漢濱區國家基本氣象站雷電防護設計

宋衛民

(安康市金安防雷工程有限公司，陜西安康　725000)

?

漢濱區國家基本氣象站雷電防護設計

宋衛民

(安康市金安防雷工程有限公司，陜西安康725000)

摘要：根據漢濱區國家基本氣象站的實際狀況，針對氣象站觀測室內部的設備和通信設施等弱電系統，從屏蔽、接地、綜合布線、等電位連接和過電壓保護等方面進行防雷電感應設計；對室外觀測場各觀測儀器設備，從防直擊雷保護和防雷擊電磁脈沖等方面提出具體、針對性的防護設計。

關鍵詞：觀測站；防雷設計

漢濱區國家基本氣象站(東徑109°02′,北緯32°43′)位于陜西省安康市漢濱區城郊一里坡的高井村，海拔高度290.8 m。氣象站北邊為值班室，南邊為觀測場。由于漢濱區國家基本氣象站地勢較高、四周空曠，容易遭受雷擊,因此作好漢濱區國家基本氣象站的綜合雷電防護是十分必要的。依據雷電防護方面的有關標準和規范[1-3]，并根據該站的實際狀況，對漢濱區國家基本氣象站的防雷裝置進行設計,希望能夠有效防護雷電災害，保障氣象站觀測儀器和傳輸設備的安全運行。

1觀測站防雷標準

漢濱區國家基本氣象站的土壤主要有黏土、風化石。黏土土壤電阻率一般在200～800 Ω·m之間，風化石土壤電阻率一般在1 500～3 000 Ω·m之間，都不利于雷電流的擴散。根據漢濱區國家基本氣象觀測站周邊環境、地質結構和土壤電阻率等計算，觀測室設防后電子信息系統的防雷裝置攔截效率E為0.90

2觀測室防雷設計

由于氣象站觀測室自身結構形成了法拉第籠效應，因此，防雷設計不必考慮其外部防雷措施，只對其內部防雷(即防雷電感應)進行設計。

2.1屏蔽

由于建筑物結構自身的屏蔽，觀測室內所有電子信息設備應盡量安放在靠近觀測室中心的位置，與建筑物防護屏蔽體有一定的距離，并利用機柜的金屬外殼進行二次屏蔽。由外部進入觀測室內的所有線纜均應采取穿金屬管埋地敷設，并在入戶處就近與防雷裝置連接，進入室內的線纜采用走線橋架進行屏蔽，金屬橋架應在首末端分別與防雷接地裝置連接一次。

2.2接地

室內所有設備的防雷接地、安全保護接地和電器設備接地統一共用該建筑物的基礎接地地網，總等電位接地端子排設置在觀測室中央位置，采用截面積不小于25 mm2的銅芯導線與建筑物基礎地網可靠連接。

2.3等電位連接

觀測室應采用M型等電位連接方式。采用截面積不小于50 mm2的銅帶在防靜電地板下組成1.2 m×1.2 m的接地網格，并與總接地端子排連接。進入觀測室內所有線纜的金屬屏蔽管、線槽線架首末端均應采用截面積不小于16 mm2的銅芯導線與總接地端子排連接，其機械連接處應采用金屬編織帶做等電位連接。UPS、數據柜、網絡柜、計算機等設備金屬外殼均采用截面積不小于2.5 mm2的銅芯導線與接地裝置連接，連接導線和等電位連接端子板間應采用螺栓連接。

2.4過電壓保護

供配電采用TN-S接地系統。供電線路由室外變配電室埋地引入，觀測室總配電柜進線處設計安裝8/20 μs，In(放電電流)>40 kA的限壓型電源浪涌保護器(SPD)裝置，SPD連接導線長度不宜大于0.5 m、最小截面為4 mm2，各設備供電插座均選用適合型號的防雷插座。傳輸線路傳感器和采集器線纜口均安裝8/20 μs，ISN(額定放電電流)≥5 kA，漏電流≤20 μA的信號SPD。SPD連接導線應平直，最小截面為2.5 mm2。

3觀測場防雷設計

觀測場主要是利用安裝在風塔上的接閃針來達到防直擊雷保護，然而觀測場內的所有設備設施卻處于直擊雷防護區(LPZ0B)，由于該區域的電磁場強度沒有得到衰減，為防止觀測場及附近出現地閃時，雷電產生的脈沖電磁場從空中直接輻射入該區域內電子設備，因此還需要采取雷擊電磁脈沖防護措施。

3.1接地網

漢濱區國家基本氣象站共用接地系統由觀測室地網、室外觀測場地網共同組成，兩地網間的連接帶不少于兩處，采用4×40熱鍍鋅扁鋼或Φ16熱鍍鋅圓鋼進行連接，連接帶的埋設深度>0.5 m。觀測場和觀測室所有設備共用同一接地系統，其接地電阻應小于1 Ω。觀測場地網設計及其與觀測室地網連接如圖1所示。

圖1　觀測場地網與觀測室地網連接示意圖

3.2防直擊雷

觀測場有兩根風向桿，分別位于觀測場東西兩側。利用裝設在風向桿上的接閃短針作為觀測場接閃器，接閃針選用直徑為16 mm2的圓銅，依據二類防雷建筑物設防的滾球半徑計算，該風桿高度應為10.5 m，接閃針針高1.5 m。引下線采用屏蔽電纜，其截面積為50 mm2的多股銅線。引下線入地點附近設置垂直接地體，并與觀測地網作可靠連接。

3.3屏蔽

觀測場內風向、風速數據傳輸線應采用帶屏蔽層的電纜經金屬風桿內敷設，傳輸線的外屏蔽層首尾應與風桿做電氣連接。其他各傳感器設備無屏蔽措施，因此，所有突出金屬物均采用等電位連接。雨量器、遙測雨量計、稱重雨量計、大型蒸發皿、主采集箱、地溫采集箱、自動氣象站信號轉接盒、串口、能見度測試儀等的金屬外殼均應就近與觀測場地網可靠連接。

4結語

氣象觀測站是獲得氣象資料的主要場所，它所獲得的氣象資料對天氣預報、氣候分析預測起著至關重要的作用。因此，做好氣象觀測站的雷電防護對保證觀測資料的及時、準確獲取非常重要。氣象觀測站的雷電安全防護是一項綜合工程，結合漢濱區氣象觀測站實際情況，嚴格按照國家和行業有關防雷技術規范要求，主要從直擊雷防護和雷電感應兩方面對漢濱區氣象觀測站的雷電防護進行合理設計，應可保障觀測站設備設施的安全運行。然而，一旦發生極端天氣過程，出現超出設計防護的超強度雷電流和規范規定標準值的雷電流,觀測站遭受雷擊損壞的可能性還是存在的。

尹貞鈐，田中偉，許偉峰，等.GStar-I型自動土壤水分觀測儀數據標定方法研究[J].陜西氣象，2015(6)：34-37.

參考文獻：

[1]QX 4—2015氣象臺(站)防雷技術規范[S].

[2]GB 50057—2010建筑物防雷設計規范[S].

[3]GB 50343—2012建筑物電子信息系統防雷技術規范[S].

基金項目：渭南市氣象局科研項目(2014wk-6)

作者簡介：尹貞鈐(1970—)，女，陜西渭南人，漢族，高工，從事氣象為農服務工作。

收稿日期：2015-05-28

文章編號：1006-4354(2015)06-0034-04

中圖分類號：P429

文獻標識碼：B