探討自動(dòng)氣象站的雷電防護(hù)技術(shù)

烏力吉那仁

摘 要：最近幾年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)于氣象服務(wù)也提出了更高的要求，為了從根本上保證氣象服務(wù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，自動(dòng)氣象站的數(shù)量也明顯增多。本文分析了雷電的危害以及主要的入侵方式，然后分析了自動(dòng)氣象站之所以會(huì)遭受雷擊的原因，并根據(jù)這些原因提出了可行性的意見和建議，希望能夠更好的開展氣象站的雷電防護(hù)工作。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)氣象站;雷電防護(hù);技術(shù)

所謂的自動(dòng)氣象站主要是對(duì)地面進(jìn)行氣象觀測系統(tǒng)中，技術(shù)較為先進(jìn)，有著綜合利用功能的氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)，氣象數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)收集、處理、顯示和打印等。從目前來看，我國很多自動(dòng)氣象站使用的都是集成電路為主的微電子設(shè)備，抗雷能力差，雷電電磁一旦入侵，就會(huì)破壞設(shè)備，很多數(shù)據(jù)都會(huì)丟失，嚴(yán)重情況下，甚至有可能會(huì)燒毀整個(gè)設(shè)備，所以加強(qiáng)自動(dòng)氣象站的雷電防護(hù)顯得尤為重要。

一、雷電的危害以及入侵方式

雷電屬于大氣現(xiàn)象的一種，一次雷閃會(huì)放出巨大的能量，電流極為強(qiáng)勁，能夠讓通道中的瞬時(shí)溫度上升6000℃到10000℃，其連鎖產(chǎn)生的熱效應(yīng)、電效應(yīng)以及機(jī)械效應(yīng)具有極強(qiáng)的破壞性。調(diào)查研究表明，世界上很多國家和地區(qū)每年都會(huì)遭受到多次雷擊，而且雷擊具有突發(fā)性和快速性的特點(diǎn)，在較短時(shí)間里很難規(guī)避。雷電的出現(xiàn)，也會(huì)對(duì)自動(dòng)氣象站帶來嚴(yán)重的破壞，可以危及電源和通信線路，進(jìn)而會(huì)侵入到整個(gè)的自動(dòng)氣象站，這種入侵會(huì)造成極大的破壞性。一般情況下，自動(dòng)氣象站會(huì)專門設(shè)定在空曠的位置，傳輸線從傳感器到采集器還有較長的距離，再加上數(shù)據(jù)傳輸線和接地線所處的環(huán)境都較為一致，彼此之間都會(huì)有影響，傳輸線很難將所有的電磁都進(jìn)行屏蔽，這就造成了雷電經(jīng)過磁場通過輻射的方式對(duì)自動(dòng)氣象站造成了嚴(yán)重的破壞。

通常情況下，雷電對(duì)自動(dòng)氣象站的入侵方式包括了傳導(dǎo)和輻射耦合兩種類型。前者主要是從線路進(jìn)行入侵，當(dāng)暴雨來臨時(shí)，雷電首先擊中的是建筑物，然后經(jīng)由建筑物傳遞到地面上，再零線、地線等作用下，通過脈沖的方式入侵到室內(nèi)，進(jìn)而損壞整個(gè)電器設(shè)備。后者主要是借助通信線路實(shí)現(xiàn)入侵，建筑物受到雷擊之后，處在戶外的設(shè)備包括傳感器和采集器在內(nèi)的就很容易被破壞。

二、自動(dòng)氣象站遭受雷擊的主要原因

相關(guān)的資料再加上實(shí)際的調(diào)研可以看到，自動(dòng)氣象站的建設(shè)場地包括了兩種：建設(shè)在原本氣象觀測場的，亦或是因?yàn)闅庀髷?shù)據(jù)監(jiān)測的需求，建設(shè)在非氣象觀測場的其他場地，這主要是單要素自動(dòng)氣象站，只有極少部分是多要素自動(dòng)氣象站，建在原有氣象觀測站的自動(dòng)氣象站，防雷接地系統(tǒng)是建立在原本氣象觀測場防雷系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上的，之前的人工觀測場主要是人工觀測，所以使用的是機(jī)械設(shè)備，具有較強(qiáng)的耐壓性，雷擊的傷害性不大。但是自動(dòng)氣象站絕大多數(shù)是由電子弱電設(shè)備組成的，處理和傳輸設(shè)備大多是電子弱電設(shè)備，耐壓較差。自動(dòng)氣象站在創(chuàng)建過程中，只考慮了風(fēng)桿的防護(hù)，沒有重視等電位連接，所以雷暴很容易損壞自動(dòng)氣象站，會(huì)影響到自動(dòng)氣象站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。處在非氣象觀測場的自動(dòng)氣象站，為了滿足觀測需求，通常情況下，會(huì)將其設(shè)置在建筑物的屋頂，防雷主要是一根避雷針，缺少雷擊電磁脈沖的防護(hù)，氣象站只要遇到了雷擊，就會(huì)受到嚴(yán)重的損壞。

