地面氣象觀測場的防雷方法探析

石顏青

（山東省龍口市91604部隊山東龍口265700）

地面氣象觀測場的防雷方法探析

石顏青

（山東省龍口市91604部隊山東龍口265700）

氣象觀測場一般地形空曠，內(nèi)部電子元件較多，容易誘發(fā)雷擊，對電子設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞。因此氣象觀測場在設(shè)計和管理上都要有嚴(yán)格的防雷措施。本文從設(shè)計和管理兩個方面探討了氣象觀測場的防雷方法，對氣象觀測場的建設(shè)和使用具有一定的指導(dǎo)作用。

氣象觀測場防雷接閃器管理

地面氣象觀測場是氣象觀測中安置室外儀器設(shè)備和進(jìn)行觀測的場所。氣象觀測場中一般四周空曠，場地平坦，鋪以均勻草層，圍欄涂以白漆。在氣象觀測場中，測定空氣溫度和濕度的儀器安置在百葉箱內(nèi)。百葉箱通常為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，四壁呈百葉窗式，一面為門，箱頂和箱底由高低不同的幾塊木板做成，以使箱內(nèi)儀器免受太陽光直接照射和降水、強(qiáng)風(fēng)的影響，且使箱內(nèi)外空氣自由流通。箱下支架固定在氣象觀測場上，箱底離地面有一定高度。測定氣壓的氣壓表安裝在通氣而無空氣流動、光線充足又不受太陽直射、氣溫變化小的室內(nèi)。測定風(fēng)向風(fēng)速的儀器，其感應(yīng)部分裝在觀測場內(nèi)距地面10米高的測風(fēng)桿上。測量降水量的儀器為安裝在觀測場內(nèi)的雨量計，雨量計口離地高度一般為70厘米。

地面氣象觀測場的這種特殊場地要求，使其成為雷擊的高發(fā)場所。因此防雷是氣象觀測場的設(shè)計與管理中的一項重要任務(wù)。尤其是當(dāng)前觀測方法逐漸由目測發(fā)展到儀器測量，觀測場內(nèi)會增加很多電子設(shè)備，使得防雷的難度更大，任務(wù)也更艱巨。對于地面觀測場來講，防雷一定要在設(shè)計與管理上雙管齊下才能達(dá)到理想的效果。

1　氣象觀測場的防雷設(shè)計

為了防止雷擊破壞，氣象觀測場在設(shè)計上采用的方法主要是增加接閃器（避雷針）。在氣象觀測場中，高度最大的是風(fēng)向風(fēng)速測定儀，通常安裝在距地面10米以上的測風(fēng)桿上。因此風(fēng)向風(fēng)速測定儀是最容易遭受雷擊的設(shè)備。通常在風(fēng)向桿的頂端安裝接閃桿，使電荷在接閃桿上聚集，以此承接直擊雷放電。接閃桿連接的是引下線，下方與接地裝置相連。接閃桿、引下線和接地裝置，共同構(gòu)成了防雷裝置。如果風(fēng)向風(fēng)速測定儀的采集器安裝在風(fēng)桿下的機(jī)箱內(nèi)，那么引下線的布置一定要與機(jī)箱保持一定的距離。這是由于引下線中的電流會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，如果距離機(jī)箱太近，同樣可以對機(jī)箱內(nèi)的電子儀器造成破壞。

雷電電流的頻率非常復(fù)雜，快速通過引下線時會在周圍感應(yīng)出極強(qiáng)的電磁場。雷電流的變化非常大，造成周圍電磁場的變化也很大，處在電磁場中的導(dǎo)體就會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如果機(jī)箱到引下線距離太近，假設(shè)機(jī)箱中有一開口金屬環(huán)（如圖1所示），那么金屬環(huán)兩端會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)?shù)闹底銐虼髸r，會造成a、b間放電，從而損壞設(shè)備。這里稱為雷擊感應(yīng)過電壓。如果電磁場中有一個閉合金屬環(huán)，那么在金屬環(huán)中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)?shù)闹底銐虼髸r，可能在金屬環(huán)上產(chǎn)生較大的熱量，燒壞電子元件，此時稱為雷擊感應(yīng)過電流。因此，為了防止產(chǎn)生雷擊感應(yīng)過電壓和雷擊感應(yīng)過電流，防雷裝置的引下線與采集器之間必須要保證一定的距離。

圖1　雷擊感應(yīng)過電壓示意圖

圖2　雷擊感應(yīng)過電流示意圖

由于接閃器的保護(hù)范圍是有限的，除風(fēng)向風(fēng)速測定儀外，在氣象觀測場的其它地方也需要安裝接閃器，使整個氣象觀測場都處于接閃器的保護(hù)之中。

2　氣象觀測場的防雷管理

要真正地解決防雷問題，除了在設(shè)計上采取必要的技術(shù)措施外，更重要的是在使用的過程中注重防雷的管理。尤其要做到以下幾點：

（1）氣象觀測場的管理人員必須根據(jù)自己本場的具體情況因地制宜、實事求是的制定防雷方案。這種方案不能是一成不變的，特別是因業(yè)務(wù)工作需要在觀測場增加臨時或永久性觀測設(shè)備時，尤其需要及時調(diào)整或增加本場的防雷措施。

（2）加強(qiáng)現(xiàn)有設(shè)施的管理和維護(hù)是保證其發(fā)揮作用的前提。每年雷雨季節(jié)前后都應(yīng)對氣象觀測場中的防雷裝置進(jìn)行檢測，歷年的檢測報告應(yīng)存檔。在檢測過程中，要認(rèn)真查看設(shè)備的接地情況，檢查連接是否緊固、接觸是否良好、引下線是否銹蝕、接地體附近地面有無異常，必要時應(yīng)挖開地面抽查地下隱蔽部分銹蝕情況，如果發(fā)現(xiàn)問題，及時整改。

（3）從國家層面講，完善雷電檢測體系，建立雷電災(zāi)害預(yù)警機(jī)制，有利于提升防雷工作的主動性，增強(qiáng)防雷效果。

3　結(jié)語

氣象觀測場在氣象觀測中占有非常重要的地位。由于結(jié)構(gòu)和位置獨特，氣象觀測場較容易遭受雷擊。通過采取合理的設(shè)計和管理措施，雷擊是可以避免和預(yù)防的。因此，氣象觀測站一定要重視防雷的設(shè)計與管理，確保氣象觀測工作的正常進(jìn)行。

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P412.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-405-1