做好自動氣象站雷電防御工作的若干思考

作者簡介：李振剛（1969-），男，漢族，大專學歷，大氣探測工程師，從事地面氣象觀測。

摘?要： 本文首先簡述了自動氣象站及其存在的雷擊安全隱患，后分析了自動氣象站雷電災害防御工作中存在的問題，并提出切實可行的處理應對措施，僅供參考。

關(guān)鍵詞： 自動氣象站;雷電災害;安全;防御

【中圖分類號】P415.1+2?【文獻標識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）03-0144-01

1?自動氣象站概述及其存在的雷擊安全隱患

1.1?自動氣象站概述。自動氣象站是一種自動觀測與存儲溫度、濕度、雨量、風向風速等氣象觀測要素數(shù)據(jù)的一種氣象設備，主要由軟件與硬件兩大部分組成。軟件主要包括采集軟件與業(yè)務軟件兩大部分，而硬件主要包括系統(tǒng)電源、通信、采集器、傳感器與外圍設備等多項組成部分。自動氣象站各個部分均是不可或缺的，其中計算機負責處理傳輸數(shù)據(jù)，采集器負責采集數(shù)據(jù)，通訊系統(tǒng)主要負責對數(shù)據(jù)進行傳輸。每個系統(tǒng)設備的安全都會直接影響到自動氣象站的運行狀態(tài)。因此，必須做好自動氣象站雷電防御工作，以保障各設備與系統(tǒng)均能夠安全、正常運行。

1.2?自動氣象站存在的雷擊安全隱患

1.2.1?室內(nèi)設備存在的雷擊安全隱患

自動氣象站室內(nèi)設備主要包括計算機處理系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)（光纖模塊）等，與室外自動站設備相比，室內(nèi)自動站設備更容易遭受雷電災害的襲擊，進而導致室內(nèi)設備存在著巨大的雷擊安全隱患。通常情況下，雷電災害發(fā)生時往往會產(chǎn)生電磁脈沖進而對室內(nèi)電子線路造成一定程度的破壞，也可以對電源線路造成電擊破壞，最終導致計算機系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)發(fā)生故障。另外，若接地設備無法規(guī)范設備，則雷電發(fā)生時極易導致電子設備之間產(chǎn)生電位差，進而損壞室內(nèi)設備，并對自動氣象站系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生嚴重影響。

1.2.2?室外設備存在的雷擊安全隱患

自動氣象站室外設備主要包括主采集器，溫濕分采集器，地溫分采集器，雨量傳感器，氣壓傳感器，溫濕度傳感器、地溫傳感器與風向風速傳感器等，由于采集器，傳感器具有較強的敏感性，且安裝在室外，因此導致雷擊風險較大。室外設備的雷擊安全隱患主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①由于室外環(huán)境空曠，不會受到建筑物、樹木等高大建筑物的遮擋，再加上傳感器探頭為金屬材料所制，因此極易遭受雷電災害的襲擊;②風向風速傳感器遭受雷擊的概率最高，一旦遭受雷擊，將會產(chǎn)生強烈的電磁波，并沿著電纜線到達采集器，威脅采集器;③雷電災害發(fā)生時，避雷針在接收雷電的瞬間往往會產(chǎn)生強烈的電磁場及較高的電位，此時強烈的電磁場有可能會在瞬間擊中感應器，使相關(guān)設備遭受損壞，或者較高的電位也會直接擊中感應器的探頭而將其損壞。

2?自動氣象站雷電防御工作中存在的問題

2.1?接閃桿的保護范圍不合格

自動氣象站應當安排專業(yè)人員對防雷裝置進行安裝，在安裝之前首先使用對接閃桿在觀測場地的保護范圍進行計算，以防止自動氣象站觀測儀器設備遭受雷電的襲擊。但是在實際的雷電防御工作中，在安裝防雷設備時并未安排專業(yè)的防雷設計工作人員，未能科學計算接閃桿的保護范圍，導致部分氣象觀測儀器設備未位于接閃桿的有效保護范圍之內(nèi)。既導致接閃桿的作用無法得到充分發(fā)揮，還導致雷擊風險概率大大增加。

