新型自動氣象站雷電災害及防護

摘 要：隨著科學技術的快速發(fā)展，新型自動氣象站的應用范圍越來越廣。它不僅能夠減少氣象工作人員的工作量，而且更能提高氣象工作的準確率保證及時性。但新型自動氣象站也存在一定的弱勢，在運行過程中使用的弱點設備容易受到雷電襲擊，損壞電子設備，甚至會使氣象站無法正常運行，威脅觀察質量。因而做好防護工作是非常重要的。本文主要論述了新型自動氣象站受到雷電災害的原因，以及防護措施。

關鍵詞：新型自動氣象站;雷電災害;防護

新型自動氣象站是一類對氣象數(shù)據(jù)進行自動觀察和存儲的設備，在目前各級氣象部門中應用范圍較為廣泛。新型自動氣象站的主要組成部分有：傳感器、計算機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳輸電纜以及供電系統(tǒng)等等，且大部分的地點都在山頂或較為寬曠的地帶。由于這些地區(qū)的雷電活動較為頻繁，而且受電子系統(tǒng)集成和耐壓水平的影響，容易受到雷電損壞，會給整個氣象觀測帶來嚴重的損失。

一、雷電災害入侵的途徑

1.對自動鐵塔產生襲擊，由此將產生較高的電位以導線波的形式進入處理系統(tǒng)，對內部觀測設備產生一定的損害。設備一旦受到破壞會導致電路的損壞，甚至導致觀測數(shù)據(jù)的丟失，產生較大的影響。

2.當雷電擊中氣象臺附近的建筑物時，在電磁感應和靜電感應下會產生較大的過電壓，對新型設備造成破壞。過電壓會沿著線路進入值班室，從而破壞傳感器，出現(xiàn)氣象觀測系統(tǒng)的癱瘓。

3.當新型自動氣象站受到雷擊時，附近的電壓會有所增加，產生的高電壓會沿接地線進入電路中，產生強大的電流，導致元件的燒毀。

二、新型自動氣象站雷電災害的原因

1.室內采集器和計算機安裝問題。在新型自動氣象站實際工作的過程中，電子設備受到雷擊的風險較大。主要由于電子設備在運行的過程中，需要電源線，而雷電中的雷電流則可以通過這些電源線進行到室內。即便室內有接地的系統(tǒng)，但不同設備受到雷擊后產生的電壓不同，因而產生了較大的電壓差，影響了設備的安全。如果室內的采集器遭受到雷擊損害，對新型自動氣象站的運行也將產生一定的影響。

2.線路屏蔽措施不完善。新型自動氣象站的觀察電子設備都有金屬的外殼，為了防止雷電的襲擊，線路多為通過金屬管道進行直接的埋地。在防雷的區(qū)域，應盡量保證電纜兩端的點位相等。但在實際的操作過程中，由于工作人員的不規(guī)范行為，會出現(xiàn)電纜屏蔽層帶不接地或者僅一端接地的現(xiàn)象存在。因而會引起磁場強度發(fā)生變化，引發(fā)雷電。還有如果在氣象站中電源或者通訊設備沒有安裝避雷器，在受到雷擊的過程中，新型自動氣象站的電路會受到直接的影響，使得雷電的危害程度增加。

3.風傳感器和避雷針混合安裝。在新型自動氣象站中觀測的最高點是風塔，主要用來承載傳感器并且發(fā)揮避雷接閃器的效果。根據(jù)防雷的規(guī)范不難看出，如果不安裝獨立的避雷針對接地裝置和建筑物的影響較大，且各裝置間的距離應大于等于三米。同時，還應該保障風塔和避雷針間的距離，從而降低雷擊的損害。因為，避雷針內會產生電位差以及雷電時間的差異，對風感系統(tǒng)有一定的破壞作用。

4.風桿布線不規(guī)范。部分新型自動氣象站在設計風向和風速的信號線時除了考慮了美觀的問題，將風桿上的避雷針和引下線與金屬管并行。這在操作上是不符合規(guī)范的，因為，風向中的風速信號用的是屏蔽的電線，很難在雷擊接閃后完全屏蔽掉電磁脈沖。風向信號線上的感應電壓電大，會影響采集器的工作，導致采集數(shù)據(jù)的中斷。

三、新型自動氣象站雷電災害的防護措施

1.設置避雷針。為有效的防治新型自動氣象站受到電擊的影響，應該設置避雷針，并且應該同周圍的建筑物保持合理的距離。這樣不僅使得避雷針接閃明顯的減少，而且對雷電的襲擊有一定的保護作用，使得觀察設備不必受到雷電的危害。在安裝避雷針的時候，應該注意觀察場地的邊緣是否在避雷針的保護范圍之內，如果沒有再設置避雷針，防止設備受到雷電的襲擊。同時，應該對新型自動氣象站進行分等級的保護，合理的安排避雷針的位置，對避雷針的高度進行科學的判斷，保障保護范圍。

2.做好接地處理。對于防雷的保護工作做好接地的處理是最為基礎的，良好的接地網(wǎng)會防止雷電。在進行接地網(wǎng)的設計過程中，應該保證電阻和觀察設備必須相符，同時還應考慮接地面積以及材料等其他因素的影響。新型自動氣象站的觀察現(xiàn)場和工作人員的值班室都影響設置接地系統(tǒng)，保證兩地之間不出現(xiàn)電位差。防止因為電位差對觀察設備造成的傷害，同時，還應該注意觀測現(xiàn)場和值班室接地系統(tǒng)的聯(lián)通，保證接地的電阻值。

3.做好等電位的連接。對于避雷針和金屬管要進行等電位的連接，要除去固定的避雷針和金屬管件的絕緣材料，來確定電氣的貫通。防止避雷針的電流對風向風速傳感器進行反擊，保證氣象觀測工作的順利。

4.安裝浪涌保護器。由于雷電會產生大量的電壓，所以有效做到防雷措施應該選擇更加多的防護措施。新型自動氣象站中提供的方式都是TT制式。可以將浪涌保護器安裝在總配電器和自動機房的入線端。同時，保障兩級保護器間的距離，并分為一級和二級防護。做好機房內設備殼和保護器的接地工作，并且保障等電位的鏈接。對于所有的接地線都應該使用同一組的裝置，并串聯(lián)在接地裝置的前端。

5.設置引下線與信號線。在新型自動氣象站中所有的信號都是在金屬管，或者在金屬屏蔽層中的PVC套管中。金屬管和PVC管中要有準確的接地裝置，在安裝避雷針引線和電源線的過程中，應該注意分管的穿射。在降低引線受雷擊情況的同時，保障了設備的安全。

四、結語

新型自動氣象站雖然根據(jù)原有的自動氣象站有所改變，采取了一些保護措施，但仍有一定的安全隱患存在。新型自動氣象站的防雷仍是一個復雜的過程，需要各種技術的綜合處理。根據(jù)自身氣象站的特點和工作的特點，分析災害造成的原因，有效的提高防雷技術。通過設置避雷針、做好接地處理、做好等電位的連接、安裝浪涌保護器、設置引下線與信號線等方式保證新型自動氣象站的正常運行。

參考文獻：

[1]吳孫發(fā)，鄭國強，葉囯富.新型自動氣象站雷電災害的原因分析及雷電防護[J].農村實用技術，2019（03）：34-35.

[2]鐘博，吳春英，蔣婷婷，劉東博.大連市長興島經濟區(qū)氣象自動站防雷探討[J].農業(yè)技術與裝備，2017（11）：22-25.

作者簡介：張雨曦（1991-05-14）女，漢族，河北省冀州市人，本科，助理工程師，從事出納工作。