對地面氣象觀測站室防雷改造的探討

■龍志軍 黃茜

（保靖縣氣象局湖南湘西416500）

對地面氣象觀測站室防雷改造的探討

■龍志軍 黃茜

（保靖縣氣象局湖南湘西416500）

防雷是地面氣象觀測站最重要的一項工作，為減少雷擊對地面氣象觀測站的影響，氣象觀測站為此付出了很多努力，但這樣的工作對氣象觀測站來說十分不易。尤其是在極端天氣不斷出現(xiàn)的今天，氣象觀測站的防雷工作就顯得異常重要。因此，本文將從雷電常見入侵途徑入手，研究導(dǎo)致自動氣象站設(shè)備受損的原因，重點研究對地面氣象觀測站防雷改造的主要措施。

地面氣象觀測站 防雷 改造

0　前言

防雷工作一直是地面氣象觀測站關(guān)注的重點內(nèi)容，特別是在天氣變化多端的今天，十分容易發(fā)生極端天氣，氣象觀測站也面臨著很多難題需要解決，為此也應(yīng)用了多種措施，防雷工作也取得了初步進(jìn)展，但為了進(jìn)一步滿足人們的要求，還需要提高防雷能力，減少雷電對觀測站的損害，降低不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1　雷電常見入侵途徑

通常情況下，雷電入侵觀測站的方式主要有兩種，一種是直擊雷，另一種是感應(yīng)雷。所謂的直擊雷就是雷電直接擊中觀測站室所設(shè)避雷針或架空線路，在被擊中以后就會產(chǎn)生雷電波，雷電波就會沿著被擊中物進(jìn)入到觀測站室中。如果雷電在場室周邊進(jìn)入地時，由于場室接地系統(tǒng)并不符合要求，就會出現(xiàn)地電位反擊情況[1]。當(dāng)直擊雷發(fā)生以后，如果臺站的電源三級SPD防護(hù)能力不高，雷電也會順著室外供電線路進(jìn)入到場室中。而對于感應(yīng)雷來說，主要指在場室附近所出現(xiàn)的雷電靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)，同時，這些感應(yīng)電流會隨著供電線路等進(jìn)入到場室中，如果接地設(shè)備不夠良好，加之信號線也沒有相應(yīng)的屏蔽接地系統(tǒng)，也會將感應(yīng)雷引入到場室中。

2　導(dǎo)致自動氣象站設(shè)備受損的主要原因

經(jīng)過長期實踐研究得知，導(dǎo)致自動氣象站設(shè)備出現(xiàn)損害的原因有很多，主要有未安裝SPD、風(fēng)塔避雷設(shè)備等，即便有些自動氣象站安裝了SPD，但也經(jīng)常存在安裝不到位的情況，因此，需要采取措施加以解決。由于雷電入侵場室的方式有兩種，這就需要根據(jù)不同的雷電研究導(dǎo)致設(shè)備受損的原因。首先，從感應(yīng)雷來看，這種雷擊方式使所受設(shè)備數(shù)量增多，在雷電流產(chǎn)生以后，場室附近會產(chǎn)生大范圍電磁場，如果場室的等電位里連接出現(xiàn)問題或接地系統(tǒng)能力較差，就會導(dǎo)致處于電磁場變化中的設(shè)備出現(xiàn)被損壞的情況不，再加上類似故障較多，也會使站內(nèi)傳感器被損壞。其次，直擊雷會帶來大范圍設(shè)備受損。當(dāng)直接雷進(jìn)入到地網(wǎng)，地網(wǎng)就會產(chǎn)生高電位，這時地電位也會隨之進(jìn)行反擊，這樣就會致使臺站設(shè)備被損壞，出現(xiàn)業(yè)務(wù)中斷情況，盡管這種故障很少發(fā)生，但一旦發(fā)生故障將造成嚴(yán)重?fù)p失。

