淺議自動氣象站雷電防護設計

于紅嶺

（大廠縣氣象局，河北 大廠 065300）

淺議自動氣象站雷電防護設計

于紅嶺

（大廠縣氣象局，河北 大廠 065300）

隨著自動氣象站的增多，防雷防護也成了一項非常重要的工作。文章分析了自動氣象站中雷電的形成、入侵途徑以及對氣象站的危害等幾個方面，在此基礎上對防雷技術在自動氣象站中的應用進行了探討，并提出了一些可行的方法。

自動氣象站；雷電防護；設計

隨著我國氣象的發展，自動氣象站正在被廣泛地應用，由于受到自身條件的限制，很多自動氣象站一般都裸露在室外，這給自動氣象站的維護帶來了一定的難度，特別是經常出現的雷擊現象，給氣象部門造成了很大的經濟損失和數據損失。這就需要我們加強現代防雷技術的應用，改善自動氣象站設備運行環境，提高自動氣象站運行的穩定性和安全性。

1 雷電入侵

1.1 雷電入侵途徑

雷電對自動氣象站的破壞主要體現對氣象站的設備損壞上，這種破壞主要通過傳導耦合和輻射耦合這兩種方式，除此之外，還會通過其他的方式對自動氣象站進行破壞。主要體現在通過供電線路的侵入，這種入侵主要是裸露在外面的電線受到雷擊后出現的破壞現象。雷雨天雷電會電擊到建筑物和高建筑，然后電流會通過這些物體傳遞給大地，在通過電路中的零線、保護地線和布線中的接地線，以脈沖波的形式侵入室內，使設備損壞。還有一種形式主要是通過通信線路的入侵，這種入侵主要是雷擊中建筑后，很多處于戶外的設備，如傳感器、采集器，這些設備很容易造成失效或者毀壞。

1.2 雷擊的危害

雷電是眾多大氣現象中的一種，每一次雷閃釋放的能量可高達數百兆焦耳。強大的雷電流可使放電通道中瞬時溫度升高到6 000～10 000 ℃，其產生的熱效應、機械效應和電效應，具有極大的破壞性，會致死人命、摧毀房屋建筑。雷擊對自動氣象站的破壞是非常大的，這種破壞不僅僅是設備的損壞，還可以通過其他的途徑對自動氣象站進行更大的破壞，氣象站的傳感器、采集器和主控危機也會遭受到雷擊的襲擊而出現破壞。雷擊電磁脈沖從電源供電線路和通信線路入侵自動氣象站，造成自動氣象站的損害概率較大。自動站安裝在空曠處，從傳感器到采集器，再到計算機，傳輸線有一段距離，而且數據傳輸線與電源線、接地線等是處在幾乎相同的電磁環境，相互之間存在一定影響，數據傳輸線很難做到電磁屏蔽。這就容易造成雷電通過磁場耦合、電場耦合、電阻耦合等以傳導和輻射方式對自動氣象站設備構成侵害。

2 現代防雷技術的應用

由于雷電的不確定性，并且雷電無孔不入，對現代自動氣象站的影響是非常大的，我們可以通過現代防雷技術來減少雷電的破壞，現代防雷的技術原則強調全方位防護、綜合治理、層層設防，全方位地堵截雷電的入侵，主要是通過以下幾個方面：

（1）躲。主要是指在雷電來臨之前盡量躲開雷電的襲擊。這就是需要自動氣象站在雷電發生之前盡量把一些帶電的設備關閉，切斷電源，使雷電不能進入用電設備等。

（2）搭接或等電位聯結。在自動氣象站內將各種金屬導電部分以適合的方式互相連接，讓設備的電位相等或相近，從而消除或減少其間的電位差，電位差會引起設備的破壞。這就需把防雷地線、電源地線、信號線地線及埋在地下的金屬管道進行連接。

（3）引導。通過一些特殊的地線把雷電引導到地下，從而避免對設備的破壞。

（4）浪涌保護。浪涌保護是對設備最后的一道防護墻，它主要是防止雷電波從信號線、電源線入侵自動氣象站室內造成各設備的損壞。在進入區域自動站的信號線、電源線上加裝相應的浪涌保護器。

（5）屏蔽。從自動站外線纜、設備的布設情況來看，應將計算機、采集器等設備的金屬外殼有效接地，使其發揮一定的屏蔽作用。信號線、電源線采用屏蔽電纜或穿金屬管屏蔽，而且需要信號線、電源線的屏蔽層沿線路多點接地或至少應在線路的首末兩端接地，放置設備的建筑物房間應將房間的混凝土墻中的結構鋼筋及門窗的金屬框、防護欄進行有效電氣連接而構成完整的屏蔽籠。

3 改進措施

有些農村的自動氣象站在防雷及布局上存在一定的弊端，我們可以通過以下幾個方法來進行改進：①傳感器的線纜部分可以通過穿鐵管來加以屏蔽，同時把鐵管兩端都深埋進地里。②按照相應的規范要求來對直接架空入室的站點，做好電源線防雷電波侵入的措施。在做地網時可以對焊接點進行特殊的處理，例如通過防銹和防腐處理，在避雷針等比較集中的專用配電系統和弱電設施等設備之間應盡量分開接入地網，入室的金屬鋼管和防雷裝置相連。③防浪涌保護器的使用，在室內的插座盡量用具有防浪涌功能的插座，作為雷擊防護的最后一道防線，可以對設備進行必要的保護。④按照相關規定，把信息系統所在的建筑進行分區保護，這樣層層保護的結果就是讓自動氣象站能夠更安全的工作，防止雷擊的發生。

1 黃競雪.淺議高電阻率地區的降阻措施［A］.第三屆浙江中西

部科技論壇論文集（第二卷：氣象分卷）［C］，2006

2 關屹瀛.自動氣象站雷電防護初探［J］.黑龍江氣象，2003（02）

3 李文選.雷電及其災害的預防［J］.現代農業科技，2009（02）

4 宋 強、李祥超、張 梅、杜志航.自動氣象站雷電過電壓的防護措施［J］.科技創新導報，2009（30）

Discusses the Automatic Weather Station Thunder and Lightning Protection Design

Yu Hongling

Along with automatic weather station’s increase, the anti－radar protection has also become a very important work.The article has analyzed in automatic weather station the thunder and lightning formation, the invasion way as well as to the weather station the harm and so on several aspects, based on this has carried on the discussion to the anti－radar technology in the automatic weather station application, and proposed some feasible methods.

automatic weather station; thunder and lightning protection; design

P415.12

A

1000－8136（2011）06－0027－02