氣象海洋探測(cè)基地雷電防護(hù)設(shè)計(jì)

倪穗燕 李靜

摘 要：由于氣象海洋探測(cè)場(chǎng)內(nèi)部分布著一些電子信息設(shè)備，且地理區(qū)域環(huán)境比較特殊，極易引發(fā)雷電災(zāi)害。因此，做好氣象海洋探測(cè)基地雷電防護(hù)工作就顯得尤為重要。本文主要根據(jù)氣象海洋探測(cè)防雷實(shí)際，從氣象海洋觀測(cè)場(chǎng)在雷電防設(shè)計(jì)規(guī)劃重點(diǎn)、設(shè)計(jì)流程以及設(shè)計(jì)內(nèi)容等方面來(lái)探討科學(xué)合理的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)措施，以供相關(guān)部門參考借鑒。

關(guān)鍵詞：氣象海洋探測(cè)；觀測(cè)場(chǎng)；雷電防護(hù)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：P429 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）14-0208-02

近些年來(lái)，隨著我國(guó)氣象事業(yè)的迅猛發(fā)展，各個(gè)地區(qū)開始建立氣象探測(cè)基地開展氣象觀測(cè)。氣象海洋探測(cè)基地通常臨近海面，具有觀測(cè)海上、海岸線、陸地的動(dòng)量、水汽通量、熱量、雨量、風(fēng)、溫度、濕度垂直廓線、GPS/MET觀測(cè)、臺(tái)風(fēng)破壞力、閃電定位及輻射特征等要素的綜合探測(cè)能力，能夠較好反映重大天氣過(guò)程發(fā)生發(fā)展和突發(fā)性小區(qū)域海面強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)對(duì)流和暴雨機(jī)理，有利于服務(wù)海島農(nóng)漁養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，加快基本實(shí)現(xiàn)氣象現(xiàn)代化建設(shè)步伐。但是，基于氣象海洋探測(cè)基地所處的地理區(qū)域環(huán)境，其和普通的建筑進(jìn)行比較而言更容易受到雷電襲擊。假如探測(cè)基地儀器被雷擊，不但會(huì)使基地設(shè)備受到損害，還會(huì)導(dǎo)致氣象觀測(cè)無(wú)法正常開展，沒(méi)有辦法及時(shí)作出有效的氣象預(yù)警。因此，本文重點(diǎn)探討了氣象海洋探測(cè)接地雷電防護(hù)設(shè)計(jì)工作，以期確保氣象海洋探測(cè)接地能夠長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 雷電防護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)劃重點(diǎn)

1.1 科學(xué)規(guī)范采用材料

氣象海洋探測(cè)雷電防護(hù)設(shè)計(jì)材料的選用對(duì)雷電防護(hù)設(shè)備的使用效果和應(yīng)用壽命會(huì)產(chǎn)生直接影響。假如防雷材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或者是材料應(yīng)用不夠科學(xué)合理將會(huì)影響到雷電防護(hù)效果。例如在給接閃桿和接閃帶采用防腐材料的時(shí)候，需要優(yōu)先采用高質(zhì)量的材料，在涂抹的時(shí)候應(yīng)該反復(fù)依據(jù)要求進(jìn)行操作，防止運(yùn)用中防腐材料出現(xiàn)脫落而對(duì)雷電防護(hù)效果產(chǎn)生不利影響。

1.2 嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)

在氣象海洋探測(cè)接地施工過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和有關(guān)技術(shù)進(jìn)行施工，保證雷電防護(hù)裝置裝設(shè)的全面性和可靠性。以接閃桿的技術(shù)設(shè)計(jì)和裝設(shè)為例，在設(shè)計(jì)施工中有可能會(huì)因?yàn)殡娎|的屏蔽層以及避雷針長(zhǎng)度選取、引下線設(shè)計(jì)不夠合理等問(wèn)題，而對(duì)接閃桿的雷電防護(hù)的有效性產(chǎn)生影響。所以雷電防護(hù)設(shè)計(jì)人員以及施工人員均要全面思量氣象探測(cè)基地的氣候以及地理區(qū)域環(huán)境等因素，從而保證防雷設(shè)計(jì)規(guī)劃的有效性和可用性。

