氣象電子設(shè)備的防雷保護(hù)方式

文/周立清 王貞林

1 雷電的危害及氣象電子設(shè)備防雷的必要性

1.1 雷電的危害分析

雷電是一種自然現(xiàn)象，雷電在放電的過程中，會產(chǎn)生高壓、大電流及電磁脈沖，由于雷電具有發(fā)生頻率高、破壞性強(qiáng)等特點(diǎn)，從而使其對地面建筑物、高壓線路、各種電子設(shè)備帶來了巨大的威脅。此外如果雷電擊中森林中的樹木，還可能引起森林火災(zāi)，其后果非常嚴(yán)重。正因如此，雷電現(xiàn)已被列入到最嚴(yán)重的自然災(zāi)害當(dāng)中。

1.2 氣象電子設(shè)備防雷的必要性

電子設(shè)備是各類氣象臺站的重要組成部分，比較常見的有通訊系統(tǒng)、氣象傳感器、氣象探測器、數(shù)據(jù)記錄器、微電腦氣象數(shù)據(jù)采集儀、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等等。其中有些氣象電子設(shè)備裝于室內(nèi)，有些則需要安裝在室外空曠的場地上。對于室內(nèi)的氣象電子設(shè)備而言，雷電放電時(shí)產(chǎn)生的電磁脈沖會經(jīng)由各種通道侵入到室內(nèi)，由此會對電子設(shè)備的運(yùn)行造成影響，嚴(yán)重時(shí)可能會導(dǎo)致設(shè)備損壞；安裝在室外的氣象電子設(shè)備，在雷電出現(xiàn)時(shí)，會受到直擊雷的威脅。一旦氣象電子設(shè)備遭受雷擊發(fā)生故障，便無法獲取相關(guān)的氣象信息，不利于氣象業(yè)務(wù)的開展。為最大限度地降低雷擊對氣象電子設(shè)備的危害，必須采取合理可行的防雷方式，對氣象電子設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。由此可見，對氣象電子設(shè)備進(jìn)行防雷顯得尤為必要。

2 氣象電子設(shè)備的防雷保護(hù)方式

由上文分析可知，氣象電子設(shè)備的種類比較繁雜，并且安裝的位置也不集中，有的在室內(nèi)，有的在室外。因此，在防雷保護(hù)方式的選擇上必須要有針對性，這樣才能達(dá)到最佳的防雷效果。

2.1 室內(nèi)氣象電子設(shè)備防雷

在氣象臺、氣象觀測站中，主要的電子設(shè)備有氣象傳感器、通訊系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，對于這些電子設(shè)備的防雷保護(hù)，可以采取如下技術(shù)措施：

2.1.1 屏蔽技術(shù)

雷電產(chǎn)生出來的電磁干擾會導(dǎo)致氣象傳感器無法正常采集數(shù)據(jù)，并且還可能造成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)死機(jī)。通過屏蔽技術(shù)的運(yùn)用，可以使電子設(shè)備免受電磁干擾的影響，具體做法如下：室內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸線全部采用屏蔽電纜引入，并在屏蔽層的兩端進(jìn)行等電位連接，非屏蔽電纜全部敷設(shè)在金屬管內(nèi)，借此來降低電磁干擾對線路的影響，確保氣象電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1.2 等電位連接

雷電會使不同電子設(shè)備之間產(chǎn)生出電位差，等電位連接就是通過等電位導(dǎo)體，將各種電子設(shè)備連接到一起，以此來達(dá)到消除電位差的目的?？蓪庀箅娮釉O(shè)備所在建筑中的金屬管道與電纜在建筑的入口處做成等電位連接，這樣即使雷電流侵入，也會直接泄放到大地當(dāng)中，不會對氣象電子設(shè)備造成影響。

2.1.3 加裝 SPD

SPD即浪涌保護(hù)器，這是一種非常實(shí)用的防雷裝置。氣象電子設(shè)備本身都是精密的儀器，它們存在一個(gè)共性，即耐過電壓的能力較差，當(dāng)雷擊出現(xiàn)時(shí)，瞬間產(chǎn)生的過電壓較高，若是作用到電子設(shè)備上，會直接導(dǎo)致設(shè)備損壞。通過SPD的使用，可以在雷電流出現(xiàn)后完成導(dǎo)通分流，從而對電子設(shè)備起到保護(hù)效果。

2.1.4 接地保護(hù)

