做好地面氣象觀測(cè)場(chǎng)防雷保護(hù)工作的若干思考

[摘 要]氣象觀測(cè)場(chǎng)處于空曠地帶，場(chǎng)內(nèi)布設(shè)大量精密觀測(cè)儀器，且風(fēng)塔等金屬物體孤立、高聳，如果雷電防護(hù)不當(dāng)，極易遭受雷擊危害造成不可估量的損失。本文根據(jù)襄陽(yáng)觀測(cè)場(chǎng)實(shí)際情況及易發(fā)生的防雷安全隱患作以分析，并提出合理、完善的防雷保護(hù)措施。

[關(guān)鍵詞]氣象觀測(cè)場(chǎng) 防雷裝置 策略

中圖分類號(hào)：Y96 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）07-0324-01

引言

氣象觀測(cè)場(chǎng)通常處于空曠地，觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)塔等成為制高點(diǎn)，極易遭受雷擊，而且觀測(cè)場(chǎng)與值班室有一定的距離，受大多數(shù)區(qū)域地形影響，觀測(cè)場(chǎng)極大可能與值班室不在同一地網(wǎng)上，觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)布設(shè)的觀測(cè)儀器設(shè)備通過(guò)金屬線纜與觀測(cè)值班室數(shù)據(jù)采集器、處理器相連，當(dāng)觀測(cè)場(chǎng)或值班室任一處遭受雷擊，就會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)地網(wǎng)之間形成電位差，損壞觀測(cè)場(chǎng)和值班室儀器。為避免氣象觀測(cè)場(chǎng)遭受雷擊危害，保證自動(dòng)氣象站觀測(cè)業(yè)務(wù)正常運(yùn)行，本文就如何做好地面氣象觀測(cè)場(chǎng)防雷保護(hù)進(jìn)行分析。

1. 氣象臺(tái)站觀測(cè)場(chǎng)基本情況

襄陽(yáng)市位于湖北省西北部，屬北亞熱帶季風(fēng)型大陸氣候過(guò)渡區(qū)，四季分明，氣候溫和，光熱充足，降水適中。襄陽(yáng)市春末至夏季在副熱帶高壓系統(tǒng)控制影響下，天氣悶熱，極易發(fā)生雷電等強(qiáng)對(duì)流天氣，每年的5～8月雷暴活動(dòng)頻繁，強(qiáng)雷暴天氣嚴(yán)重威脅國(guó)民經(jīng)濟(jì)及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，造成較大損失。2011年12月獲中國(guó)氣象局批準(zhǔn)新建襄陽(yáng)市氣象局觀測(cè)場(chǎng)，并于2012年12月31日20時(shí)正式開(kāi)展地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)，觀測(cè)場(chǎng)位于襄城區(qū)襄隆路千山山頂，海拔高度162.0m，觀測(cè)場(chǎng)面積為25m×35m，因處于山頂所以未設(shè)置護(hù)欄，觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)自動(dòng)氣象站觀測(cè)儀器布置除常規(guī)的百葉箱、雨量器、蒸發(fā)器、日照計(jì)、風(fēng)桿等設(shè)備外，溫度、濕度、降水量、地面溫度、淺層地溫、風(fēng)向風(fēng)速等傳感器、采集器主機(jī)箱均布設(shè)在觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)，還增設(shè)了能見(jiàn)度、大氣成分、大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備。

