淺談地面氣象觀測(cè)場(chǎng)防雷保護(hù)措施

內(nèi)江市防雷中心 鄧滔

關(guān)鍵字：地面氣象觀測(cè)；防雷保護(hù)；相關(guān)措施

鑒于室外自動(dòng)氣象站對(duì)雷電的敏感度，極其容易受到微電子設(shè)備影響的特點(diǎn)，本文特別結(jié)合2013年定西市自動(dòng)氣象站的防雷實(shí)際情況，并根據(jù)筆者自身參與氣象站建設(shè)和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，探討如何做好氣象站的防雷和管理工作，提出自己的意見(jiàn)以供從業(yè)者參考。

1 地面氣象觀測(cè)場(chǎng)防雷存在的不足

觀測(cè)站計(jì)算機(jī)室的位置不合理。觀察處通常必須與觀察表面處于同一水平，因?yàn)橛^測(cè)陽(yáng)光、風(fēng)向之類的觀察設(shè)備對(duì)周圍物體高度都有要求，并且觀察空間的高度也是有限的。因此，大部分觀測(cè)空間位于建筑物的頂部，而機(jī)房大部分位于建筑物的底層，并且處于建筑物內(nèi)部，這與《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB51067-2013）的位置選擇要求不符。

雷電入侵的防治措施不足。大多數(shù)氣象觀測(cè)站都位于山坡或丘陵上，大部分電源線和信號(hào)線直接架空，并且接線處理都不規(guī)范。主集成器、雨量計(jì)、光纖線路等的加強(qiáng)肋線沒(méi)有等地連接，綜合布線雜亂、屏蔽措施不完善；電源線和信號(hào)線傳輸性能不足，安全距離不符合規(guī)定。風(fēng)傳感器信號(hào)線和雪深傳感器信號(hào)線未安裝屏蔽層，對(duì)于某些已屏蔽線路，其金屬屏蔽層也未完全接地；某些設(shè)備可能只與屏蔽層的一端連接，因此只能防止靜電感應(yīng)，而不能防止由于磁場(chǎng)強(qiáng)度變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，不能保證電子信號(hào)的穩(wěn)定性和平滑性。建筑物和建筑物中的金屬門窗也未采取屏蔽或接地措施，站內(nèi)的LAN線僅與PVC管道接觸，而不與屏蔽管道接觸。

現(xiàn)有的設(shè)備措施尚未標(biāo)準(zhǔn)化，又引進(jìn)新的觀測(cè)儀器，如負(fù)氧離子儀、PM2.5和其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等，這些設(shè)備都未采取等電位連接措施。機(jī)房空間中的設(shè)備大多使用M型電位數(shù)字線路，機(jī)柜中僅使用一根長(zhǎng)度為0.6m的電位電纜；電涌保護(hù)器位置不合理；一線電涌保護(hù)器參數(shù)的選擇不符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50256-2015）的要求。計(jì)算機(jī)設(shè)備的末端沒(méi)有電涌保護(hù)器，或者電涌保護(hù)器的參數(shù)不符合規(guī)格。雷擊保護(hù)措施的定期維護(hù)不到位；觀測(cè)站屋頂上的銹跡與設(shè)備焊接點(diǎn)相連，在部分設(shè)備的地線連接處設(shè)備有開(kāi)路或短路現(xiàn)象。

2 地面氣象觀測(cè)場(chǎng)的防雷保護(hù)措施

2.1 選擇性能良好的防雷裝置

由于直接雷擊現(xiàn)象比較普遍，因此通常使用避雷針和電氣開(kāi)關(guān)等措施進(jìn)行保護(hù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，必須根據(jù)實(shí)際情況分析觀察區(qū)域的室外條件并改善觀測(cè)環(huán)境的防雷計(jì)劃。選擇避雷針時(shí)，應(yīng)注意其防護(hù)范圍的科學(xué)計(jì)算，例如，若受保護(hù)設(shè)備的高度等于或大于避雷針高度的2倍時(shí)，則其保護(hù)范圍為高度差與影響因子系數(shù)乘積的1/2，當(dāng)避雷針與設(shè)備的總高度差小于35 m或大于40m時(shí)，其影響因子分別為1.2和5.3。因此如果觀測(cè)站設(shè)備尺寸較小，則可以直接設(shè)置避雷針進(jìn)行避雷，否則應(yīng)根據(jù)觀測(cè)站系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)置避雷針（線路），并提供嚴(yán)格的施工規(guī)劃以增強(qiáng)防雷性能、保證防雷效果。選擇避雷器時(shí)，應(yīng)根據(jù)觀測(cè)站被保護(hù)設(shè)備的性能，運(yùn)行狀態(tài)和隔離措施等，來(lái)確定最佳的避雷器種類。如果配電系統(tǒng)的電壓平均小于1KV，則可使用FD閥限制器；監(jiān)控站可以使用FN型閥限制器，但必須確保其具有與系統(tǒng)有相同的額定電壓。除了將設(shè)備的絕緣強(qiáng)度控制在指定范圍外，還應(yīng)在400 V以下的低壓側(cè)安裝帶氣隙的氧化鋅避雷器，以進(jìn)一步改善縱向效果。

2.2 改進(jìn)線路排布和接地措施

為了減輕閥式避雷器的負(fù)荷并充分利用它的防雷作用，觀測(cè)站應(yīng)采取線路保護(hù)措施。首先是通過(guò)線路整改方案來(lái)抑制避雷器電壓的沖擊，其次是利用雷電的電流沖擊變化來(lái)保護(hù)觀測(cè)站線路，通常將雷電保護(hù)線路與觀測(cè)站進(jìn)站線路的間隔距離設(shè)置為0.3～1km，以有效減少外電流對(duì)觀測(cè)站的影響。

低壓配電線應(yīng)埋入地下并安裝金屬管道，電位端子處應(yīng)連接地線。ESTI級(jí)測(cè)試電涌保護(hù)器應(yīng)安裝在將低壓電源線引入主配電板的位置，脈沖電流LIMP≥11.2kA，電壓保護(hù)等級(jí)≤3.6 kV，配電箱中安裝額定放電電流≥13kA的設(shè)備時(shí)，Ⅱ級(jí)電涌保護(hù)器的保護(hù)等級(jí)應(yīng)≤1.3kV；鑒于計(jì)算機(jī)設(shè)備的末端會(huì)增加插座型電涌保護(hù)器，因此各級(jí)電涌保護(hù)器之間可以進(jìn)行跨極合并。

3 結(jié)語(yǔ)

地面觀測(cè)站的周圍環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，防雷措施的細(xì)節(jié)部分容易被忽視。因此只有采取廣泛而全面的防雷措施，才能有效防止或減少雷擊和雷電磁脈沖對(duì)電氣和電子系統(tǒng)造成的財(cái)產(chǎn)和數(shù)據(jù)損失，以確保觀察設(shè)備的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)的高度準(zhǔn)確。