建德自動氣象站防雷初探

摘要：隨著現代氣象業務體系的建設，對觀測數據的準確性、時效性等要求越來越高，自動氣象站已在氣象部門業務系統中廣泛應用。但由于自動氣象站有大量電子設備、微電子裝置，且對探測環境要求較高，一般安裝在野外，地勢孤立、四周相對開闊的位置。從而增加了雷擊概率和風險，影響了氣象業務的正常運行。本文根據建德市自動氣象站建設、維護，結合近年來運行情況及現狀，運用防雷相關理論，對自動氣象站容易遭受雷擊的原因和途徑進行分析，提出了自動氣象站的雷電防護及維護措施。

1、雷擊原因分析

1.1直擊雷

目前，自動氣象站的防雷由安裝在風桿上的避雷針承擔。其上部的避雷針直接用金屬構造件固定在風桿上，避雷針與風桿之間沒有絕緣體；避雷針引下線使用的是普通多股銅絞線，并且與風向風速信號電纜同時穿入風桿的金屬管、在風桿內并排引下（部分信號電纜與引下線存在著纏繞現象），如圖1所示。每當測站出現雷雨天氣，風桿頂端的避雷針接引來自天空的雷電后，引下線在向大地釋放電時產生強大的感應電場。由于避雷針引下線與風向風速信號電纜同在風桿金屬管內，風向風速信號電纜因此被感應產生感應電動勢，并隨信號電纜進入外轉接盒和采集器，將采集器或（和）外轉接盒乃至業務終端擊壞，造成自動氣象站癱瘓或使氣象要素值出現異常。

1.2感應雷

因自動站設備由金屬制造，一旦遭到雷擊，強電流就會經由這些金屬設備電纜，電磁藕合到設備，造成傳感器損壞;同時也會傳至采集器或計較機上，造成設備損壞，直接影響到數據的采集，造成觀測項目缺測。

2、具體防護措施

2.1直擊雷防護

按照《氣象臺(站)防雷技術規范》（qx4-200）要求，觀測場所有儀器設備均應在直擊雷有效防護范圍內。自動站配備的電接風桿避雷引下線應與電接風信號線隔離（信號線走管內，引下線走管外）。觀測場風桿宜采用金屬管作支撐體，避雷針通過絕緣桿固定于風桿上，水平絕緣距離不應小于500mm；避雷針引下線應沿風桿上端拉線入地，該拉線應通過絕緣等級為35kV（1.2/50μs）的拉線絕緣子與風桿絕緣，引下線宜采用屏蔽電纜。若風桿無拉線，引下線可沿風桿外表固定入地。觀測場內所有金屬儀器均要采取接地。同時采集器、計較機機殼也要精采接地，計較機與網線之間的毗連要加裝SPD防雷器;此外，值班室的供電系統也要加裝三級防雷器，以免雷電從電源線進入，損壞設備。

2.2感應雷防護

2.2.1電源防護

電源要求為TN-S制式，如果為TN-C制式則應改制成TN-C-S制式。

2.2.2信號防護

數據采集器前端安裝復合信號避雷器，如有modem應前端應加裝電話避雷器，在計算機RS232口前端加裝串口信號避雷器。有無線發射或接收系統的應在饋線設備端加裝天饋避雷器。

2.3觀測場地網

在觀測場內（也可與觀測場內電纜鋪設同步進行），用4×30毫米鍍鋅鋼帶（或直徑為10毫米的圓鋼）作成目型水平接地極（如附圖），垂直接地體用長2.5（或1.5）米，直徑為50毫米壁厚不小于3.5毫米的鍍鋅鋼管或50毫米×50毫米×5毫米鍍鋅角鐵按附圖位置打入地下位置見附圖，并與水平接地極可靠焊接，焊接長度為扁鋼寬邊的2倍，圓鋼直徑的6~8倍。地網阻值應小于4歐姆（如附圖），如果達不到要求，可做放射形延長接地體，延長接地體一般不超過10~30米。地網在觀測場內每個儀器旁留出接地端子。地網至少有6點與觀測場圍欄（金屬）可靠焊接。

2.4屏蔽工程

為了更好防止地波干擾，有條件的，建議室外電纜最好穿鍍鋅鐵管或金屬線槽屏蔽，鐵管或線槽每隔6米用鋼帶橫向焊接，鐵管或線槽的拐角處應用鐵皮包裹擰緊，使鋼管或線槽成電器一體。若電纜地埋，則應間隔6米做一電纜井，便于穿線，井內電纜接頭平時應用鐵皮將管線包裹擰緊，以防地電波干擾或鼠刻。電源線在入戶前必須用鍍鋅鋼管穿套至少15米長并地埋入戶后電纜外皮及鋼管應與等電位帶可靠連接。樓外須設維修井，地埋電源線必須通過維修井入戶。

2.5機房等電位連接。

在值班室靜電地板下，用3毫米×20毫米銅帶作成環型等電位帶，該環型等電位帶與值班室配電箱內的PE母排用16平方毫米多股銅線連接。同時所有機殼安全地、直流工作地、靜電地均應用不小于6平方毫米的銅線與機房等電位帶連接。

3、一些建議

在雷暴多發地區的自動氣象站，設立獨立的避雷針或避雷塔。每年春季認真按照規范要求對防雷設施進行全面檢查，對接地電阻進行復測，及時消除安全隱患。

4、結束語

保障自動氣象站的穩定運行，防雷電是重要的環節之一，不僅要考慮防直擊雷裝置，更要考慮到感應雷、雷電波入侵的防護。站址選擇、設計時，仔細勘察所處的地理環境條件、氣候情況、土壤狀況，全面了解自動氣象站各部分設備的技術參數，根據需要，采用分流、均壓、屏蔽、搭接、接地等保護措施，層層設防，最大化的減少雷擊侵害。

參考文獻

[1]中國氣象局.自動氣象站場室防雷技術規范QX30-2004［S］.北京：中國標準出版社，2005.

[2]孫尚成.自動氣象站雷擊電磁脈沖危害分析及防護［J］.青海氣象，2007，（6）：36～38.