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》及《氣象臺（站）防雷技術(shù)規(guī)范》的技術(shù)指標(biāo)要求。

（3）觀測場的風(fēng)向桿上的避雷針根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》及《氣象臺（站）防雷技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，采用獨(dú)立接地，接地電阻小于4Ω。

1.2觀測場、辦公機(jī)房等電位連接與接地

等電位連接的目的是保證設(shè)備與設(shè)備間、系統(tǒng)與系統(tǒng)間處在同一等壓面上，使感應(yīng)的雷擊電壓電流不在設(shè)備間和系統(tǒng)間流動(dòng)，將各等電位連接系統(tǒng)感應(yīng)的雷擊電壓電流疏導(dǎo)入地，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。

（1）所有進(jìn)入室內(nèi)的各類金屬管道、金屬電纜的外導(dǎo)電層、PE線用16mm2 以上的銅線進(jìn)行總等電位連接后接地。機(jī)房內(nèi)所有的機(jī)殼、機(jī)架、機(jī)臺、防靜電地板等做等電位連接后接地。接地匯流排根據(jù)設(shè)備的需要做成500×50×5或300×50×5的銅排安裝在距地面150mm左右的墻邊，銅排上鉆Φ10、Φ8的孔配備螺釘，匯流排再用25mm2 的銅線與接地極或預(yù)留接地點(diǎn)連接。

（2）若機(jī)房所在建筑物的接地電阻滿足不了機(jī)房接地需要，則應(yīng)在辦公樓四周散水坡外2～3m做一環(huán)行閉合地網(wǎng)與原有自然接地體和人工接地體并網(wǎng)，該地網(wǎng)起到降低接地電阻和均壓作用，接地電阻小于4Ω。

（3）機(jī)房的等電位連接與接地按GB50057-1994的第6.3.4的要求按S型結(jié)構(gòu)連接，接地線短而直，截面積達(dá)到規(guī)范規(guī)定的要求。

1.3自動(dòng)氣象站機(jī)房綜合布線

（1）進(jìn)入機(jī)房的各種控制信號線、數(shù)據(jù)傳輸線與電源線路、接地線、等電位連接線分布及間距均達(dá)到規(guī)范要求，一旦有感應(yīng)雷擊入侵，各線路間產(chǎn)生的偶合雷擊電磁脈沖不會(huì)損壞微電子設(shè)備和嚴(yán)重干擾各系統(tǒng)的正常工作。

（2）綜合布線與電力電纜、管線、其他纜線的間距要求詳細(xì)參照GB50343-2004《電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》。

1.4電源系統(tǒng)的防護(hù)要求

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，雷擊造成設(shè)備損壞的概率大約70%是從電源線路招引而至，因此電源系統(tǒng)的雷電防護(hù)是綜合防雷系統(tǒng)工程的重點(diǎn)。

（1）工作室前端低壓電源線路防護(hù)符合《GB5005794》（2000年）的要求，在工作室內(nèi)低壓電源線路上安裝了2級浪涌保護(hù)器SPD，SPD的安裝及主要參數(shù)符合表1和圖1的要求。

（2）SPD連接導(dǎo)線短而直，SPD連接導(dǎo)線不大于0.5m，當(dāng)長度大于0.5m應(yīng)適當(dāng)加粗線徑。當(dāng)SPD1～SPD2的線距小于10m、SPD2～SPD3的線距小于5m時(shí)，應(yīng)在兩SPD間加裝退耦裝置。為防止SPD老化造成短路， SPD安裝線路上有過流保護(hù)裝置， SPD有劣化顯示功能。

1.5信號傳輸線（寬帶網(wǎng)絡(luò)）、天饋線的防護(hù)

信號線路有電話線、寬帶網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)信號線等。這些線路都在進(jìn)入各設(shè)備前根據(jù)電平和速率不同，安裝不同標(biāo)稱導(dǎo)通電壓的信號線SPD進(jìn)行防護(hù)。