在電子設(shè)備的防雷措施中，接地是較為重要的環(huán)節(jié)，任何的雷擊形式產(chǎn)生的雷電流均可以通過接地裝置直接泄放到大地當(dāng)中。對氣象電子設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)時(shí)，可與防雷接地系統(tǒng)共用一個(gè)接地體，在此需要注意的一點(diǎn)是，接地電阻應(yīng)當(dāng)小于1Ω。

2.2 室外氣象電子設(shè)備防雷

對處在室外的氣象電子設(shè)備防雷時(shí)，應(yīng)對如下事項(xiàng)加以注意：

（1）為避免室外的衛(wèi)星天線遭受雷擊，可在距離天線3m以上的位置處加裝一個(gè)獨(dú)立的接閃桿，借此來對天線所在的區(qū)域進(jìn)行保護(hù)。

（2）可將室外的衛(wèi)星天線與防雷裝置進(jìn)行可靠連接，具體做法如下：用圓鋼將立柱與防雷網(wǎng)焊接在一起，這樣便可使天線與大地形成等電位。

（3）衛(wèi)星天線上所有的金屬部件均應(yīng)當(dāng)進(jìn)行良好的接地，同時(shí)，接閃桿可以與建筑的接地體共用一個(gè)接地裝置。

（4）可在設(shè)備與電源進(jìn)線的位置處加裝避雷器，如果信號的傳輸距離比較遠(yuǎn)，為避免信號衰減，可只對衛(wèi)星接收機(jī)的電源進(jìn)行防雷保護(hù)。

2.3 移動氣象系統(tǒng)防雷

移動氣象系統(tǒng)是一類較為特殊的氣象電子設(shè)備，它以專用的車輛作為載體，系統(tǒng)內(nèi)部集成了大量的電子設(shè)備，相對而言，其抗雷電干擾能力較差，并且作業(yè)環(huán)境也比較惡劣，所以必須做好防雷保護(hù)，從而確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。對該系統(tǒng)可采取如下防雷保護(hù)方式：

2.3.1 合理選擇作業(yè)地點(diǎn)

若是需要在比較空曠的地帶進(jìn)行作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能遠(yuǎn)離鐵塔、金屬立桿及體量較為高大的樹木，這樣可以減少系統(tǒng)遭受雷擊的概率。同時(shí)為了保證接地效果，移動氣象系統(tǒng)應(yīng)選擇潮濕的環(huán)境作為作業(yè)地點(diǎn)。

2.3.2 對信號進(jìn)行防雷保護(hù)

由于移動氣象系統(tǒng)中有著不同類型的數(shù)據(jù)傳輸線，這在一定程度上增大了雷擊的可能性，為達(dá)到最佳的防雷保護(hù)效果，可按照傳輸線的類型選擇適宜的防雷保護(hù)器，如通信設(shè)備的I/O接口、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口可加裝電涌保護(hù)器；信號收發(fā)設(shè)備的射頻信號出入端口，則可加裝天饋線電涌保護(hù)器。

2.3.3 設(shè)置接閃桿

可在移動氣象系統(tǒng)的載體上裝設(shè)一個(gè)獨(dú)立的接閃桿，借此來對直擊雷進(jìn)行防護(hù)，接閃桿的支架應(yīng)當(dāng)與車體絕緣。由于移動氣象系統(tǒng)需要長時(shí)間在野外環(huán)境中作業(yè)，故此選用的接閃桿應(yīng)當(dāng)具備提前放電的功能。此外，可以按照載體的具體情況，在其頂部位按對角線設(shè)計(jì)可折疊式的接閃桿。

3 結(jié)論

綜上所述，雷電對氣象電子設(shè)備的正常運(yùn)行會造成一定程度的影響，嚴(yán)重時(shí)，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞，這極不利于氣象業(yè)務(wù)的開展。為此，必須采取行之有效的方式，對氣象電子設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)，最大限度地降低雷電對設(shè)備的威脅，從而使設(shè)備能夠安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，這對于推動我國氣象領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]魏明,張斌.自動氣象站雷電防御存在的問題及措施探討[J].門窗,2017(02):32-33.

[2]余小玲,樊華.自動氣象站防雷技術(shù)對農(nóng)業(yè)的影響分析[J].農(nóng)家參謀,2017(12):214-215.

[3]陽青山,雍志剛,譚祎.自動氣象站防雷工作中的常見問題及防護(hù)對策[J].北京農(nóng)業(yè),2015(04):56-57.

[4]敖振浪,敖進(jìn)華,龔志鵬.電纜鋪設(shè)對氣象設(shè)備的防雷效果對比分析[J].電子測量技術(shù),2017(07):99-100.