地面氣象觀測(cè)站防雷常見(jiàn)問(wèn)題及其對(duì)策侯

蘇玲 戴美彈

摘 要 雷電災(zāi)害是世界最嚴(yán)重的十大自然災(zāi)害之一，減少和避免雷電災(zāi)害帶來(lái)的損失，已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。氣象觀測(cè)站對(duì)數(shù)據(jù)的及時(shí)性和設(shè)備的可靠性要求極高，更加突出了觀測(cè)站防雷安全的特殊性及重要性。基于此，以地面氣象觀測(cè)站防雷保護(hù)措施為研究對(duì)象，分析了觀測(cè)站防雷裝置檢測(cè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞 雷電;防雷裝置;地面氣象觀測(cè)站

中圖分類號(hào)：P415.12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.09.085

雷電是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，是雷雨云內(nèi)部之間或雷雨云與地面之間由于所帶電荷性質(zhì)不同而產(chǎn)生的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象。目前，云對(duì)地的雷電對(duì)人類的危害大、破壞性強(qiáng)，一些高大空曠的建筑物和設(shè)施易遭受雷擊。氣象觀測(cè)站大多建在野外空曠地帶，存在著較高的雷擊風(fēng)險(xiǎn)，部分站點(diǎn)的電源、信號(hào)線路架空引入室內(nèi)，加上戶外的觀測(cè)設(shè)備絕大多數(shù)為微電子設(shè)備，長(zhǎng)期暴露在戶外，抗雷電電磁干擾能力差。近幾年，因雷擊造成觀測(cè)站的線路及設(shè)備損壞的事故屢有發(fā)生，嚴(yán)重影響了觀測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量[1-4]。基于此，針對(duì)地面氣象觀測(cè)站防雷中機(jī)房的選址、防閃電電涌侵入措施、綜合布線、屏蔽措施、等電位連接措施、電涌保護(hù)器設(shè)置等存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出了解決的對(duì)策，供防雷技術(shù)人員參考。

1 地面氣象觀測(cè)站防雷中常見(jiàn)的問(wèn)題

1.1 機(jī)房的選址不合理

觀測(cè)值班室地面一般要求與地面觀測(cè)場(chǎng)在同一個(gè)水平面上，日照等觀測(cè)設(shè)備對(duì)周邊物體有限高的要求，觀測(cè)值班室高度也有一定限制。因此，絕大多數(shù)的值班室為建筑物的頂層，機(jī)房多數(shù)就設(shè)置在建筑物的頂層且靠建筑物的內(nèi)墻側(cè)，不符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50057—2010）[5]中機(jī)房位置的選擇要求。

1.2 防閃電電涌侵入措施不完整

1）地面氣象觀測(cè)站選址大多為山邊或山上，電源、信號(hào)線路多數(shù)為直接架空引入，線路布設(shè)不規(guī)范。2）主采集器、降水現(xiàn)象儀、電信、聯(lián)通等光纖線路入戶的加強(qiáng)筋未做等電位連接。

1.3 綜合布線不合理、屏蔽措施不全面

1）電源線路與信號(hào)線路布設(shè)不規(guī)范，安全距離達(dá)不到規(guī)范要求，風(fēng)傳感器信號(hào)線路、雪深傳感器信號(hào)線路等均未做屏蔽，有部分做了屏蔽，但金屬屏蔽層有些未接地，部分屏蔽層僅一端做等電位連接，這樣做僅能防止靜電感應(yīng)，無(wú)法防止磁場(chǎng)強(qiáng)度變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，所以無(wú)法保證電子信號(hào)的穩(wěn)定通暢。2）建筑物未采取空間屏蔽措施，建筑物內(nèi)的金屬門窗等均未采取屏蔽及接地措施。3）站內(nèi)的局域網(wǎng)線路暴露戶外只套PVC管，未套金屬屏蔽管。

1.4 等電位連接措施不規(guī)范

1）觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)新增的觀測(cè)儀器，如負(fù)氧離子、PM2.5等設(shè)備未采取等電位連接措施。2）機(jī)房設(shè)備多為數(shù)字線路采用S型等電位連接，機(jī)柜只采用一根等電位連接線，且長(zhǎng)度大于0.5 m。

1.5 電涌保護(hù)器的設(shè)置不合理

1）第一級(jí)電涌保護(hù)器的參數(shù)選擇不符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50057—2010）的要求。2）計(jì)算機(jī)設(shè)備末端未設(shè)置電涌保護(hù)器，或電涌保護(hù)器參數(shù)不符合規(guī)范要求。

1.6 防雷裝置定期維護(hù)不到位

觀測(cè)站屋頂接閃帶焊接處、場(chǎng)地內(nèi)的設(shè)備接地部位連接處有生銹，局部地方有脫焊、松動(dòng)的情況，室內(nèi)外防雷設(shè)施和金屬外殼有存在連接處松動(dòng)或斷路。