（1）對進(jìn)入室內(nèi)的線路在其進(jìn)入設(shè)備前安裝48V、接口為RJ11的SPD。

（2）對進(jìn)入室內(nèi)的寬帶光纖，光端機(jī)的外殼及光纖金屬加強(qiáng)芯或金屬屏蔽層就近接入等電位接地匯流排。

（3）寬帶網(wǎng)設(shè)備箱金屬外殼接地；寬帶網(wǎng)路由器i/o兩端安裝RJ45接口SPD。

（4）在計(jì)算機(jī)前端的網(wǎng)絡(luò)信號線上安裝接口型式為RJ45的信號SPD。

（5）自動(dòng)氣象站接入計(jì)算機(jī)的接口（COM）前安裝9針串口的SPD。

（6）在衛(wèi)星天線的饋線上，上下安裝天饋線SPD。天饋線SPD的功率為設(shè)備最大發(fā)射功率的1.5倍，其頻率、帶寬、插損、駐波、阻抗均符合設(shè)備工作要求。

（7）所有安裝在控制線、信號傳輸線的數(shù)據(jù)線SPD的參數(shù)為：標(biāo)稱導(dǎo)通電壓Un為最大線路工作電壓Uc的1.5倍（Un≥1.5Uc）；雷電通流量In≥5KA（8/20μs波形）；響應(yīng)時(shí)間Ta≤10ns。

2.防雷裝置的維護(hù)與管理

2.1維護(hù)

防雷裝置的維護(hù)分為周期性維護(hù)和日常性維護(hù)兩類。

（1）周期性維護(hù)的周期為一年，每年在雷雨季節(jié)到來之前，進(jìn)行一次全面檢測。

（2）日常性維護(hù)，在每次雷擊之后進(jìn)行。

（3）檢測外部防雷裝置的電氣連續(xù)性，若發(fā)現(xiàn)有脫焊、松動(dòng)和銹蝕等，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的處理，特別是在斷接卡或接地測試點(diǎn)處，應(yīng)進(jìn)行電氣連續(xù)性測量。

（4）檢查避雷針、避雷帶（網(wǎng)、線）、桿塔和引下線的腐蝕情況及機(jī)械損傷，包括由雷擊放電所造成的損傷情況。若有損傷，及時(shí)修復(fù)；當(dāng)銹蝕部位超過截面的三分之一時(shí)，應(yīng)更換。

（5）測試接地裝置的接地電阻值，若測試值大于規(guī)定值，應(yīng)檢查接地裝置和土壤，找出變化原因，采取有效的整改措施。

（6）檢測內(nèi)部防雷裝置和設(shè)備（金屬外殼、機(jī)架）等電位連接的電氣連續(xù)性，若發(fā)現(xiàn)連接處松動(dòng)或斷路，應(yīng)及時(shí)修復(fù)。

（7）檢查各類浪涌保護(hù)器的運(yùn)行情況：有無接觸不良、漏電流是否過大、發(fā)熱、絕緣是否良好、積塵是否過多等。出現(xiàn)故障，應(yīng)及時(shí)排除。

2.2管理

（1）場室的防雷裝置有專人負(fù)責(zé)維護(hù)管理。防雷裝置的設(shè)計(jì)、安裝、配線等圖紙資料有檔案保存。

（2）當(dāng)發(fā)生雷擊災(zāi)害事故造成直接或間接損失時(shí)，將情況及時(shí)上報(bào)上級主管部門及通知當(dāng)?shù)胤览准夹g(shù)機(jī)構(gòu)，分析雷擊災(zāi)害原因，采取必要整改措施，以避免再次發(fā)生雷擊災(zāi)害事故。

（3）新建或改（擴(kuò)）建自動(dòng)氣象站的場室，以及使用中增添設(shè)備所需防雷設(shè)計(jì)與施工均按程序步驟，首先明確防護(hù)目標(biāo)、計(jì)劃、按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)、施工安裝和復(fù)查驗(yàn)收。防雷工程嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)審核、竣工驗(yàn)收制度。