淺談如何利用“雷電防護區(qū)”對氣象信息系統(tǒng)進行雷電防護

朱兵兵

【摘要】在我國的氣象信息系統(tǒng)里，關(guān)于對雷電的防護始終有著一些問題，現(xiàn)在我們利用“雷電防護區(qū)”對氣象信息系統(tǒng)進行雷電的防護，通過“雷電防護區(qū)”的利用使氣象系統(tǒng)遭受雷電的損失減小。

【關(guān)鍵詞】氣象信息系統(tǒng)；雷電防護區(qū)；雷電防護

引言

最近幾年，對氣象部門在氣象信息系統(tǒng)進行雷電防護的工作上，我們國家逐漸開始高度重視這個問題。我國在很久以前就在許多領(lǐng)域都采取了雷電保護措施，比如說：氣象衛(wèi)星通信、局域網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、可視會商等信息系統(tǒng)，甚至還有在自動氣象站、天氣雷達站等，可是，這樣做的效果并沒有什么成效，在近兩年里，我國還是時常遭受雷電的損壞在氣象信息系統(tǒng)的有些設(shè)備里，這其中損失最大的是自動氣象站。所以我們對雷電襲擊氣象系統(tǒng)進行研究，分析問題的原因，并提出解決對氣象信息系統(tǒng)進行雷電防護的措施。

一、氣象信息系統(tǒng)雷電防護的基本原則

當(dāng)我們在進行對氣象信息系統(tǒng)懂得雷電防雷設(shè)計時，應(yīng)該認真調(diào)查氣象站周邊的地理環(huán)境、氣象、地質(zhì)等條件，以及研究在這區(qū)域的雷電活動的可循規(guī)律，在根據(jù)氣象信息系統(tǒng)的性能特點再進行全面的規(guī)劃防護措施。在雷電發(fā)生的時會發(fā)出一種電磁脈沖，電磁脈沖是一種很強的干擾源，它是屬于電磁效應(yīng)，在閃電時，直接雷擊在建筑物的附近和防雷裝置上產(chǎn)生的。其中很大一部分是通過連接導(dǎo)體而形成的干擾，比如部分雷電流、被雷擊中的防雷裝置的電位升高[1]。對于氣象信息系統(tǒng)雷電總的防護技術(shù)有：屏蔽、分流、等電位連接、合理布線、過電流電涌防護等，我們應(yīng)該這許多措施的綜合進行防護。

二、雷電防護區(qū)的劃分

對于雷電防護區(qū)的劃分，我可以從被保護設(shè)備的位置以及設(shè)備能夠承受的電磁場強度，在根據(jù)防護要求相應(yīng)采取的防護措施再進行防護區(qū)域的劃分，所分的區(qū)域就是雷電防護區(qū)。通常，雷電防護區(qū)可以分為5個，分別是：直擊雷非防護區(qū)、直擊雷防護區(qū)、第一屏蔽防護區(qū)、第二屏蔽防護區(qū)、第三屏蔽防護區(qū)。

三、氣象信息系統(tǒng)的防雷措施

（1）在直擊雷防護區(qū)采取直擊雷防護措施

我們可以在直擊雷防護區(qū)通過使用避雷帶、避雷針以及引下線，它們可以使雷電分流轉(zhuǎn)到地里，用此防護直擊雷對氣象信息系統(tǒng)的危害。

（2）在第一屏蔽防護區(qū)利用屏蔽對雷擊電磁脈沖進行防護

對于減低雷擊的電磁脈沖的最基本的防護措施使屏蔽，它將有利于降低信息系統(tǒng)的干擾。對于屏蔽是如何形成的，它是通過建筑物中的混凝土中含有的金屬構(gòu)件組成的格柵形的大屏蔽，從而降低雷擊電磁脈沖對氣象站內(nèi)的設(shè)備干擾[1]。除此之外，電纜的外導(dǎo)體也靜電屏蔽作用對內(nèi)導(dǎo)體，因為電纜的外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體共同組成電容，這個電容能夠?qū)⑿揪€上具有的高頻性質(zhì)感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)入到地，這也可以防止雷擊電磁脈沖的干擾程度。由此，我們應(yīng)該把建筑物內(nèi)所有線纜的金屬屏蔽層，把它們的兩端正確的接地，如何要求系統(tǒng)只在一端接地時，這時我們應(yīng)該使用雙層屏蔽電纜，其中對于外層屏蔽我還是要兩端接地。對于室外的各種線纜，線纜應(yīng)該通過鐵管或者是敷設(shè)在金屬槽內(nèi)而引入，但是鐵管或金屬槽的兩端要放在雷電防護區(qū)交界處并且讓它們等電位連接。