1.3 高電阻接地方式

地形地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，土壤電阻率的高低也有所區(qū)別，并且也直接關(guān)系到雷電防護(hù)工程接地體材料的選取。接地材料的選取應(yīng)該遵循因地制宜的原則。

1.4 做好現(xiàn)場(chǎng)勘查與制定預(yù)案

因?yàn)闅庀蠛Ｑ筇綔y(cè)基地觀測(cè)場(chǎng)在外且臨近海洋，地理區(qū)域比較廣闊，一旦發(fā)生雷電災(zāi)害，觀測(cè)場(chǎng)被雷擊中的概率更大。所以在雷電防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該提前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行全面認(rèn)真的勘察分析，在特殊環(huán)境下積極制定雷電應(yīng)急方案，充分借助于現(xiàn)有材料，確保對(duì)氣象海洋探測(cè)基地進(jìn)行保護(hù)，避免其被雷擊損壞。

2 雷電防護(hù)設(shè)計(jì)流程

2.1 接閃桿的設(shè)計(jì)

在出現(xiàn)雷電天氣時(shí)，接閃桿的主要作用是把雷電引到引下線，進(jìn)而使得電流得到有效釋放。一般來(lái)說(shuō)，氣象海洋探測(cè)基地觀測(cè)場(chǎng)的接閃桿布設(shè)在比較高的位置，還應(yīng)保證其不會(huì)被風(fēng)吹倒。在抗風(fēng)能力方面，應(yīng)該采取角鋼和扁鋼進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)建，增強(qiáng)接閃桿的可靠性與穩(wěn)定性。此外，因?yàn)榻娱W桿常常會(huì)受大風(fēng)、暴雨等外界惡劣環(huán)境的侵蝕，所以在圓鋼以及接閃桿的外端應(yīng)該采取防腐措施。

2.2 引下線的設(shè)計(jì)

氣象海洋探測(cè)基地，其接閃桿的設(shè)計(jì)通常與第二類建筑物引下線的要求保持相符，所以通常不需要另外對(duì)引下線進(jìn)行設(shè)計(jì)。可以在風(fēng)標(biāo)邊上裝設(shè)引下線，材料可以采取圓鋼，直徑保證在1厘米左右，并且采用前應(yīng)該采取防腐措施。

2.3 接地裝置的設(shè)計(jì)

在接地裝置設(shè)定方面，地面設(shè)施為接地體，地下設(shè)施為接地線，二者應(yīng)該保持緊密連接才能夠取得較好的雷電防護(hù)效果。氣象海洋探測(cè)基地觀測(cè)場(chǎng)因?yàn)榈孛嫦鄬?duì)寬闊，接地體無(wú)法直接運(yùn)用，所以應(yīng)該人工設(shè)置。可以采取深孔接地的手段，把金屬接地極拓展到深層土壤內(nèi)，同時(shí)采取將阻劑填充至地極周邊，進(jìn)而使得接地極的等效直徑有所增加，取得良好的降阻作用。

2.4 等電位裝置設(shè)計(jì)

等位端子板可以把導(dǎo)線、導(dǎo)電設(shè)備和有關(guān)的外來(lái)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行可靠連接，確保其構(gòu)成等電位差。把設(shè)備裝設(shè)至等位端子板上，能夠在雷電天氣防止設(shè)備被雷電破壞。在對(duì)等電位裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以觀測(cè)接地的各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行布局好，特別要將各個(gè)設(shè)備間的距離控制好，一般應(yīng)該保持在10-80厘米，把設(shè)備裝設(shè)至等位端子板上構(gòu)成等位電差對(duì)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。假如設(shè)備之間距離為不超過(guò)10厘米，則需要采取跨接處理，確保端子板正常使用。

