移動氣象臺的防雷技術(shù)及安防對策探究

李 超

(93313部隊(duì)，長春 130111)

移動氣象臺的防雷技術(shù)及安防對策探究

李 超

(93313部隊(duì)，長春 130111)

對于移動氣象臺的日常使用，必須在預(yù)防氣象災(zāi)害和突發(fā)天氣氣象事件中進(jìn)行應(yīng)急處理，在最短時間內(nèi)快速提供天氣氣象資訊。移動氣象臺往往會在重大氣象災(zāi)害天氣發(fā)生之前或正在發(fā)生時，安放在高大的建筑物附近或在空曠的場地，很容易成為雷電擊中的目標(biāo)。因此，對移動氣象臺防雷技術(shù)及安防做出應(yīng)對方案十分重要。

移動氣象臺；防雷技術(shù)；對策研究

1 移動式氣象臺的部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)備包括全自動化氣象站、移動式風(fēng)廓線儀、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、移動式視頻檢測系統(tǒng)、氣象觀測會商集成系統(tǒng)、獨(dú)立式的供電系統(tǒng)、車載型雷達(dá)系統(tǒng)等，這些配件分別安裝在移動氣象臺通信指揮車和獨(dú)立雷達(dá)車上，可獨(dú)立完成氣象數(shù)據(jù)的信息采集、智能化分析以及傳輸天氣預(yù)報(bào)的發(fā)布等天氣觀測預(yù)報(bào)的全部環(huán)節(jié)。

移動式氣象臺大多數(shù)使用的都是在發(fā)生重大災(zāi)害性氣候時，它是雷電擊中的主要目標(biāo)之一，如果防雷安全系數(shù)不規(guī)范，不符合國家防雷安全標(biāo)準(zhǔn)，移動氣象臺在使用過程中極易發(fā)生安全事故。

2 移動式氣象臺遭受雷電擊中的災(zāi)害種類

2.1 雷電直接擊中

直接擊中式的雷電是指雷電直接擊中到物體上，雷電的大部分能被所擊中的物體導(dǎo)走，移動氣象臺的天線以及附屬信號傳輸線路都有可能遭到直擊雷的破壞。當(dāng)遭到雷擊時，電線及相關(guān)信號傳輸線非常容易產(chǎn)生放電打火現(xiàn)象，引起火災(zāi)的發(fā)生；還能夠通過電力線傳輸進(jìn)入車廂機(jī)房內(nèi)，造成所有的零部件遭到超大電能的毀壞，導(dǎo)致設(shè)備停用、信號傳輸中斷。

2.2 雷電中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)

當(dāng)移動氣象臺處于雷電發(fā)生的附近區(qū)域，車載機(jī)房內(nèi)的所有設(shè)備都會受到電磁場的干擾，當(dāng)電路處于未形成閉合電路回路時，其電路處于敞開式的環(huán)形，會產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流，可使氣象檢查設(shè)備及系統(tǒng)癱瘓。

2.3 電力線、傳輸線會引入過電壓

當(dāng)移動氣象臺處于雷電發(fā)生區(qū)域內(nèi)，附近的區(qū)域會產(chǎn)生瞬間變化的電磁場，在車體周圍形成過電壓，通過電力線或傳輸線、信號線將其過電壓導(dǎo)入機(jī)房內(nèi)，使機(jī)房內(nèi)的機(jī)器產(chǎn)生靜電感應(yīng)，靜電感應(yīng)的電壓通過傳輸線引入到機(jī)房內(nèi)，造成設(shè)備損壞。

2.4 移動氣象臺的外部接收天線引入過電壓

移動氣象臺的外部天線與車體的外部支撐鐵甲緊密相連，車體與外部天線形成了一個電容組織，當(dāng)移動氣象臺處于雷電區(qū)域內(nèi)，雷電會沿著外部天線和車體將過電壓導(dǎo)入車內(nèi)。外部天線必須接地，且接地點(diǎn)不少于2個點(diǎn)才能減少危險(xiǎn)的發(fā)生。

3 移動式氣象臺防雷技術(shù)的研究對策

3.1 移動式氣象臺的外部防護(hù)措施

3.1.1 在移動式氣象臺車頂安裝避雷針

在設(shè)計(jì)安裝時，要測量好移動通信車輛的外形及尺寸，精準(zhǔn)確定避雷針的安放位置，必須采用具有提前放電作用或能夠防止雷電側(cè)擊的避雷針。為了方便車輛的運(yùn)輸，保證避雷針方便折疊或拆卸。見圖1。

圖1 移動氣象臺雷電防護(hù)區(qū) ( LPZ)分布圖Fig.1 Mobile weather station lightning protection area (LPZ) distribution map

3.1.2 安裝引下線

移動氣象臺安裝避雷針的引下線不能少于2根，要采用多股銅芯電纜線。引下線的安裝要與避雷針的底端相連，保證與車體有高強(qiáng)度的絕緣效果。在使用過程中，引下線必須沿著車體外側(cè)對稱安裝，保證車體的高度絕緣。

3.2 移動氣象臺的內(nèi)部構(gòu)建防護(hù)

3.2.1 移動氣象臺車載配件的電源防護(hù)

