淺談地面氣象觀測場防雷保護措施

內江市防雷中心 鄧滔

關鍵字：地面氣象觀測；防雷保護；相關措施

鑒于室外自動氣象站對雷電的敏感度，極其容易受到微電子設備影響的特點，本文特別結合2013年定西市自動氣象站的防雷實際情況，并根據筆者自身參與氣象站建設和維護的經驗，探討如何做好氣象站的防雷和管理工作，提出自己的意見以供從業者參考。

1 地面氣象觀測場防雷存在的不足

觀測站計算機室的位置不合理。觀察處通常必須與觀察表面處于同一水平，因為觀測陽光、風向之類的觀察設備對周圍物體高度都有要求，并且觀察空間的高度也是有限的。因此，大部分觀測空間位于建筑物的頂部，而機房大部分位于建筑物的底層，并且處于建筑物內部，這與《建筑物防雷設計規范》（GB51067-2013）的位置選擇要求不符。

雷電入侵的防治措施不足。大多數氣象觀測站都位于山坡或丘陵上，大部分電源線和信號線直接架空，并且接線處理都不規范。主集成器、雨量計、光纖線路等的加強肋線沒有等地連接，綜合布線雜亂、屏蔽措施不完善；電源線和信號線傳輸性能不足，安全距離不符合規定。風傳感器信號線和雪深傳感器信號線未安裝屏蔽層，對于某些已屏蔽線路，其金屬屏蔽層也未完全接地；某些設備可能只與屏蔽層的一端連接，因此只能防止靜電感應，而不能防止由于磁場強度變化而產生的感應電壓，不能保證電子信號的穩定性和平滑性。建筑物和建筑物中的金屬門窗也未采取屏蔽或接地措施，站內的LAN線僅與PVC管道接觸，而不與屏蔽管道接觸。

現有的設備措施尚未標準化，又引進新的觀測儀器，如負氧離子儀、PM2.5和其他現場設備等，這些設備都未采取等電位連接措施。機房空間中的設備大多使用M型電位數字線路，機柜中僅使用一根長度為0.6m的電位電纜；電涌保護器位置不合理；一線電涌保護器參數的選擇不符合《建筑物防雷設計規范》（GB 50256-2015）的要求。計算機設備的末端沒有電涌保護器，或者電涌保護器的參數不符合規格。雷擊保護措施的定期維護不到位；觀測站屋頂上的銹跡與設備焊接點相連，在部分設備的地線連接處設備有開路或短路現象。

2 地面氣象觀測場的防雷保護措施

2.1 選擇性能良好的防雷裝置

由于直接雷擊現象比較普遍，因此通常使用避雷針和電氣開關等措施進行保護，但在實際應用中，必須根據實際情況分析觀察區域的室外條件并改善觀測環境的防雷計劃。選擇避雷針時，應注意其防護范圍的科學計算，例如，若受保護設備的高度等于或大于避雷針高度的2倍時，則其保護范圍為高度差與影響因子系數乘積的1/2，當避雷針與設備的總高度差小于35 m或大于40m時，其影響因子分別為1.2和5.3。因此如果觀測站設備尺寸較小，則可以直接設置避雷針進行避雷，否則應根據觀測站系統的架構設置避雷針（線路），并提供嚴格的施工規劃以增強防雷性能、保證防雷效果。選擇避雷器時，應根據觀測站被保護設備的性能，運行狀態和隔離措施等，來確定最佳的避雷器種類。如果配電系統的電壓平均小于1KV，則可使用FD閥限制器；監控站可以使用FN型閥限制器，但必須確保其具有與系統有相同的額定電壓。除了將設備的絕緣強度控制在指定范圍外，還應在400 V以下的低壓側安裝帶氣隙的氧化鋅避雷器，以進一步改善縱向效果。

2.2 改進線路排布和接地措施

為了減輕閥式避雷器的負荷并充分利用它的防雷作用，觀測站應采取線路保護措施。首先是通過線路整改方案來抑制避雷器電壓的沖擊，其次是利用雷電的電流沖擊變化來保護觀測站線路，通常將雷電保護線路與觀測站進站線路的間隔距離設置為0.3～1km，以有效減少外電流對觀測站的影響。

低壓配電線應埋入地下并安裝金屬管道，電位端子處應連接地線。ESTI級測試電涌保護器應安裝在將低壓電源線引入主配電板的位置，脈沖電流LIMP≥11.2kA，電壓保護等級≤3.6 kV，配電箱中安裝額定放電電流≥13kA的設備時，Ⅱ級電涌保護器的保護等級應≤1.3kV；鑒于計算機設備的末端會增加插座型電涌保護器，因此各級電涌保護器之間可以進行跨極合并。

3 結語

地面觀測站的周圍環境相對復雜，防雷措施的細節部分容易被忽視。因此只有采取廣泛而全面的防雷措施，才能有效防止或減少雷擊和雷電磁脈沖對電氣和電子系統造成的財產和數據損失，以確保觀察設備的正常運行和數據的高度準確。