氣象信息系統(tǒng)雷電防護(hù)常見問題的解決方法

王文韜

（黑龍江省黑河市氣象局，黑龍江 黑河 164300）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)逐漸進(jìn)入電子時(shí)代，現(xiàn)代建筑物內(nèi)部設(shè)有通信設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、高速計(jì)算機(jī)等多種電子信息系統(tǒng)，尤其是氣象信息系統(tǒng)配置中心，這些電子設(shè)備的基本特性高聚集性和敏感性，工作電壓低。因此，必須采取適當(dāng)?shù)姆览状胧﹣泶_保這些信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行和運(yùn)行。

一、閃電特征及入侵途徑

雷擊發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的閃電沖擊電流，并伴隨產(chǎn)生巨大的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，對(duì)建（構(gòu)）筑物造成直接損毀，并可通過雷電波的形式對(duì)用電設(shè)備等造成重大危害。

（一）直擊雷

直擊雷是雷電擊穿空氣，直接對(duì)物體放電的雷電現(xiàn)象。雷電很高的沖擊電壓波會(huì)使設(shè)備絕緣受到破壞；沖擊電流的電動(dòng)力作用，使被擊物體炸裂；沖擊電流物體溫度升高會(huì)引起熔斷炸裂和沖擊熔斷破壞。直擊雷防護(hù)通常都是采用接閃桿、接閃帶、接閃網(wǎng)或金屬物件作為接閃器，通過引雷原理，通過引下線及接地裝置的共同作用，將雷電流引入大地。

（二）閃電感應(yīng)

雷電在接近建（構(gòu)）筑物附近發(fā)生并未直接擊中建（構(gòu)）筑物，但建（構(gòu)）筑物內(nèi)的電氣、電子設(shè)備產(chǎn)生損壞的現(xiàn)象稱為閃電感應(yīng)，閃電感應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生的原理不同，分為雷電靜電感應(yīng)和雷電電磁感應(yīng)。雷電靜電感應(yīng)是在帶電積云接近地面時(shí)，雷電先導(dǎo)在附近的金屬導(dǎo)體上感應(yīng)出與空中電荷極性同級(jí)性的電荷，從而在金屬導(dǎo)體與雷云之間以及金屬導(dǎo)體自身產(chǎn)生很高的靜電電壓（感應(yīng)電壓），會(huì)造成建筑物內(nèi)的導(dǎo)線、接地不良的外露可導(dǎo)電部分、外部可導(dǎo)電部分等金屬物和承壓水平低設(shè)備放電。另外，雷電電磁感應(yīng)是由于雷電流迅速變化在其周圍空間產(chǎn)生瞬變的強(qiáng)電磁場(chǎng)，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢(shì)，從而容易引起電擊、火災(zāi)、爆炸，造成重大危害。

二、氣象信息系統(tǒng)雷電防護(hù)的現(xiàn)狀分析

根據(jù)地面氣象觀測(cè)規(guī)定的要求，地面氣象觀測(cè)場(chǎng)所大部分是可反映周邊地區(qū)氣候特征的區(qū)域，觀測(cè)周圍區(qū)域可以是平坦開放的，代表周圍地形，觀測(cè)區(qū)域附近沒有出現(xiàn)更高的建筑物或種植高桿植物，觀測(cè)視野應(yīng)該更開闊。觀測(cè)站的場(chǎng)地特征在一定程度上提高了閃電造成的損害概率。氣象廳按照氣象觀測(cè)要求實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)和施工，但是建設(shè)初期的防雷限制，氣候變化和防雷設(shè)施老化等客觀原因?qū)е職庀笈_(tái)房間的防雷能力下降，許多氣象站的設(shè)備和設(shè)備因雷擊而受到更嚴(yán)重的損害。氣象信息系統(tǒng)運(yùn)行中存在普遍問題，例如基本防雷工程施工的不到位，室內(nèi)未安裝SPD或未安裝在原位、風(fēng)光傳感器和風(fēng)塔避雷針、接近線安裝不正確、觀測(cè)站唐直線等電位連接不標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)場(chǎng)面飛艇等。另外，有些站沒有單獨(dú)安裝避雷針，分流網(wǎng)絡(luò)不夠合理，自動(dòng)氣象站設(shè)備遭到閃電嚴(yán)重破壞。

