自動氣象站雷災原因分析與保護措施研究

王斯玉 王家凱 邸秀秀 羅秀明

1.潁上縣氣象局 安徽 潁上 236200;2.阜南縣氣象局 安徽 阜南 236300 3.廣德市氣象局 安徽 廣德 242200

自動氣象站在我國氣象測報工作中發(fā)揮了巨大的作用,取得了良好的使用效果與精確的觀測數(shù)據(jù)。但是其集合了傳感器、采集器、通訊設備、儲存與信息處理等多種電子設備,抗電磁干擾能力與抗沖擊電流能力弱,同時由于觀測站點多建立在空曠地帶,多為雷電高發(fā)區(qū),因此,做好雷電防護工作,是確保自動站正常穩(wěn)定運行的重點工作內(nèi)容。

1 自動氣象站雷電災害成因分析

1.1 自動站設備與場地因素 自動氣象站內(nèi)的多種精密電子設備,極容易遭受雷電感應損壞,同時其內(nèi)部眾多的線纜也是造成雷電感應過電壓與電磁脈沖的重要原因。同時,自動觀測場往往建立在地形高程較高點或者空曠地帶,容易成為雷電放點導體,造成雷電損害。

1.2 避雷設施因素 自動氣象站防雷工作中,設置各種避雷設施,是防護工作的關鍵,但是在部分站點中,仍然存在很多問題,比如缺少避雷帶與網(wǎng)格,在遭遇雷擊中不能起到電流引導作用;風傳感器在安裝中,與避雷針存在共同使用鐵塔的問題;業(yè)務室未安裝合格的浪涌保護器等。這些情況已經(jīng)成為引發(fā)雷災的重要因素,需要引起充分重視。此外,在站點設計工作中,因為成本等因素的考慮,往往存在避雷針保護范圍過小的問題,使避雷針無法達到真正的保護作用。

1.3 線纜屏蔽措施問題 垂直信號線路方面,觀測鐵塔上的信號傳輸電纜直接暴露在頂端,接閃桿雖然可以保護各類傳感器設備,但是裸露線纜會在電磁波脈沖作用下產(chǎn)生過電壓事故,此外,鐵塔頂端金屬框架本身也是產(chǎn)生感應過電壓的重要誘因之一。水平線纜方面,很多自動氣象站使用金屬線槽與連接件進行安裝工作,沒有采取有效的接地措施,無法分流雷擊電流,在發(fā)生閃擊時,會形成耦合造成事故。此外,不同性質的線纜安裝在同一個線槽導致的靜電感應對設備及數(shù)據(jù)信號也易產(chǎn)生影響。

1.4 地電位與浪涌電壓問題 自動氣象站觀測站點與辦公樓地網(wǎng)一般是斷開的,但是辦公樓接閃桿會把雷擊下產(chǎn)生的局部高電位導入接地體中,造成較高的地電位,形成耦合高電壓,反向影響自動氣象觀測站點。此外,自動站內(nèi)的電子設備會被雷擊時的過電壓損壞,因此,必須安裝合格的浪涌保護器,配電設備要接地處理同時帶絕緣套穿孔進入站室。

1.5 關于避雷設備及浪涌保護器 避雷是指通過一定的方法措施,躲避因為雷電而產(chǎn)生的對人體、建筑等的危害。雷電是一種自然放電現(xiàn)象。雷擊是自然災害,不僅會造成設備、房屋設施的損壞,而且可能引起火災、爆炸,甚至還可能傷害人、畜等。避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷器都是經(jīng)常采用的避雷裝置。一套完整的避裝置包括接閃器、引下線和接地裝置。上述的針、線、網(wǎng)、帶都只是接閃器,而避雷器是一種專門的避雷裝置;

浪涌保護器,也叫防雷器,是一種為各種電子設備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護的電子裝置。當電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時,浪涌保護器能在極短的時間內(nèi)導通分流,從而避免浪涌對回路中其他設備的損害。

浪涌保護器,適用于交流50/60HZ,額定電壓220V/380V的供電系統(tǒng)中,對間接雷電和直接雷電影響或其他瞬時過壓的電涌進行保護,適用于家庭住宅、第三產(chǎn)業(yè)以及工業(yè)領域電涌保護的要求。

2 自動氣象站雷電災害防護措施

2.1 完善避雷設施 自動氣象站是氣象觀測工作中的關鍵設備,應針對雷電多途徑入侵的特征,建設綜合一體化避雷設施體系。如接閃桿、信號線的正確安裝與設置,風傳感器、避雷針與浪涌電壓保護器的安裝等。對其中容易發(fā)生雷擊的部分,如電源系統(tǒng),加強采取多層防護與隔離措施,如加裝合格且適當?shù)睦擞勘Ｗo器等。

2.2 正確接地防護 為了更好的提高自動氣象站的防雷工作,要正確的進行接地防護工作。首先觀測場防雷盡量安裝獨立的避雷針,盡量和風塔分開設置,接地后的下引線也盡量遠離觀測場,線纜不夠時,線纜與接地線要成直角;防雷接地后,可以把雷擊電流有效的導入接地防護范圍內(nèi),確保自動站的穩(wěn)定運營;不同性質的線纜要再安裝線查明其性質,如信號線、12伏特電線、市電線等,按照不同性質的線纜分開安裝在不同的線槽內(nèi),防止電感效應干擾;接地網(wǎng)要合理設置,遵循相關技術規(guī)范要求,沿著電纜走向進行安裝,采集器上的靜電線也必須進行接地,實現(xiàn)設備與線纜全覆蓋,構成完整的防雷體系。

2.3 合理開展觀測 在可能發(fā)生雷災的極端氣象環(huán)境下,觀測人員要合理分工、通力合作,完成測報任務的同時,做好雷災防御工作,合理處置雷電波入侵問題,防止引雷效應的發(fā)生,總結經(jīng)驗、完善措施、編制方案,運用先進技術,嚴格管理,充分發(fā)揮各類防雷設施與接地基礎設施的作用。由于不同站點所處的環(huán)境差異性大,因此,在這個過程中,應一切從實際出發(fā),遵循因地制宜的原則,在確保防雷安全的基礎上開展各項氣象觀測工作。

3 結語

鑒于雷災防護工作在自動氣象站中的重要性,應完善各類防護措施,健全管理機制,對雷災事故,詳細分析其發(fā)生規(guī)律,因地制宜的將技術措施與管理方法應用在實際工作中,以預防為主,防患于未然,為自動氣象站的安全穩(wěn)定運行提供保障。