3　對地面氣象觀測站室防雷改造的主要措施

3.1氣象觀測場的防雷改造

對于很多氣象觀測場來說，都是利用避雷針來減少雷電對其危害，多數(shù)防雷設(shè)備使用時間都在10a以上，無論是避雷針還是地網(wǎng)所用材料都是鋼鐵，但這種材質(zhì)的材料表面并沒有氧化膜層進(jìn)行保護(hù)，也就很容易被腐蝕，據(jù)統(tǒng)計，每年由此出現(xiàn)的失重機(jī)率都在2.2%左右，同時，很多碳鋼能夠埋藏在地下的時間為18a，因此，應(yīng)及時更換存在嚴(yán)重受損臺站的避雷設(shè)備與地網(wǎng)，且根據(jù)實際情況，經(jīng)常檢查與維護(hù)風(fēng)桿或風(fēng)塔的防雷設(shè)備，防止避雷針出現(xiàn)老化，檢查塔體結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)異樣、引線與地網(wǎng)連接是否不完好等，一旦在檢查中發(fā)現(xiàn)有異常情況存在應(yīng)立即進(jìn)行維修或更換[2]。此外，運(yùn)用滾球法測算避雷設(shè)備保護(hù)范圍，或增加避雷針高度，全面保護(hù)觀測場。

在氣象觀測場防雷工作中，還要做好地網(wǎng)改造工作，針對多數(shù)觀測站地網(wǎng)老化嚴(yán)重情況，應(yīng)按照國家相關(guān)要求增設(shè)地網(wǎng)，并將地網(wǎng)的接地電阻控制在4Ω以內(nèi)。由于地面氣象觀測場室所應(yīng)用的接地系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成，一部分是地面氣象觀測場地網(wǎng)，另一部分是值班室地網(wǎng)，因此，就需要在兩個地網(wǎng)中間應(yīng)用兩條以上的連接帶，其材質(zhì)應(yīng)用鍍鋅圓鋼，埋藏深度為半米。

3.2氣象觀測室的防雷措施

對于氣象觀測室的防雷改造工作，應(yīng)在配電室電源輸入端安裝一臺防雷箱，并將其作為電源一級防雷保護(hù)設(shè)備，要求防雷器最大放電電流應(yīng)為120kA(8/20)。在觀測室所在樓層的配電系統(tǒng)中，還要配備一套電源防雷器，作為電源二級防雷保護(hù)設(shè)備，將防雷器最大放電流控制在80kA(8/20)，同時在配電系統(tǒng)與UPS電源終端分別安裝防雷器，作為三級、四級防雷保護(hù)，防雷器最大放電流控制在40kA(8/20)與20kA(8/20)，還要在觀測室的電腦設(shè)備終端等安裝一套機(jī)架式PDU，用于精細(xì)維護(hù)電源[3]。此外，還應(yīng)將等電位與大樓接地體連接在一起，如果將S型等電位應(yīng)用到連接網(wǎng)絡(luò)中，就要求值班室中信息系統(tǒng)的各個金屬組件，不僅要與等電位連接在一起，還要與接地系統(tǒng)組件保持好連接，且設(shè)備線路、電纜也要與星形結(jié)構(gòu)形式與等電位構(gòu)成平行敷設(shè)，這樣能夠防止出現(xiàn)感應(yīng)環(huán)路情況。在與大樓樓體相連接時，就需要應(yīng)用均壓環(huán)與建筑物等電位相連接，并將建筑物墻立柱中的主鋼筋開發(fā)出來，利用銅鐵接頭完成柱主筋的焊接工作，不能夠?qū)⑵渑c均壓環(huán)連在一起。

4　結(jié)論

通過以上研究得知，要做好地面氣象觀測站的防雷保護(hù)工作是減少觀測站受雷電損害的重要方式，但也是觀測站最難以完成的工作，這就需要相關(guān)工作人員重視改造工作。本文提出了幾點改造意見，希望能夠能為相關(guān)人士帶來指導(dǎo)，做好防雷工作，減少不良影響的出現(xiàn)。

[1]周欣.地面氣象觀測站場室防雷改造 [J].北京農(nóng)業(yè),2015,22:169～170.

[2]謝俊,覃永烈.芻議氣象觀測站防雷技術(shù)的應(yīng)用 [J].廣東科技,2012,09:188～189.

[3]趙仲茂.淺談氣象觀測站的防雷技術(shù) [J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2013,11:206+250.

Q938.1+2[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～409～1