廣東省清遠市氣象站綜合防雷方案

摘 要:由于雷電出現的隨機性和破壞性，因此雷電給氣象站的正常觀測帶來巨大的影響，本文就廣東省清遠氣象觀測站的實際情況為例，提出該氣象站、自動測風儀綜合防雷設計思想和方案，提高對雷災防御的綜合能力，減小雷電對氣象觀測站的影響和損失。

關鍵詞:雷電氣象站綜合設計方案

中圖分類號:P415.1文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(c)-0131-01

1 前言

廣東省清遠氣象站位于半環北路獨立山頭上。地處空曠且附近沒有更高的建筑物，站內有大量的觀測儀器設備，計算機設備，該站的設備經常受到雷電的破壞。根據當地氣象局的資料顯示，平均雷暴日為九十天，屬強雷區。雷電是發生在大氣中的一種自然災害，雷電防護是人類改造自然、征服自然的一門學科。由于雷電出現的隨機性和危險性，人們對它的理解和防護還不夠，因此雷電給生命和財產帶來巨大的損失。特別當人類社會進入電子信息時代后，雷災出現的特點與以往有極大的不同，雷電災害對各種類型建筑均有不同的后果。

2 清遠氣象站雷電入侵分析

首先，從防雷的角度來看，只要是大地上的建筑物(包括大地表面)、突出物(清遠氣象站等在山頂上)都有遭受雷擊的可能性，極容易成為雷擊的主要目標。如果在附近工作、活動時，當有雷電發生并擊中建筑物、設備，通常會產生光能(閃電)、聲能(雷聲)、熱能(雷擊擊中導體時產生的熱效應)和電磁感應等現象(雷擊時產生的雷擊電磁脈沖)，容易對建筑物和人造成損害，這我們習慣把這種雷擊叫直擊雷。

其次，對周圍設備影響最大的是電磁脈沖引起的電磁感應現象。建(構)筑物一旦遭受雷擊，伴隨著雷擊產生的雷擊電磁脈沖能使數公里范圍內的金屬物體處在過電壓的危險之中。同時，大約50%的雷電流將沿著建(構)筑物頂部避雷針——引下線通路直接泄放入地，剩余50%的雷電流則會沿著與建(構)筑物相關聯的各種服務性管線入侵。頻率成分非常復雜的雷電流快速通過引下線時會在周圍感應出極強的電磁場。

3 清遠氣象站綜合防雷設計方案

3.1 直擊雷解決方法

3.1.1 防雷等級劃分

清遠市年平均雷暴日多達90多天，屬于強雷區。清遠市氣象站屬于國家基本站。根據自動氣象站場室防雷技術規范(QX30-2004)第6.1、6.2條:地處平均雷暴日大于30d/a(d/a:天/年)的國家基本站或者地處平均雷暴日大于80d/a的一般氣象站，其防雷等級應劃分為一級。

3.1.2 直擊雷防護設計方案

觀測場內設置有風標塔兩座，本著技術經濟合理的原則，同時參考規范的要求，采用在風標塔上設置避雷針的方法進行直擊雷防護。

在風標塔的頂部水平距離0.5m的位置設置避雷針，避雷針通過絕緣桿固定于風標塔上;避雷針采用直徑20mm的不銹鋼，長度為2m。避雷針總體高度為13m。避雷針引下線采用90平方毫米的多芯屏蔽電纜沿風標塔引下;在風標塔下面設置小型地網一組，并與觀測場地網連接起來。材料選用5×50×50熱鍍鋅角鐵和4×40熱鍍鋅扁鋼。角鐵長度視具體施工難度定，選用1.5～2.5m。

3.2 接地與屏蔽

3.2.1 接地

辦公樓的電源防雷器接地，與配電箱的地線相連即可。機房內網絡交換機防雷器接地，可在防靜電地板下面安裝一個等電位連接箱，通過連接箱將網絡交換機接地線和防雷接地線連接，型號是REP-GND，數量1。

觀測場接地:觀測場均設置有地網系統，風速、風向儀前端避雷器的接地與金屬塔可靠電氣連通，其它各處避雷器與地網可靠連通。

3.2.2 屏蔽

將自動氣象站、自動測風儀所有的信號線路均套金屬管(鍍鋅金屬槽)埋地敷設。觀測場采集器至機房的信號總線路兩端應與各自的地網可靠連通，進行等電位連接。將設備的金屬外殼、信號線路的金屬屏蔽層均進行接地處理。

3.3 電源線路感應雷防護設計方案

為了達到更好的保護效果，電源線路的過電壓保護采用四級保護，在總配電箱、樓層配電箱、機房的UPS配電箱以及敏感設備前端分別加裝合適的SPD。

3.3.1 總配電箱

在總配電房電箱安裝一個通流量100KA的電源一級防雷器，見圖4，型號是REP-XEL385B25，產品特點雷電沖擊電流Iimp(10/350μs)為25kA，In:100kA(8/20)，限制電壓Up≤3kV(In)，雷電通流量大，適合強雷暴區環境惡劣的地方作為電源第一級防護使用。數量:1套。

3.3.2 樓層配電箱

在一樓、二樓和三樓樓層配電箱安裝三相電源防雷模塊，型號是REP-D386。作為電源的第二級防雷。產品特點:內置熔斷器，并聯安裝，通流容量20kA(8/20)，響應時間≤25ns，限制電壓Up≤2kV。數量:3套。

3.3.3 UPS配電箱

在一樓機房的UPS配電箱安裝單相電源防雷模塊，型號是REP-D316，作為電源的第三級防雷。產品特點:內置熔斷器，并聯安裝，通流容量20kA(8/20)，響應時間≤25ns，限制電壓Up≤1.5kV。數量:1套。

3.3.4 交換機前端

機房網絡交換機的電源前端安裝防雷插座，型號:REP-D220CK，作為電腦電源的精細防護。產品特點:單相插座，串聯安裝，通流容量10KA(8/20)，響應時間≤25ns，限制電壓Up≤1kV。數量:1套。

3.3.5 自動氣象站前端

自動氣象站的電源前端安裝防雷插座，型號:REP-D220CK，作為自動氣象站電源的精細防護。產品特點:單相插座，串聯安裝，通流容量10kA(8/20)，響應時間≤25ns，限制電壓Up≤1kV。數量:1套。

4 總結

清遠氣象站的防雷工程是一個系統工程，各種防雷措施必須合理運用，綜合考慮，精心施工，經過兩年的考驗取得明顯的好效果。因此，防雷工程應在氣象觀測站的設計時就要充分考慮。否則，在臺站完成后，甚至發生雷擊事故后再考慮防雷的問題，這樣不但會造成防雷工程的費用增大，而且受條件限制，防雷設施難以達到理想的效果。

參考文獻

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[2]《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004.

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