探討自動氣象站的雷電防護技術

烏力吉那仁

摘 要：最近幾年，隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，社會各界對于氣象服務也提出了更高的要求，為了從根本上保證氣象服務的準確性和及時性，自動氣象站的數(shù)量也明顯增多。本文分析了雷電的危害以及主要的入侵方式，然后分析了自動氣象站之所以會遭受雷擊的原因，并根據(jù)這些原因提出了可行性的意見和建議，希望能夠更好的開展氣象站的雷電防護工作。

關鍵詞：自動氣象站;雷電防護;技術

所謂的自動氣象站主要是對地面進行氣象觀測系統(tǒng)中，技術較為先進，有著綜合利用功能的氣象業(yè)務系統(tǒng)，氣象數(shù)據(jù)能夠自動收集、處理、顯示和打印等。從目前來看，我國很多自動氣象站使用的都是集成電路為主的微電子設備，抗雷能力差，雷電電磁一旦入侵，就會破壞設備，很多數(shù)據(jù)都會丟失，嚴重情況下，甚至有可能會燒毀整個設備，所以加強自動氣象站的雷電防護顯得尤為重要。

一、雷電的危害以及入侵方式

雷電屬于大氣現(xiàn)象的一種，一次雷閃會放出巨大的能量，電流極為強勁，能夠讓通道中的瞬時溫度上升6000℃到10000℃，其連鎖產(chǎn)生的熱效應、電效應以及機械效應具有極強的破壞性。調查研究表明，世界上很多國家和地區(qū)每年都會遭受到多次雷擊，而且雷擊具有突發(fā)性和快速性的特點，在較短時間里很難規(guī)避。雷電的出現(xiàn)，也會對自動氣象站帶來嚴重的破壞，可以危及電源和通信線路，進而會侵入到整個的自動氣象站，這種入侵會造成極大的破壞性。一般情況下，自動氣象站會專門設定在空曠的位置，傳輸線從傳感器到采集器還有較長的距離，再加上數(shù)據(jù)傳輸線和接地線所處的環(huán)境都較為一致，彼此之間都會有影響，傳輸線很難將所有的電磁都進行屏蔽，這就造成了雷電經(jīng)過磁場通過輻射的方式對自動氣象站造成了嚴重的破壞。

通常情況下，雷電對自動氣象站的入侵方式包括了傳導和輻射耦合兩種類型。前者主要是從線路進行入侵，當暴雨來臨時，雷電首先擊中的是建筑物，然后經(jīng)由建筑物傳遞到地面上，再零線、地線等作用下，通過脈沖的方式入侵到室內，進而損壞整個電器設備。后者主要是借助通信線路實現(xiàn)入侵，建筑物受到雷擊之后，處在戶外的設備包括傳感器和采集器在內的就很容易被破壞。

二、自動氣象站遭受雷擊的主要原因

相關的資料再加上實際的調研可以看到，自動氣象站的建設場地包括了兩種：建設在原本氣象觀測場的，亦或是因為氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測的需求，建設在非氣象觀測場的其他場地，這主要是單要素自動氣象站，只有極少部分是多要素自動氣象站，建在原有氣象觀測站的自動氣象站，防雷接地系統(tǒng)是建立在原本氣象觀測場防雷系統(tǒng)的基礎之上的，之前的人工觀測場主要是人工觀測，所以使用的是機械設備，具有較強的耐壓性，雷擊的傷害性不大。但是自動氣象站絕大多數(shù)是由電子弱電設備組成的，處理和傳輸設備大多是電子弱電設備，耐壓較差。自動氣象站在創(chuàng)建過程中，只考慮了風桿的防護，沒有重視等電位連接，所以雷暴很容易損壞自動氣象站，會影響到自動氣象站的正常運轉。處在非氣象觀測場的自動氣象站，為了滿足觀測需求，通常情況下，會將其設置在建筑物的屋頂，防雷主要是一根避雷針，缺少雷擊電磁脈沖的防護，氣象站只要遇到了雷擊，就會受到嚴重的損壞。

三、自動氣象站的雷電防護技術

1.線路接閃器防雷技術

一般情況下，電源開關能夠對電源有效的控制，但是在使用開關的過程中，會產(chǎn)生較大的電磁場，過程中如果遇到了雷電，就很容易產(chǎn)生較大的電磁感應，引起跳閘的情況。很多的案例顯示，如果雷電擊中了導體之后，輸電線路跳閘會進一步的引起輸電線爆炸和燃燒的情況。因此，減少雷擊的跳閘率能夠從根本上減少雷電引發(fā)輸電線路燃燒的情況，進而雷電造成的不良影響，相應的也會降到最低。最新的調查顯示，線路接閃器能夠減少電磁的不良影響，將電源開關的電磁干擾降到最低，減少跳閘率。

2.等電位連接的防雷

分開的導體可以考慮采取金屬裝置的方式加強連接，這樣當出現(xiàn)雷擊時，導電體和導電體之間的電位差可以減少，進而也能從根本上減少雷擊電壓。另外，對于建筑物中比較常見的導體，包括金屬水管和消防管道在內的，也可以借助導體實現(xiàn)有效的連接，和接地裝置一起形成有機整體，進而導體間的等位差也能夠降低，當出現(xiàn)雷擊時，不會因為彼此之間的電壓差過高產(chǎn)生較強的電流。此外，需要注意，設備和管道在有效連接的過程中，導體連接位置需要將等電位端口預留出來，這樣也就方便了后期會有其他設備也要進行接地連接。

3.屏蔽建筑物內外的電子設備

不管是建筑物的內部，亦或是建筑物的外部都有著較多的導電體，這其中，建筑物外部比較常見的導電體有鋼筋和鐵門等，當出現(xiàn)雷擊時，這些導體周圍就會形成磁場進而產(chǎn)生電流。所以，為了盡可能減少雷擊出現(xiàn)的可能性，需要對建筑物外部的導電體實現(xiàn)接地屏蔽，這樣就能夠減少雷電經(jīng)由外部導體帶入到建筑物內部。另外，條件允許的情況下，需要屏蔽建筑物內部電子設備的電磁，通過金屬導體連接封閉的方式有效的減少電子設備的電磁，保證電子設備的正常運行。

四、結語

自動氣象站在發(fā)展過程中，不斷的運用新的技術來減少設備的故障，為自動氣象站的正常運行奠定堅實基礎。為了確保自動氣象站在實際的運行過程中，能夠對天氣情況進行科學合理的播報，務必采取科學、合理的方式及時有效的解決自動氣象站在運行過程中出現(xiàn)的一系列問題，從根本上提升氣象信息的準確性，為人們的工作和生活提供更加準確的訊息，更好的為人們的生產(chǎn)和生活服務。

參考文獻：

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