三、氣象信息系統(tǒng)雷電防護(hù)常見問題的應(yīng)對(duì)策略

依據(jù)智能化系統(tǒng)的集成特點(diǎn)，使用性質(zhì)和重要性、遭受雷擊的后果、發(fā)生雷擊的概率等，對(duì)氣象信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行劃分。

（一）天線系統(tǒng)的雷電防護(hù)策略

安裝天線系統(tǒng)是一個(gè)防雷電的常見方法，在居民日常生活中也較為常用。針對(duì)天線安裝位置不同，大致有三種安裝方法：一是天線安裝在屋面或者屋頂，那么雷電防護(hù)基地裝置則與其連接，并保證連接點(diǎn)至少有兩個(gè)；二是天線需要延伸到避雷帶與避雷針的保護(hù)范圍之外的話，則需要工作人員重新安置一個(gè)避雷針，同時(shí)要確保這個(gè)裝置避雷的有效性；三是若觀測(cè)系統(tǒng)要求天線要連接到戶內(nèi)，那就要在室內(nèi)安裝上述提到的SPD裝置，防止雷電損壞氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備。

（二）纜線等防雷策略

我國(guó)現(xiàn)在的氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備大多是電子設(shè)備，這就需要用到大量的電，用于傳輸電的電纜、電線等設(shè)備也很多，且很多都會(huì)暴露在室外，這些設(shè)備如果不妥善保護(hù)就非常容易受到雷擊。因此，對(duì)于戶外的電纜電線等，首先要在這些接線裝置的外殼上安裝電纜鋼管套?；蛘呓o暴露在外面的電纜的轉(zhuǎn)換裝置上裝SPD設(shè)備。同時(shí)，根據(jù)大量的事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大約30%的事故都是因埋地線纜而導(dǎo)致雷擊，而這些電纜還會(huì)導(dǎo)電，容易將電直接導(dǎo)入室內(nèi)，從而引起與電纜連接的裝置設(shè)備的損壞，甚至還可能發(fā)生危險(xiǎn)。對(duì)此，可以選擇采用線纜串崗管理埋地敷設(shè)與屏蔽層線纜從而避免這類情況的發(fā)生。而在針對(duì)埋地線纜的實(shí)際操作中，在理論上給電纜進(jìn)行全套金屬管的設(shè)施較難實(shí)現(xiàn)，于是就要保證至少在設(shè)備的前端套上金屬管，同時(shí)埋地的深度至少要保證有15米，在每個(gè)纜線的連接處都要做好防電措施。

（三）弱電系統(tǒng)雷電防護(hù)策略

防電的措施要同時(shí)考慮弱電系統(tǒng)和強(qiáng)電系統(tǒng)。針對(duì)弱電的特點(diǎn)，可以采取相關(guān)的技術(shù)解決雷電電壓容易進(jìn)入通道的問題。常見的方法就是屏蔽網(wǎng)絡(luò)或者定期的壓接地網(wǎng)絡(luò)。此外，在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，氣象信號(hào)傳輸系統(tǒng)和電源系統(tǒng)非常容易受到雷擊損壞，而且損壞程度一般較為嚴(yán)重。因此在弱電系統(tǒng)的雷電防護(hù)策略中，更要考慮整體，在防護(hù)時(shí)要將可能涉及的地方全都覆蓋一遍，減少環(huán)節(jié)上的疏漏，避免導(dǎo)致防護(hù)沒有效果。當(dāng)然，防護(hù)也要盡可能提高效率，既節(jié)約成本，又提高安全性。

結(jié)束語(yǔ)

氣象信息系統(tǒng)對(duì)人民群眾的生活非常重要，及時(shí)準(zhǔn)確的氣象預(yù)報(bào)可以避免天氣對(duì)人民生活造成影響、給農(nóng)作物帶來傷害。但氣象信息系統(tǒng)常常遭受雷電襲擊。因此，大部分氣象工作站都會(huì)進(jìn)行雷電防護(hù)工作。因?yàn)橐恍┮蛩兀纂姺雷o(hù)工作常出現(xiàn)一些問題使工作效率降低，導(dǎo)致氣象信息系統(tǒng)仍受到雷電攻擊。解決雷電防護(hù)出現(xiàn)的一些問題，才能保證氣象信息系統(tǒng)的正常工作。