三、自動(dòng)氣象站的雷電防護(hù)技術(shù)

1.線路接閃器防雷技術(shù)

一般情況下，電源開關(guān)能夠?qū)﹄娫从行У目刂疲窃谑褂瞄_關(guān)的過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的電磁場，過程中如果遇到了雷電，就很容易產(chǎn)生較大的電磁感應(yīng)，引起跳閘的情況。很多的案例顯示，如果雷電擊中了導(dǎo)體之后，輸電線路跳閘會(huì)進(jìn)一步的引起輸電線爆炸和燃燒的情況。因此，減少雷擊的跳閘率能夠從根本上減少雷電引發(fā)輸電線路燃燒的情況，進(jìn)而雷電造成的不良影響，相應(yīng)的也會(huì)降到最低。最新的調(diào)查顯示，線路接閃器能夠減少電磁的不良影響，將電源開關(guān)的電磁干擾降到最低，減少跳閘率。

2.等電位連接的防雷

分開的導(dǎo)體可以考慮采取金屬裝置的方式加強(qiáng)連接，這樣當(dāng)出現(xiàn)雷擊時(shí)，導(dǎo)電體和導(dǎo)電體之間的電位差可以減少，進(jìn)而也能從根本上減少雷擊電壓。另外，對(duì)于建筑物中比較常見的導(dǎo)體，包括金屬水管和消防管道在內(nèi)的，也可以借助導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)有效的連接，和接地裝置一起形成有機(jī)整體，進(jìn)而導(dǎo)體間的等位差也能夠降低，當(dāng)出現(xiàn)雷擊時(shí)，不會(huì)因?yàn)楸舜酥g的電壓差過高產(chǎn)生較強(qiáng)的電流。此外，需要注意，設(shè)備和管道在有效連接的過程中，導(dǎo)體連接位置需要將等電位端口預(yù)留出來，這樣也就方便了后期會(huì)有其他設(shè)備也要進(jìn)行接地連接。

3.屏蔽建筑物內(nèi)外的電子設(shè)備

不管是建筑物的內(nèi)部，亦或是建筑物的外部都有著較多的導(dǎo)電體，這其中，建筑物外部比較常見的導(dǎo)電體有鋼筋和鐵門等，當(dāng)出現(xiàn)雷擊時(shí)，這些導(dǎo)體周圍就會(huì)形成磁場進(jìn)而產(chǎn)生電流。所以，為了盡可能減少雷擊出現(xiàn)的可能性，需要對(duì)建筑物外部的導(dǎo)電體實(shí)現(xiàn)接地屏蔽，這樣就能夠減少雷電經(jīng)由外部導(dǎo)體帶入到建筑物內(nèi)部。另外，條件允許的情況下，需要屏蔽建筑物內(nèi)部電子設(shè)備的電磁，通過金屬導(dǎo)體連接封閉的方式有效的減少電子設(shè)備的電磁，保證電子設(shè)備的正常運(yùn)行。

四、結(jié)語

自動(dòng)氣象站在發(fā)展過程中，不斷的運(yùn)用新的技術(shù)來減少設(shè)備的故障，為自動(dòng)氣象站的正常運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為了確保自動(dòng)氣象站在實(shí)際的運(yùn)行過程中，能夠?qū)μ鞖馇闆r進(jìn)行科學(xué)合理的播報(bào)，務(wù)必采取科學(xué)、合理的方式及時(shí)有效的解決自動(dòng)氣象站在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的一系列問題，從根本上提升氣象信息的準(zhǔn)確性，為人們的工作和生活提供更加準(zhǔn)確的訊息，更好的為人們的生產(chǎn)和生活服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳明江，牛萍. 自動(dòng)氣象站雷電防護(hù)分析與探討[J]. 氣象水文海洋儀器，2010，27（02）：99-102.

[2]張立清，欒偉華，張洪衛(wèi).自動(dòng)氣象站雷電防護(hù)技術(shù)探析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2014，4（08）：46-47+55.