山西省柳林縣氣象站綜合防雷設(shè)計

王國斌

摘 要：氣象站的設(shè)備大多為精密的弱電子，它們抵御雷擊、電磁脈沖的能力較差，并且氣象站大多建在空曠處或山頂，遭遇雷擊的概率較大，因此，氣象站的防雷保護工作是非常重要的。通過對柳林縣氣象站現(xiàn)有的防雷設(shè)施進行改造和完善，提高了氣象站防御雷電的能力，確保氣象設(shè)備可以安全運行，并準(zhǔn)確采集氣象數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：氣象站；弱電子；綜合防雷；設(shè)計

中圖分類號：TU895 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0143-02

1 雷電概述及危害

雷電是伴隨有閃電和雷鳴的一種恐怖而雄偉、壯觀的自然現(xiàn)象，它是在積雨云強烈發(fā)展的階段，當(dāng)云層之間、云地之間、云與空氣之間的電位差達到一定程度時的放電現(xiàn)象。雷電災(zāi)害被聯(lián)合國有關(guān)部門列為“最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一”，被中國國防電工委員會稱為“電子化時代的一大公害”。雷電可引發(fā)建筑物火災(zāi)、森林火災(zāi)和航空航天事故，還會對電業(yè)、鐵路、通訊等行業(yè)造成一定程度的破壞。據(jù)粗略統(tǒng)計，我國每年因雷電事故造成的經(jīng)濟損失高達上百億元人民幣，每年因雷擊造成的人員傷亡達數(shù)千人之多。

2 柳林縣氣象站綜合防雷改造方案

2.1 地理位置

柳林縣位于山西省中部西緣，呂梁山西麓，黃河?xùn)|岸，黃土堆積豐腴，屬黃土丘陵溝壑區(qū)。柳林縣氣象站地處柳林縣西北部的薛家灣鄉(xiāng)賀昌大隊獅子峪山頂，觀測場海拔860.1 m，屬國家一般站。該觀測站有8間辦公室，建筑面積242 m2。

2.2 雷擊歷史

2013-07-17T17：00，氣象站遭到強感應(yīng)雷擊，雷電流沿電源線路和信號線路侵入機房內(nèi)，致使正在工作中的數(shù)據(jù)采集器、交換機、電腦、電話等多種設(shè)備被擊壞、損毀，并導(dǎo)致通訊系統(tǒng)中斷，無法正常采集氣象數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)工作癱瘓達多達6 h。

2.3 雷暴日數(shù)及原有防雷措施

根據(jù)氣象資料統(tǒng)計和柳林縣近10年的雷暴日數(shù)（2004—2013年），計算得出柳林縣的平均雷暴日數(shù)為21.4 d/a。依據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB 50343—2012）中對雷暴日等級劃分的規(guī)定，柳林縣氣象站所處地區(qū)屬多雷區(qū)。另外，由于該氣象站所處海拔位置較高，周圍無較高的建筑物或山體對其進行防雷保護，且氣象站內(nèi)有大量的精密弱電子設(shè)備，所以，遭受雷擊的概率很大。同時，雷災(zāi)會損壞氣象設(shè)備，直接影響氣象數(shù)據(jù)的采集和傳輸，而氣象數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和準(zhǔn)確性又會直接影響到后續(xù)服務(wù)產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，氣象站的防雷保護工作必須要全面、有效。

經(jīng)過對現(xiàn)場的實地勘察，柳林縣氣象站的雷電防護情況為：觀測場內(nèi)無直擊雷防護措施；辦公區(qū)長30 m，寬10 m，高3 m，屋頂雖然有接閃針對衛(wèi)星接收天線進行防直擊雷保護，但是，因為年久失修并且常年日曬雨淋，腐蝕情況比較嚴(yán)重。另外，屋面缺少直擊雷防護措施；進入辦公區(qū)內(nèi)的電源線路裝有一級電源避雷器，信號線路分別為1路電話線路、2路天饋線路、4路普通網(wǎng)線，但未安裝信號避雷器；機房設(shè)備無等電位連接措施，監(jiān)控設(shè)備與輔助人工地網(wǎng)連接時，導(dǎo)線因為時間過長而接觸不良，致使接地阻值過大等。這些問題的出現(xiàn)使氣象站存在嚴(yán)重的防雷安全隱患，亟需進行整改和修復(fù)。

2.4 防雷等級劃分

《自動氣象站場室防雷技術(shù)規(guī)范》（QX 30—2004）中對自動氣象站進行了防雷等級劃分，根據(jù)安裝自動氣象站的臺站性質(zhì)，發(fā)生雷擊事故的可能性、后果和雷暴日數(shù)，將自動氣象站場室的雷電防護等級分為三級。其中，地處平均雷暴日大于（含）80 d/a的一般氣象站，將其劃分為一級；地處平均雷暴日大于（含）40 d/a且小于80 d/a的一般氣象站，將其劃分為二級；其余的一般氣象站，將其防雷等級設(shè)為三級。柳林縣氣象站屬于地處平均雷暴日數(shù)21.4 d/a的國家一般氣象站，依據(jù)此規(guī)定，將柳林縣氣象站的防雷等級設(shè)為三級。

2.5 綜合防雷設(shè)計

2.5.1 觀測場的防直擊雷保護

根據(jù)《自動氣象站場室防雷技術(shù)規(guī)范》中的要求，觀測場內(nèi)的所有觀測設(shè)備均應(yīng)處于LPZ0B區(qū)內(nèi)（LPZOB區(qū)又被稱為直擊雷防護區(qū)，該區(qū)內(nèi)的各類物體處在外部防雷裝置保護范圍內(nèi)，一般不會遭到大于所選滾球半徑對應(yīng)的雷電流直接雷擊）。當(dāng)采用風(fēng)向桿作為接閃針的支撐體，且尚有部分設(shè)備不在LPZ0B區(qū)內(nèi)時，宜采用獨立接閃針進行防雷保護。

2.5.2 辦公區(qū)的防雷保護措施

經(jīng)測試，辦公區(qū)的人工接地網(wǎng)阻值小于4 Ω，符合規(guī)范要求。采用φ10 mm鍍鋅圓鋼在辦公樓頂敷設(shè)1圈接閃帶，用以防止直擊雷侵襲辦公區(qū)。由于受地形條件的限制，無法在樓的對角處分別引2處引下線，所以，應(yīng)在樓頂東北角和東南角兩處分別鋪設(shè)引下線，并與人工接地網(wǎng)可靠焊接，在焊接處進行熱鍍鋅。在距離樓頂?shù)男l(wèi)星接收天線2 m處放置1根3 m高的加強型接閃針，單只接閃針保護范圍的計算衛(wèi)星接收天線在接閃針的保護覆蓋范圍之內(nèi)，接閃針與樓頂?shù)慕娱W帶通過熱鍍鋅圓鋼進行等電位連接。另外，針對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的防雷情況，從可能引雷的3種途徑，即電源線路、網(wǎng)絡(luò)線路、通訊線路來進行防雷保護，做到設(shè)備對直擊雷、感應(yīng)雷和線路操作過電壓的全面防護。

3 結(jié)束語

柳林縣氣象站經(jīng)過全面的防雷改造工程施工后，每年還應(yīng)定期對防雷設(shè)施進行檢查、檢測，如果發(fā)現(xiàn)問題，必須及時處理，這樣才能保證氣象設(shè)備的防雷保護，進而提高信息系統(tǒng)的雷電防御能力，確保氣象站的運行安全和觀測資料的完備。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