自動氣象站雷電防護技術探究

尹作鵬

摘 要：現(xiàn)代地面氣象觀測的成功進行，離不開自動氣象站的支撐，是進行精密化預報時不能缺少的關鍵要素。自動氣象站能夠自動的觀測和存儲相關的氣象數(shù)據(jù)，通常有多個部分組成。但是，對于雷電電磁脈沖、電子設備等尤為的敏感，所以，自動氣象站的雷電防護技術就成為了確保其有效運行和發(fā)展的重要保證，需要引起相關單位的重視。

關鍵詞：自動氣象站；雷電；防護技術

近些年來，在經濟和技術發(fā)展的推動下，我國自動氣象站發(fā)展速度不斷加快，在防災減災和氣象服務方面發(fā)揮著非常重要的作用。然而，因為其所處環(huán)境不同及電子元件自身的脆弱性，雷擊現(xiàn)象還很容易出現(xiàn)在氣象站中。因此，為了能夠確保我國新型自動氣象臺站系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的快速發(fā)展，文章通過下文對相關方面的內容進行了分析與闡述，從而為有關研究人員在實際工作中提供一定的借鑒。

1 雷電的傷害級入侵形式

雷電為一種自然現(xiàn)象，當雷閃情況發(fā)生時，會將數(shù)百兆焦耳的能量釋放出來。它威力極強的電流能夠極具的提升放電通道中的瞬時溫度，其產生的電效應、機械效應和熱效應有著很大的破壞性。通過相關資料分析表明，在夏季的時候，世界上很多的國家都會發(fā)生雷擊事故，并且因為雷電具有快速性、突發(fā)性的特征，人們一些時候都很難躲避開。而且，一旦有雷擊現(xiàn)象發(fā)生在自動氣象觀測站中，其帶來的危害也是非常巨大的。雷電一些時候會導致氣象站采集器、主控微機和傳感器的損壞，對氣象站的正常運行必將帶來極大的影響。

入侵形式分析：傳導耦合與輻射耦合為雷電對自動氣象站兩種基本的入侵方式，一種為經過供電線路的侵入。雷雨天氣，建筑物首先會被雷電擊中，之后隨著建筑物電流會向著地面?zhèn)鲗?，在經過保護地線、布線中的接地線和電路中的零線，通過脈沖的方式向著室內侵入，這樣就會損壞到電器設備。另一種方式為利用通信線路入侵，當雷電擊中建筑物之后，一些戶外的設備。例如，采集器、傳感器等就會被損壞。

2 自動氣象站雷擊事故發(fā)生的原因

按照現(xiàn)場和有關資料的勘察，主要有兩種類型的自動氣象站的建設場地：第一類為：在原氣象觀測場地建立氣象站。另一種為：在氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測需要的基礎上，在非氣象觀測場的其它場所建立起來的氣象站，單要素的自動氣象站為此種類型的基本特征，多要素自動氣象站在其中占據(jù)著重要的作用。針對在原氣象觀測場基礎上建設起來的自動氣象站而言，主要是在原氣象觀測防雷系統(tǒng)的基礎上建立起來的防雷接地系統(tǒng)，因為機械制式的設備為傳統(tǒng)人工觀測場的基本構造形式，有著較強的耐壓能力。所以，不會過于嚴重的出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象，而有集成程度較高的電子弱電設備構成了自動氣象站，并且傳輸設備及處理設備都為弱電子設備。其有著較弱的耐壓能力，在將自動氣象站建立起來的過程中，因為對等電位連接、屏蔽措施和直接雷防護等方面考慮的不夠全面，這樣一旦發(fā)生雷擊現(xiàn)象，就會嚴重的損害到自動氣象站。而就非氣象觀測站的自動氣象站而言，因為觀測上的需求，很多的時候都在野外或者屋頂進行修建，通常它的防雷措施都只將一個避雷針安裝在上面，對于雷擊電磁脈沖的防護措施基本上都比較缺乏，一旦雷擊現(xiàn)象出現(xiàn)，損壞度就會加大。

