地面氣象觀測場防雷保護措施的探析

李慶國 王安琦

摘 要 氣象站等一系列設(shè)施，功能主要輔助用于預(yù)報天氣、各種氣象，但其受地理位置和環(huán)境等因素影響，一些地面氣象站易受雷擊，因此，地面氣象站的建設(shè)和運營應(yīng)受到良好的保護，注重防雷。

關(guān)鍵詞 地面氣象觀測；防雷；措施

天氣觀測對人們的日常生活至關(guān)重要，通過地面觀測可提供實時數(shù)據(jù)，并為天氣預(yù)報提供基本數(shù)據(jù)支持，保護地面氣象站尤其重要。導(dǎo)致錯誤或數(shù)據(jù)丟失的因素很多，雷電天氣就是其中之一。雷擊的風險非常大，防雷裝置在地面上的安裝不當會輕易損壞地面觀測設(shè)備，這可能對天氣觀測造成致命的傷害。

地面氣象站的雷電防護，主要是為了保護站內(nèi)的各種設(shè)備和設(shè)施以及觀察室的工作人員生命安全。通常有兩種內(nèi)部雷電防護，例如避雷器的安裝和屏蔽，外部雷電保護，包括等電位和接地電極等設(shè)施。根據(jù)觀測點的防雷規(guī)范，防雷的設(shè)計，施工和驗收工作良好，可以通過各種保護措施優(yōu)化和完善觀測點的防雷系統(tǒng)，減少氣象站的雷擊隱患[1]。

1 地面氣象觀測場防雷保護常見問題

1.1 線路的問題

有許多天氣指標，例如風向和風速觀測。一些氣象站沒有在風向站和風速站處安裝單獨的金屬保護管，因此它們更容易與避雷針電纜纏繞在一起。風向和風速觀測信號線連接至避雷針信號進而影響氣象信號的接收。盡管電纜表面上的保護層難免會受到電流對信號接收的影響，但是雷電形成的破壞力時大家矚目共睹的。由于屏蔽層無法完全阻擋雷電的影響，因此會影響風向和風速信號。

1.2 觀測距離設(shè)置不當

防雷項目的設(shè)計者與某些施工人員之間在防雷設(shè)施上的安裝之間存在細微差異，并且防雷問題是由未經(jīng)同意的防雷項目的施工引起的。例如，電位連接和公共接地之間的誤會導(dǎo)致了施工過程中的錯誤。施工人員沒有考慮觀測站點網(wǎng)絡(luò)接地點上的地面之間的距離，公共接地是直接連接的。這會對地面測量場產(chǎn)生不利影響，并帶來安全隱患。

1.3 屏蔽層單點接地

屏蔽是一種相對常見的保護措施，可以通過在電纜和其他電路表面均覆蓋上金屬外殼以減少電磁感應(yīng)的影響，加入屏蔽層以提供雙重保護。電纜屏蔽層的兩端應(yīng)至少等電位連接，缺少任何一端的連接都將不利于防雷和觀察場所的保護[2]。

2 保護改進措施

2.1 直接性雷電防護

根據(jù)氣象站建設(shè)有關(guān)規(guī)定，氣象站必須充分利用工作區(qū)域中的所有金屬固定裝置和所有金屬物體來形成等電位表面，并且在安裝獨立的照明裝置時，請注意避雷針的集中，形成完全的等電位效應(yīng)。氣象站必須將所有監(jiān)視設(shè)備與外部金屬可靠地結(jié)合在一起，與地下表面結(jié)合，可以有效地內(nèi)部解決雷電流，同時，有必要利用地下電纜的反饋對觀察室進行電離和拆卸，為防雷工作打下基礎(chǔ)。同時，雷電流將在觀察儀器與金屬外殼表面之間產(chǎn)生恒定的電位差，光電位差的存在會影響儀器的測量數(shù)據(jù)的準確性，并且過大的電流會損壞儀器的關(guān)鍵組件。在電路中，有必要在儀器之間保持雷電安全接地，同時在照明設(shè)備與風傳感器以及其他監(jiān)視設(shè)備和雷電傳感器之間保持恒定的距離。

2.2 接地隔離裝置

直接連接到設(shè)備起落架的防雷裝置可以安裝在觀察區(qū)域的中央，并且接地電阻應(yīng)小于5Ω。接地設(shè)備與其他測量設(shè)備分開，并且保持6 m的距離。應(yīng)根據(jù)觀察場中的金屬溝槽設(shè)置遠程入侵設(shè)備和低照度接地設(shè)備，這將有助于阻止與相鄰設(shè)備的潛在連接，并且抗沖擊性應(yīng)小于6.5Ω。如果接地強度不符合規(guī)范要求，可采用垂直接地鉆孔法來擴展水平接地裝置，減小區(qū)域的土壤阻力，減少障礙物，增加地面面積，降低抗拉強度。如果將直接連接的接地設(shè)備與其他接地設(shè)備分開連接，則可以平衡多點連接的電位，這種效果更好，并且接地電阻的電阻不大于3Ω。

2.3 雷電波防護

觀察區(qū)和工作區(qū)的電力和數(shù)據(jù)信號傳輸線應(yīng)通過電纜布置并通過溝槽連接，氣象站的機房應(yīng)通過金屬管溝槽安裝。將I級保護器安裝在電源末端的避雷器上，并將接地電纜連接到最短的路徑。數(shù)據(jù)傳輸線之間的距離至少應(yīng)為1.5 m，兩端的電涌保護器應(yīng)直接連接至與避雷器相連的接地開關(guān)[3]。

2.4 內(nèi)部防雷保護措施

地面氣象站內(nèi)部的避雷措施相對簡單，例如避雷器的安裝和屏蔽。在內(nèi)部防雷工作中，供電系統(tǒng)的防雷是觀察現(xiàn)場管理人員的首要考慮因素。也就是說，不僅應(yīng)對信號系統(tǒng)進行防雷保護，而且還應(yīng)通過科學的布線和合理的電纜屏蔽進行保護。另外，操作員必須對信號線和電源線之間的電磁兼容性問題采取科學的處理方法。

3 結(jié)語

氣象觀測在我們的日常生活中具有重要意義，必須在防雷設(shè)備中很好地進行。眾所周知，雷電的影響很大，有些疏忽會對電力設(shè)備產(chǎn)生負面影響。采取防雷措施，增加金屬護套，控制設(shè)備之間的距離，避免纏結(jié)的線。這些方法和測量值可以主觀地更改，并且存在一些難以人為更改的客觀因素，例如地形，并且我們將盡最大努力減少這些因素對地面測量場的影響并減少雷電事故發(fā)生的可能性。

參考文獻

[1]田小龍.淺談地面氣象觀測場防雷保護措施[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2018，26（06）：29.

[2]李洪偉，高勝利.淺談地面氣象觀測場防雷保護措施[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2018，26（36）：92.

[3]白劍虹.淺談地面氣象觀測場防雷保護措施[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2018，26（07）：60.