自動氣象站的防雷與接地技術(shù)

曾嘉宇 覃偉明 何忠栩

摘 要：近年來，伴隨著科技的進步，氣象監(jiān)測設(shè)備也在發(fā)生著日新月異的變化。尤其是隨著自動化程度的提高，自動氣象站由于降低了人力物力的消耗，可以提供更加準(zhǔn)確快速的氣象觀測信息等優(yōu)點，已經(jīng)在實際應(yīng)用中逐漸取代了人工氣象觀測站。但是，由于自動氣象站采用的各種設(shè)備精密程度、集成化程度高，對日常維護尤其是對防雷與接地工作的要求有所提高。

關(guān)鍵詞：自動氣象站；防雷技術(shù)；接地技術(shù)；分析研究

中圖分類號：TM862 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20181033211

自動氣象站作為取代傳統(tǒng)人工氣象觀測系統(tǒng)的新一代氣象觀測手段，已經(jīng)在當(dāng)前我國氣象工作中得到廣泛應(yīng)用。作為一種自動化程度高、數(shù)據(jù)采集及處理精確的新型自動化氣象監(jiān)測系統(tǒng)，自動氣象站的內(nèi)部運用了較多的集成化程度較高的微電子芯片。在一些惡劣天氣，尤其是雷雨天氣作業(yè)時，往往會由于外部條件的影響造成設(shè)備的損壞。因此，對自動氣象站的防雷與接地技術(shù)應(yīng)加以重視。

1 接地技術(shù)

一個良好的接地系統(tǒng)要保證接地線的牢固，無斷裂存在。同時，建筑物地下接地網(wǎng)絡(luò)要安全可靠，能夠很好的將電流導(dǎo)入大地。總而言之，在自動氣象站的每一個工作區(qū)塊，必須對數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器、配電、通訊等設(shè)備進行合理安排。遵循等電位原則將運行區(qū)域、保護區(qū)域、防雷區(qū)域進行統(tǒng)籌聯(lián)合，組成一個有效的、全方位的接地網(wǎng)絡(luò)。接地作為解決雷擊危害的一個重要環(huán)節(jié)，其主要作用就是將直擊雷、感應(yīng)雷等各種雷電產(chǎn)生的高壓電流接入大地，從而對自動氣象站起到保護的作用，維持氣象站在惡劣天氣里正常工作的能力。但是，沒有合理的對接地系統(tǒng)進行設(shè)計就無法保證將接閃器接收到的雷電閃擊帶來的電荷接入大地。設(shè)計合理的接地系統(tǒng)要進行地網(wǎng)的設(shè)計。對于在室外空曠地帶進行氣象監(jiān)測的自動氣象站，氣象監(jiān)測范圍大約可達到625m2。在實際施工過程中，為了便于施工往往將地網(wǎng)實際面積擴大到676m2，地網(wǎng)的面積為環(huán)形，可以有效地覆蓋自動氣象站的監(jiān)測范圍。同時，在四角應(yīng)設(shè)置接地金屬，一般為長度2m左右的扁鐵即可。在進行地網(wǎng)設(shè)計過程中，要依據(jù)地形的不同對方案進行修改，要綜合考慮設(shè)備就近接地和地網(wǎng)引線能夠均勻分布2個方面的因素。

2 室內(nèi)設(shè)備接地

室內(nèi)設(shè)備大多數(shù)為一些精密儀器，集成化程度高。雷擊產(chǎn)生的電流如果通入室內(nèi)設(shè)備后極易造成設(shè)備短路，造成較大損失。要進行室內(nèi)設(shè)備防雷應(yīng)降低設(shè)備本身的電感。在對設(shè)備用線進行選擇時要避免采用扁平編織導(dǎo)線和絞合導(dǎo)線，這2種導(dǎo)線的電感極大，對于設(shè)備中的一些線圈不利于雷電電感產(chǎn)生的電流釋放。導(dǎo)線應(yīng)選用3mm以上的實心導(dǎo)線為宜，同時要注意導(dǎo)線內(nèi)部金屬材料要統(tǒng)一，避免不同金屬混用。

對于自動氣象站而言，主要的室內(nèi)設(shè)備有數(shù)據(jù)處理微機、打印設(shè)備、通訊設(shè)備等。因此，在觀測站值班室應(yīng)采取有效地防雷措施并設(shè)計良好的接地系統(tǒng)。觀測場中的探測設(shè)備與室內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路應(yīng)加裝防雷保護器并進行接地處理。同時，所有的供電設(shè)施都應(yīng)加裝電源避雷器并接地。在對自動氣象站進行線路架設(shè)時，為了防止雷電對正常工作產(chǎn)生干擾，所有線路用線都必須采用屏蔽線纜并加穿金屬管接地引入室內(nèi)。同時，對屏蔽線纜的屏蔽層和金屬管在入室接口處進行等電位處理。通過選擇合適的連接方式實現(xiàn)與建筑物本體鋼筋或已經(jīng)設(shè)置好的接地系統(tǒng)連接，實現(xiàn)有效接地。

3 避免共用接地

現(xiàn)階段在進行接地設(shè)計時，往往會對共用接地產(chǎn)生誤解。一些人認為所有的設(shè)備無論開始時是如何連接，最終所用的接地體是同一個接地體就是共用接地。很明顯，這是對共引線和共地2個概念的混淆。共用接地是指將性質(zhì)不同的幾個接地裝置傳輸于一個等電位體。例如，將電氣安全、交流電源等進行匯集，這樣幾個用電裝置就會形成一個等電位體，然后該等電位體與引雷接地線相連。當(dāng)雷電接入的時候各個用電裝置電位相等，然后共同接入大地。而共地則是將所有的室內(nèi)用電設(shè)備連接到同一根地線上，但是防雷地線則是另外一根。當(dāng)遭受雷擊時，接地引線并不能很好的將雷電帶來的電流引入大地，電流還是要通過室內(nèi)用電設(shè)備，強大的瞬時電流會擊穿用電器，造成設(shè)備損壞。電流是由于存在電勢差使電荷在導(dǎo)電體內(nèi)部流動產(chǎn)生的，因此，在進行設(shè)備連接時要保證保證用電設(shè)備處于相同電勢，即形成一個等電勢體，只有這樣才能保證在遭受雷擊時用電設(shè)備不被破壞，實現(xiàn)防雷的目的。

4 總結(jié)

自動氣象站作為一種新型的氣象觀測技術(shù)，由于設(shè)備精細化程度高，受到雷擊時的影響更大。因此，要避免因雷擊對正常的氣象監(jiān)測工作造成的影響，就必須加強防雷接地的研究。近年來，我國氣象事業(yè)不斷進步，自動氣象站的各項技術(shù)也日趨成熟，通過對技術(shù)條件的改進可以有效的對當(dāng)前我國氣象事業(yè)發(fā)展起到極大的促進作用。在不久的將來，氣象站的防雷技術(shù)手段一定可以更進一步。

參考文獻

[1]鄭淵敦，劉曉榮.淺談氣象觀測站的防雷技術(shù)[J].科學(xué)種養(yǎng)， 2016（10）：147-148.