移動氣象臺車載發(fā)電機(jī)的電流輸出在進(jìn)入整流設(shè)備前，加裝完交流電源防雷器之后的通流量應(yīng)大于或等于100KA，交流電源防雷器的遞減會與車內(nèi)的接地系統(tǒng)相連。加裝交流電源防雷器的目的是為了防止由外部引入的雷電擊中車輛，產(chǎn)生過電壓造成車載內(nèi)部設(shè)備損壞；加裝直流電源防雷器是為了防止地位電的反擊，反擊所產(chǎn)生的過電壓也會造成直流電源設(shè)備的損壞，會阻礙對感應(yīng)雷電擊中所產(chǎn)生的過電壓。

3.2.2 車載設(shè)備的保護(hù)以及環(huán)形線路接地

移動氣象臺車體可以在車內(nèi)的箱體中安裝靜電地板，在下面安裝接地匯流排，呈環(huán)形布置，將整個車體金屬部分接地端、設(shè)備的金屬外殼、直流電源的接地線、避雷針的接地線、靜電底線等就近與環(huán)形的地匯流排相連；環(huán)形的地匯流排線路要在車體的外部四周安裝，整個接地體距離車子的水平位置要大于5 m，并且要遠(yuǎn)離防雷接地線。當(dāng)移動氣象臺接近高大建筑物時，就能夠利用建筑物的地網(wǎng)作為移動氣象臺車輛的保護(hù)接地線，將過電壓通過建筑物的地網(wǎng)導(dǎo)入地下。

4 移動氣象臺雷達(dá)車的防雷技術(shù)對策

4.1 雷達(dá)車的雷達(dá)防護(hù)作用

在移動氣象臺雷達(dá)車天線基座的車頂平臺上，要安裝避雷針的接閃裝置。避雷針的安裝要與外接的地線連接，當(dāng)雷達(dá)天線的基座平臺較低時，可在地面上單獨(dú)設(shè)置獨(dú)立的避雷針或架空式避雷線的閃接。

避雷針的金屬支撐桿應(yīng)該和平臺上所有的金屬配件相連接，才能減少避雷針或架空式避雷線金屬支撐桿對雷達(dá)的影響。見圖2。

4.2 雷達(dá)車電纜線與導(dǎo)波管的防護(hù)措施

雷達(dá)車天線接到車廂機(jī)房所有的電纜線金屬屏蔽槽內(nèi)，金屬屏蔽槽和導(dǎo)波管在穿過車廂箱體時，必須與車廂的箱體等電位電氣連接，同時，保證金屬屏蔽槽的首位電氣貫通。

4.3 雷達(dá)車車體機(jī)房的防護(hù)措施

為有效預(yù)防雷達(dá)車在工作過程中遭到雷電電磁波脈沖的干擾，車體內(nèi)外的電纜線都要鋪設(shè)在金屬屏蔽槽內(nèi)，與等電位相連接后才能夠進(jìn)入機(jī)房內(nèi)部，雷達(dá)車箱的機(jī)房中和控制室必須使用金屬門板，金屬門板上還要加設(shè)國家標(biāo)準(zhǔn)的金屬網(wǎng)。金屬門與金屬網(wǎng)能夠有效的與車廂的外壁形成可靠的電氣連接。見圖3。

圖3 在 LPZ1 或 LPZ2 放置雷達(dá)設(shè)備的空間Fig.3 To set the radar equipment in LPZ1 or LPZ2

4.4 雷達(dá)車通信信號傳輸系統(tǒng)的防護(hù)措施

移動氣象臺雷達(dá)車的雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸采用的是有線傳輸?shù)墓步M方式，電纜線必須采用屏蔽電纜或埋置金屬屏蔽槽內(nèi)引入地下。雷達(dá)數(shù)據(jù)在傳輸過程中要采用無線傳輸?shù)姆绞?，在雷達(dá)天線發(fā)射端和設(shè)備接受端上，雷達(dá)數(shù)據(jù)的傳輸要通過SPD部件完成，含有金屬的光纜傳輸時，應(yīng)該在光纜的終端將金屬的零部件直接或通過SPD開關(guān)接到等電位連接，并進(jìn)行接地處理。

[1] 李宇春，李濤，薛光昕.移動通訊基站防雷接地技術(shù)分析.[J].建筑工程與設(shè)計(jì)，2015，(08)：67-69.

[2] 向成.淺談移動通信基站防雷技術(shù)研究.[J].通訊世界，2017，(05)：48-49.

[3] 張海林，薛祿宇.分析移動氣象臺防雷技術(shù)及對策.[J].河南科技，2013，(01)：84-85.

Researchonlightningprotectiontechnologyandsecuritycountermeasureofmobilemeteorologicalstation

LI Chao

(93313 Army, Changchun 130111, China)

For the daily use of mobile weather stations, it is necessary to carry out emergency treatment in the prevention of meteorological disasters and sudden weather events, and to provide weather information in the shortest time. Moving meteorological stations tend to be placed in front of tall buildings or in open spaces before or during the occurrence of major meteorological disasters, and are likely to be targets of lightning strikes. Therefore, it is very important to make a response to the technology and security of the mobile station.

Mobile weather station; Lightning protection technology; Countermeasure research

TM862

B

1674-8646(2017)18-0056-02

2017-07-15

李超(1978-)，女，本科，工程師。