2.觀測(cè)場(chǎng)防雷現(xiàn)狀

按照IEC61662《雷擊損害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估》、IEC62305-2《雷電防護(hù)第二部分：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》，結(jié)合襄陽(yáng)市氣象臺(tái)站觀測(cè)場(chǎng)實(shí)際情況，一人守班工作制度，觀測(cè)場(chǎng)線路全部穿金屬管埋地進(jìn)入觀測(cè)值班室，電話等通信線路采用架空線路進(jìn)入值班室；按照《建筑物防雷規(guī)范》GB50057-94及《建筑物防雷規(guī)范》GB50343-2004規(guī)定要求，全站采取良好的等電位連接及聯(lián)合接地系統(tǒng)。按照2011年1月1日頒布實(shí)施的《氣象臺(tái)（站）防雷擊技術(shù)規(guī)范》QX4-2000，襄陽(yáng)氣象觀測(cè)場(chǎng)及氣象探測(cè)設(shè)備采取了直擊雷、感應(yīng)雷及雷電波入侵的防護(hù)，其中臺(tái)站氣象觀測(cè)場(chǎng)在直擊雷防護(hù)均做的相對(duì)較好，選擇獨(dú)立避雷針或構(gòu)架式避雷針，確保觀測(cè)場(chǎng)自動(dòng)氣象站觀測(cè)儀器設(shè)備處于有效防雷保護(hù)范圍內(nèi)；觀測(cè)場(chǎng)風(fēng)桿單獨(dú)接地；電話線和業(yè)務(wù)用儀器設(shè)備電源與日常用電電源線路分開(kāi)，路由器設(shè)置有過(guò)電壓保護(hù)；在雷電波入侵防護(hù)方面，將觀測(cè)場(chǎng)供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采取地溝布線方式，數(shù)據(jù)傳輸線走地溝布線，線端處安裝必要的串口隔離器；所有儀器設(shè)備金屬外殼、金屬構(gòu)件等作等電位連接，起到電磁屏蔽防護(hù)能力。

值得注意的是，值班室電源線路處安裝的電涌防護(hù)器如果通流量偏小，將起不到良好的保護(hù)作用；觀測(cè)場(chǎng)、機(jī)房和值班室之間的電源信號(hào)線路較為復(fù)雜，大多為邊緣敷設(shè)，信號(hào)主通信光纖架空引入值班室內(nèi)，如果金屬線路后端遭受感應(yīng)雷，產(chǎn)生的雷電電磁脈沖就會(huì)繞過(guò)前端防雷裝置對(duì)設(shè)備造成損壞。

3.做好地面氣象觀測(cè)場(chǎng)防雷保護(hù)工作策略

氣象觀測(cè)場(chǎng)的防雷，就是觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)各類儀器設(shè)備及所連接的值班室內(nèi)設(shè)備及人員的防雷保護(hù)，依據(jù)觀測(cè)場(chǎng)功能及布設(shè)的儀器設(shè)備等，要進(jìn)行層層設(shè)防的綜合防御，主要包括外部防雷和內(nèi)部防雷，其中外部防雷由避雷針（帶、網(wǎng)、線）、引下線、接地裝置、等電位和接地極等設(shè)施組成，內(nèi)部防雷設(shè)施包括避雷器安裝、等電位連接及屏蔽等。依照觀測(cè)場(chǎng)防雷規(guī)范要求，加強(qiáng)觀測(cè)場(chǎng)防雷設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收，對(duì)觀測(cè)場(chǎng)現(xiàn)有防雷系統(tǒng)加以整改和完善，盡可能的消除氣象觀測(cè)場(chǎng)防雷安全隱患，做好觀測(cè)場(chǎng)及其儀器設(shè)備的雷電防護(hù)管理。

3.1 直擊雷防護(hù)

根據(jù)《氣象臺(tái)（站）防雷技術(shù)規(guī)范》QX4-2000規(guī)定，氣象臺(tái)（站）觀測(cè)場(chǎng)應(yīng)充分利用觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)金屬護(hù)欄、支柱等，將所有金屬物體連接形成防護(hù)網(wǎng)，然后作可靠的等電位連接，連接帶埋入地下，其中風(fēng)桿上要安裝獨(dú)立的避雷針。襄陽(yáng)氣象臺(tái)（站）觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)所有設(shè)備的金屬外殼均要作可靠的等電位連接，連接帶埋入地下，其中風(fēng)桿上獨(dú)立的避雷針能有效解決雷電流擊穿內(nèi)部線路及金屬外殼之間的空氣間隙通過(guò)電纜進(jìn)入觀測(cè)值班室，形成電位差造成室內(nèi)數(shù)據(jù)采集器、處理器等設(shè)備被損壞。同時(shí)要求避雷針接地裝置與風(fēng)傳感器等觀測(cè)儀器設(shè)備防感應(yīng)雷接地裝置之間要保持一定的安全距離。