3 自動氣象站的雷電防護技術分析

3.1 管道和設備進行等電位連接的防雷技術

首先根據(jù)相關要求，對那些斷開的導體用金屬元件實現(xiàn)相應的連接，在出現(xiàn)雷擊情況時，將這些導體之間的電位差降低，從而將降低雷擊電壓的目的得以實現(xiàn)。其次，針對建筑結構中的那些經常使用的導電裝置等，比如，金屬水管、消防管道、線路屏蔽管等也應用導體把它們連接到一起，同接地裝置有效的連接起來，同接地裝置一同構成一個整體，進而能夠很好的將這些導電體的電位差降低，在發(fā)生雷擊現(xiàn)象時，不會由于存在過高的電位差而出現(xiàn)電流。同時，還應該高度注意的是，在等電位連接管道和設備的過程中，需要將等電位端口在導體連接處的那塊區(qū)域中留設出來，這樣對于以后新設備的連接會帶來很大的幫助。

3.2 屏蔽建筑物內電子設備和電線路的防雷對策

有大量的導電體存在于建筑物的內部和外部，鐵窗、陽臺護欄、鋼筋和鐵窗等為建筑物外部的常見導電體。當有雷電天氣發(fā)生時，磁場現(xiàn)象極易出現(xiàn)在這些導電體的周圍，所以，電流會很容易出現(xiàn)在其中。接地屏蔽這些建筑物外部的導電體，可以很好的防止在外部導電體中通過雷電，避免向著建筑物的內部帶入雷電。同時，還能夠電磁屏蔽建筑內部的電子設備，也是將這些電子設備，利用金屬導體進行連接封閉，來有效的防控雷電出現(xiàn)的電流對電子設備的正常使用帶來損耗。

3.3 線路接閃器及納米磁阻流器防雷技術

一般的時候，在控制電源的過程中，電源開關在其中會發(fā)揮著重要的作用，然而，在使用這些開關的時候，會有一定的強度的電磁場出現(xiàn)在其中，一旦發(fā)生雷擊事故，這樣電磁感應現(xiàn)象就很容易出現(xiàn)在其中，進而就會出現(xiàn)跳閘的情況。通過大量的實踐調查能夠發(fā)現(xiàn)，當導體被雷電擊中的時候，當輸電線路出現(xiàn)跳閘情況，會造成輸電線路爆炸、燃燒等原因。因此，將雷擊的跳閘率降低下來，為有效避免雷電造成輸電線路起火的主要對策，進而將雷電帶來的負面影響有效的降低下來。更具相關的研究發(fā)現(xiàn)，納米磁阻流器和線路解散器可以很好的防止電磁干擾現(xiàn)象發(fā)生，進而令電源開關的電磁干擾被有效的降低，將雷電可能帶來的輸電線路跳閘率降到最低。

3.4 綜合防雷對策

3.4.1 觀測場和值班室一同防護直擊雷

一般的建筑物在防止雷電時，通常都是將避雷針、避雷帶和避雷網安裝在建筑物頂，將它們組裝成接閃器，將建筑內部柱子的主鋼筋和頂部的板筋當做引下線，接地體用建筑物底部的基礎鋼筋來充當，這樣，能夠向著大地中安全的排放這些雷電電流。

3.4.2 設置觀測場地網

根據(jù)QX4《氣象臺站防雷技術規(guī)范》，地網與觀測場內的全部設備一定要緊密的連接。向著大地中傳輸雷電電流，是觀測場地網的主要功能。通常的時候，是沿著圍欄的四周，將地網設計成閉合的環(huán)形結構，在圍欄以外安裝接地極，進而確保接地線和數(shù)據(jù)線纜之間的安全距離。應該沿著自動氣象站線纜地溝輻射將觀測場的地網向著值班室中延伸，同值班室的計算機、采集器等設備及保護裝置將一個共極設置出來，在線纜地溝的底部鋪設輻射延伸接地體，在地面米左右控制埋設的深度，埋設好了以后，進行回填土，將挖出的土壤夯實處理。

4 結束語

由計算機控制系統(tǒng)和多種電子設備一同構成了自動氣象觀測站，這樣，其在運轉的過程中會產生大小不同的電磁場。因此，一旦有雷雨天氣出現(xiàn)，雷電所帶來的大量電磁脈沖和電流就會對其正常運行帶來巨大的威脅。所以，我們必須要做好雷電的防護工作，通過將先進的設備設施引入進來，從多個方面找到突破口，進而有效的解決自動氣象站的雷擊問題，為確保自動氣象站能夠穩(wěn)定的運行提供相應的保障。

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