（3）利用等電位連接進行第二屏蔽防護區(qū)的雷擊電磁脈沖防護

通過等電位連接可以減小電位差，等電位連接的形成是將建筑物內(nèi)所有金屬外露的電氣裝置以及可導(dǎo)電部分用金屬導(dǎo)體將它們連接在一起。對于等電位連接可以分為三種形式，分別為總等電位連接、輔助等電位連接以及局部等電位連接[2]。而對于氣象信息系統(tǒng)的等電位連接，它主要是利用各種地網(wǎng)然后采用等電位連接器將它們連接在一起；如果是在機房或者是電子設(shè)備密集的地方，我們還要應(yīng)該在防靜電的地板下敷設(shè)等電位連接網(wǎng)，并且還要與建筑物混凝土鋼筋中的金屬結(jié)構(gòu)的共用接地系統(tǒng)正確可靠的連接；將室內(nèi)的PE線、SPD接地、防靜電接地、屏蔽地以及各電氣設(shè)備的金屬外殼等都應(yīng)該作等電位連接網(wǎng)。與此同時，我們也要做好等電位連接在雷達天線、雷電監(jiān)測系統(tǒng)、觀測場、衛(wèi)星天線、人影作業(yè)系統(tǒng)、自動站、雨量站、預(yù)報室和機房內(nèi)以及值班室內(nèi)各金屬設(shè)備外殼。

（4）巧用“雷電防護區(qū)”設(shè)計安裝電源SPD和信號SPD

對于不能直接參加等電位連接的帶電體（電源線、信號線），我們可以通過SPD與等電位連接帶連接，這樣一來，電源線、信號線就變成了等電位連接的組成部分，這樣會起到限制瞬態(tài)過電壓的作用，把電涌電流分走從而起到對信息系統(tǒng)設(shè)備保護的作用。

依據(jù)我們對雷電防護區(qū)的劃分，在直擊雷防護區(qū)與第一屏蔽防護區(qū)界面上最好是用Ⅰ級開關(guān)型電源SPD，開關(guān)可以安裝在建筑物的總配電箱旁，這樣就可以當(dāng)作設(shè)備的第一級防護在整棟建筑物內(nèi)；在第一屏蔽防護區(qū)至第二屏蔽防護區(qū)界面上應(yīng)該使用Ⅱ級能量稍低的限壓型電源SPD，安裝地方與上述一樣，它可以作為第二級防護對第二屏蔽防護區(qū)內(nèi)的各用電設(shè)備；在保護的信息系統(tǒng)設(shè)備的旁邊應(yīng)該安裝Ⅲ級電源SPD進行保護，將Ⅳ級限壓型電源安裝在第三屏蔽防護區(qū)設(shè)備前，這樣可以對設(shè)備精細保護。

（5）接地系統(tǒng)

眾所周知，一個良好的接地系統(tǒng)是作為泄放雷電電流的最基本的保障，然而信息系統(tǒng)設(shè)備是一類精密、較為敏感的電子器件，因此它對防雷接地有著更高的要求。我們應(yīng)該充分利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)作為共用接地系統(tǒng)，假如建筑物無基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)，則應(yīng)該采取在建筑物周圍埋設(shè)人工垂直接地體和水平環(huán)型接地體，但是要求其接地電阻小于或等于4歐。

四、結(jié)束語

由于氣象信息系統(tǒng)的損壞主要時原因遭受雷電電磁脈沖的危害。我們應(yīng)該根據(jù)雷電防護區(qū)，隨時注意直擊雷防護，在氣象信息系統(tǒng)里，最好的雷電防護方法就是采取等電位連接、合理布線、屏蔽、安裝多級SPD等措施，如果能將這些措施綜合使用，那么將會有更好的防雷效果。此外，我們要經(jīng)常對氣象信息系統(tǒng)安裝的防雷裝置進行安全檢查，確保它們正常運行，達到保護的效果，并且對于個別重要的、特別的防雷裝置，我們要針對性的維護，如果運到故障，應(yīng)在第一時間進行解決。

參考文獻

[1][英]R.H.GOLDE.李文恩譯.雷電（下卷）[M].北京：水利電力出版社，1983.

[2][美]E.A.雷西.仇鈺譯.電子安全防護手冊[M].北京：科學(xué)普及出版社，1982.

[3]王霽宗.工企電氣設(shè)備及其運行（變、配電部分）[M].北京：水利電力出版社，1983.