2.2?接閃帶與接閃網(wǎng)安裝問題

在自動氣象站上安裝接閃帶、接閃網(wǎng)等設備以期能夠較好地起到防雷保護作用。然而無法采取合理的方式安裝接閃帶與接閃網(wǎng)，必將會對其防雷效果產(chǎn)生嚴重影響。目前，在實際工作中，部分防雷工作人員并未嚴格按照相關(guān)標準與要求對接閃帶、接閃網(wǎng)等設備進行規(guī)范安裝，進而對防雷設備的功能與效果產(chǎn)生嚴重影響。

2.3?風速風向信號線與引下線的布設不夠規(guī)范

通常情況下，大多數(shù)自動氣象站為追求外觀美觀，在安裝接收信號線時往往將其與接閃桿下線相互交叉或并行，這一安裝方式不符合建筑物防雷設計相關(guān)標準，主要是由于風向信號當中使用的電纜往往帶有屏蔽層。當雷擊現(xiàn)象發(fā)生時，電纜往往會屏蔽處理雷擊產(chǎn)生的電磁脈沖，此時信號線上維持較高的感應電壓，然而，采集器元件卻無法承受信號線中的高壓，進而導致采集器無法正常運行，嚴重時甚至還會損壞采集器。

3?做好自動氣象站雷電防御工作的若干思考

3.1?合理安裝接閃桿

接閃桿在自動站防雷保護中發(fā)揮著不可替代的防雷防閃作用，為有效保護傳輸線及風傳感器，應當對其采用獨立安裝施工方式，以盡可能減少或避免雷擊對傳感器造成的影響及危害。通常情況下應當將接閃桿安裝在整改之后的防雷器上，最適宜的安裝距離在16m左右。為確保接閃桿的避雷作用得到充分發(fā)揮，同時又不會對金屬管產(chǎn)生一定程度的影響，應當保證兩者同時存在且電位應當保持一致。因此，在安裝接閃桿時，應當首先使用滾球法測算接閃桿的有效保護范圍，使自動站系統(tǒng)與各氣象觀測儀器設備均位于接閃桿的有效保護范圍之內(nèi)，以保證自動站系統(tǒng)與各氣象觀測儀器設備的安全性。

3.2?對信號線與防雷引下線進行合理設置

傳感器作為自動氣象站系統(tǒng)的重要組成部分，在正常開展地面氣象業(yè)務中發(fā)揮著重要作用，因此合理選擇與設置信號線非常重要。通常情況下，所選取的信號線外皮應當具備金屬屏蔽功能，另外外套PVC套管最為適宜。此外，引下線應當選用避雷針引下線，在安裝避雷針引下線與電源線、信號線時應當對其進行分管引入，嚴禁并管操作，以防止引下線上的雷電流對信號線與電源線發(fā)生反擊，而且在引入引下線時還應當正確安裝接閃器。

3.3?做好接地防護工作

要實現(xiàn)自動氣象站對雷擊承受能力的顯著增強，做好接地防護工作必不可少。有效的接地防護工作能夠及時將雷擊產(chǎn)生的雷電流引入大地，不僅能夠有效降低雷電對自動氣象站造成的影響及危害，還能保障自動站系統(tǒng)與各儀器設備的安全性。通常情況下，應當以弱電子設備的特點為依據(jù)合理設置防雷標準，用地網(wǎng)環(huán)繞觀測地一周，之后再沿著管道安裝接地體，而且在安裝接地體時還應當預留部分接地端子。接地防護工作當中接地電阻應當位于4Ω以下，若電阻較大應當使用降阻措施以減小電阻，之后將自動氣象站內(nèi)部的所有防雷設施進行接地處理，以大大降低雷電對自動氣象站造成的影響及危害，進而實現(xiàn)雷電防御效果的顯著提升。

參考文獻

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