3 雷電防護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 建筑物和設(shè)備的防雷

氣象海洋探測(cè)基地通常涵蓋較多的建筑設(shè)施，在對(duì)觀測(cè)場(chǎng)主體建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)以采取框架結(jié)構(gòu)，屋面是女兒墻聯(lián)合平面或者是混凝土坡面結(jié)構(gòu)。接閃器可以屋面網(wǎng)狀鋼筋或者是女兒墻接閃帶，接地系統(tǒng)通常和構(gòu)造柱鋼筋保持相連接，促使整個(gè)建筑主體能夠得到有效的雷電防護(hù)。探測(cè)基地的觀測(cè)儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等都應(yīng)該進(jìn)行雷電防護(hù)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該思量獨(dú)立接閃桿的數(shù)量，防止數(shù)量太多而對(duì)雷電防護(hù)效果產(chǎn)生不利影響。假如觀測(cè)儀器外殼是金屬材質(zhì)的，那么應(yīng)該與接地系統(tǒng)進(jìn)行連接，以此來(lái)增強(qiáng)防雷效果。

3.2 信息系統(tǒng)的防雷

氣象海洋探測(cè)基地涉及到的信息系統(tǒng)繁多，要想更好的開展氣象預(yù)報(bào)預(yù)警工作，便應(yīng)該確保信息系統(tǒng)可以長(zhǎng)期處于安全可靠運(yùn)行狀態(tài)，在氣象海洋探測(cè)基地防雷設(shè)計(jì)中對(duì)信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮到辦公室、業(yè)務(wù)平臺(tái)、控制室、中心機(jī)房、多媒體會(huì)議室等各個(gè)區(qū)域的布設(shè)，應(yīng)始終保證信息的有效、穩(wěn)定傳輸。

基地各個(gè)建筑內(nèi)的金屬線路都應(yīng)該借助電井橋架套金屬線管纜加以布設(shè)，降低復(fù)雜天氣對(duì)線路產(chǎn)生的不利影響，信息傳輸線路能夠采取明敷或者是暗敷的途徑，都應(yīng)該采取金屬套管，全部的金屬管和橋架都應(yīng)該和接地系統(tǒng)保持連接，防止雷電感應(yīng)下對(duì)信息系統(tǒng)的信息處理造成影響。接地觀測(cè)場(chǎng)信息網(wǎng)絡(luò)通?？梢詣澐殖蓛?nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)兩類，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該進(jìn)入建筑的金屬連接構(gòu)建應(yīng)該采取屏蔽措施、埋地接地等途徑進(jìn)行接地，避免受雷電侵襲。在戶外的設(shè)備要想保證其相互間進(jìn)行信息傳輸可以借助于傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)備串口服務(wù)器、主采集器以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸都應(yīng)該采取金屬屏蔽線槽，把金屬信息傳輸線路放入后，保證支架和線槽可靠接地。

3.3 人工接地系統(tǒng)的防雷

因?yàn)闅庀蠛Ｑ筇綔y(cè)基地地理區(qū)域環(huán)境的復(fù)雜性，所以自然基地沒(méi)有辦法很好的滿足原來(lái)的電阻需求，所以應(yīng)采取人工接地方式實(shí)現(xiàn)降阻。在對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可在垂直接地體的底端添加適量填充劑與高分子降阻劑，同時(shí)在水平接地體的表層涂抹一層電膠。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，氣象海洋探測(cè)接地雷電防護(hù)屬于一項(xiàng)綜合性強(qiáng)、技術(shù)難度較高的系統(tǒng)工程，其涉及到防雷技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)，在雷電防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分思量探測(cè)基地周邊環(huán)境以及氣候特征等相關(guān)因素，還應(yīng)該從材料選取、技術(shù)掌控以及保護(hù)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行探索。只有對(duì)雷電防護(hù)措施進(jìn)行逐步優(yōu)化，不放過(guò)雷電防護(hù)的任何細(xì)節(jié)，才可以確保防雷措施取得最佳的防雷效果，從而確保氣象海洋探測(cè)基地觀測(cè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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