2 地面氣象觀測(cè)站防雷常見(jiàn)問(wèn)題的解決對(duì)策

2.1 站點(diǎn)合理規(guī)劃與機(jī)房合理布局

地面氣象觀測(cè)站在選址時(shí)應(yīng)進(jìn)行可行性論證，應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩?、地質(zhì)、氣候、環(huán)境等因素和雷電活動(dòng)規(guī)律，對(duì)雷電歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，避開(kāi)雷電高發(fā)區(qū)域。計(jì)算機(jī)機(jī)房應(yīng)在Vs空間內(nèi)，電子信息系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)盡量安放在建筑物中心位置，與建筑物保持一定的距離。

2.2 防閃電電涌侵入和安裝電涌保持器

低壓配電系統(tǒng)線路應(yīng)埋地并套金屬管，入戶端采取等電位連接并接地。低壓電源線路引入總配電箱處應(yīng)安裝Ⅰ級(jí)試驗(yàn)的電涌保護(hù)器，沖擊電流Iimp≥12.5 kA，電壓保護(hù)水平≤2.5 kV;分配電箱上安裝標(biāo)稱放電電流In≥15 kA，電壓保護(hù)水平應(yīng)≤1.5 kV的Ⅱ級(jí)試驗(yàn)電涌保護(hù)器;計(jì)算機(jī)設(shè)備末端應(yīng)增設(shè)插座型的電涌保護(hù)器;各級(jí)電涌保護(hù)器之間做好級(jí)間配合。

2.3 合理布線、屏蔽及等電位連接措施

2.3.1 合理布線空間屏蔽及等電位措施

電源線路與信號(hào)線路分開(kāi)設(shè)置，保持安全距離，線路應(yīng)套金屬管兩端做好接地。電子信息系統(tǒng)機(jī)房可利用金屬物、金屬框架或鋼筋混凝土等自然構(gòu)件構(gòu)成建筑物或房間的格柵形大空間屏蔽，或機(jī)房單獨(dú)設(shè)置銅網(wǎng)做屏蔽，所有穿入大空間屏蔽的導(dǎo)電金屬物就近與其做等電位連接。機(jī)柜、橋架、門窗等金屬物應(yīng)采取等電位連接措施，每臺(tái)設(shè)備的等電位連接線的長(zhǎng)度不宜大于0.5 m，并宜設(shè)兩根等電位連接線安裝于設(shè)備的對(duì)角處，其長(zhǎng)度相差宜為20%。

2.3.2 室外設(shè)備屏蔽及等電位措施

1）室外風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)傳輸線應(yīng)采用帶屏蔽層的線纜經(jīng)金屬風(fēng)桿內(nèi)敷設(shè)，傳輸線的外屏蔽層首尾兩端與風(fēng)桿應(yīng)電氣連接;當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸線無(wú)法敷設(shè)在金屬風(fēng)桿內(nèi)或采用金屬塔作為支撐物時(shí)，應(yīng)將數(shù)據(jù)傳輸線穿金屬管垂直敷設(shè)，傳輸線的外屏蔽層和金屬管均應(yīng)在首尾兩端與風(fēng)桿或金屬塔作電氣連接，金屬管首尾應(yīng)電氣貫通。

2）雪深傳感器等室外觀測(cè)設(shè)備信號(hào)線路均應(yīng)采用屏蔽管兩端接地。3）主采集器、降水現(xiàn)象儀、電信、聯(lián)通等光纖線路入戶的加強(qiáng)筋應(yīng)采取等電位連接措施，所有戶外金屬設(shè)備均應(yīng)采取等電位連接措施。

2.4 防雷裝置定期維護(hù)

防雷裝置應(yīng)定期維護(hù)，每年的雷雨季節(jié)前進(jìn)行一次全面檢測(cè)，及時(shí)檢查外部防雷裝置的電氣連續(xù)性，若發(fā)現(xiàn)有脫焊、松動(dòng)和銹蝕等，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的處理，并采取有效措施進(jìn)行整改;檢查接閃帶、接地裝置的腐蝕情況，銹蝕部位超過(guò)截面1/3時(shí)應(yīng)更換。

3 結(jié)語(yǔ)

地面觀測(cè)站環(huán)境相對(duì)復(fù)雜、惡劣，防雷措施細(xì)節(jié)不忽視，只有全面系統(tǒng)的采取綜合防雷保護(hù)措施，才能有效地防止或減少雷擊造成的財(cái)產(chǎn)損失，以及雷擊電磁脈沖引發(fā)的電氣和電子系統(tǒng)損壞或錯(cuò)誤運(yùn)行，才能做到安全可靠，確保觀測(cè)設(shè)備正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：劉昀）