3.2 雷電波入侵防護(hù)

對(duì)觀測(cè)場(chǎng)及值班室供電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸線均應(yīng)穿金屬管走地溝埋設(shè)引入值班室內(nèi)，若采用鎧裝電纜時(shí)應(yīng)在進(jìn)入觀測(cè)場(chǎng)處接地。在數(shù)據(jù)傳輸線端安裝串口隔離器，供電線路端安裝I級(jí)電涌保護(hù)器作防雷保護(hù)，并經(jīng)最短路徑接至地母線，接地線長(zhǎng)度應(yīng)<1m。如果供電線纜與數(shù)據(jù)傳輸線與直擊雷防護(hù)接地體近距離相交，要將供電線纜與數(shù)據(jù)傳輸線保持≥2m的距離，線路穿敷的鋼管兩端要與直擊雷防護(hù)接地裝置就近連接在一起。

3.3 感應(yīng)雷防護(hù)

觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)所有儀器設(shè)備的金屬部位都應(yīng)就近與防雷接地裝置作等電位相連，而且設(shè)備要與獨(dú)立避雷針保持≥5m的距離。如果是儀器設(shè)備處于獨(dú)立避雷針之上位置，該設(shè)備的金屬外殼應(yīng)與避雷針作等電位連接，所有金屬線纜都要作屏蔽隔離，穿線纜金屬鋼管兩端要與避雷針進(jìn)行等電位連接。如果采用的是PE供電線，要將零線進(jìn)行重復(fù)接地，這樣可以有效降低零地電壓。

3.4 接地裝置隔離

直擊雷防雷設(shè)施中的接地裝置可圍繞觀測(cè)場(chǎng)場(chǎng)外敷設(shè)，沖擊接地電阻要≤4Ω。而且該接地裝置要與其他接地裝置分開(kāi)，保持間距>5m。雷電波入侵及感應(yīng)雷防護(hù)接地裝置需沿觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)地溝敷設(shè)，這樣有利于觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)儀器設(shè)備就近作等電位連接，沖擊接地電阻應(yīng)≤4Ω，。如果接地電阻無(wú)法達(dá)到規(guī)范規(guī)定要求時(shí)，應(yīng)延長(zhǎng)水平接地裝置，對(duì)該區(qū)域內(nèi)土壤施以降阻劑來(lái)降低電阻值，還可采用打井方式增加垂直接地體等來(lái)降低接地電阻率。當(dāng)直擊雷防護(hù)接地裝置必須要與其他接地裝置共用接地時(shí)，可進(jìn)行多點(diǎn)連接均衡電位，保持沖擊接地電阻≤1Ω。

3.5 做好觀測(cè)場(chǎng)防雷設(shè)施定期檢測(cè)

在使用過(guò)程中，觀測(cè)場(chǎng)防雷設(shè)施要做好定期檢測(cè)和日常檢查維護(hù)等，消除雷擊隱患，確保觀測(cè)場(chǎng)防雷系統(tǒng)各個(gè)方面正常工作，觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)所有儀器設(shè)備被都處于防雷裝置保護(hù)范圍內(nèi)，接地電阻符合防雷技術(shù)規(guī)范規(guī)定，預(yù)防和減少雷擊事件發(fā)生。

4. 結(jié)語(yǔ)

氣象觀測(cè)場(chǎng)屬于處于空曠地帶的設(shè)施，場(chǎng)內(nèi)布設(shè)有大量的弱電子設(shè)備，這些觀測(cè)儀器設(shè)備長(zhǎng)期24h不間斷運(yùn)行。為避免雷擊危害，除了對(duì)觀測(cè)場(chǎng)防雷裝置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)、合理布局、科學(xué)施工以外，還要建立健全完善的防雷安全制度，加強(qiáng)防雷裝置日常維護(hù)管理，定期接受防雷安全檢測(cè)，對(duì)出現(xiàn)的安全隱患及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)整改，確保觀測(cè)場(chǎng)雷雨季安全。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

郭勤（1970.3.7）女，漢族，湖北省襄陽(yáng)市人，本科學(xué)歷，工程師，從事氣象方面的研究。