自動氣象站防雷技術措施

何 成

(甘肅省隴南市氣象局，甘肅 隴南 746000)

1 自動氣象站的系統組成及工作原理

自動氣象站從實際組成來說，一般是由數據自動采集裝置以及數據分析中心所構成，其中采集裝置就是所謂的自動站。通常自動站可以劃分成五大結構：傳感設備、線路連接、數據采集、供電模塊以及通訊服務。自動氣象站實際運行中是借助中央處理器完成數據采集分析和實施操控的。

2 雷電入侵自動氣象站途徑

2.1 直擊雷入侵

當自動氣象站在運行過程中遭遇直接雷擊，且觀測裝置被擊中后，會影響自動站中裝置以及電子類設備的正常工作，甚至出現損壞，致使數據收集出現問題，或阻礙數據的正常傳輸。

2.2 高電壓脈沖入侵

如果自動氣象站附近的較高物體、架空線纜或尖端物體遭遇雷擊，會產生雷電靜電感應和雷電電磁感應，由此形成的感應過電壓傳遞到自動氣象站，直接影響到數據采集裝置以及傳感設備的正常運行，甚至會擊穿線路的絕緣層，導致出現的瞬間高壓會沿著線路進入主控室，破壞系統中的傳感裝置，使系統出現異常，造成難以彌補的損失。

2.3 接地線入侵

如果自動氣象設備附近地面遭遇雷擊，這一區域的電位會在瞬間攀升，反擊產生的高電位通過接地線路侵入系統，容易損壞電路設備，嚴重時會造成系統無法工作。

3 自動氣象站綜合防雷工程設計原則

新型自動氣象站應當構建起完善的防雷體系，需要有效分析直擊雷的特性，強化雷電保護。全新的雷電防護措施主要包括以下2個方面：外部防雷和內部防雷。經過深度調研分析，全方位把控自動氣象站需要檢測的氣象參數、外部條件、測試設備以及方案設計等，充分考量防雷有關的技術指標，并按照基本準則來完成防雷工作的規劃設計，要做到多級保護。

4 新型自動氣象站綜合防雷技術

4.1 外部防雷

根據建筑防雷設計規范，新型自動氣象站，防雷方案的構建是根據二、三防雷類建筑物的標準進行相應的設計與實施。采用接閃桿等作為基礎的接閃設備，通過引下線和地網相互連接，確保滿足基本防雷設計的標準，按照滾球法方式計算出相應的保護范圍，保證系統中的設備能夠被有效保護，防止雷電侵入。

(1)引下線。新型自動氣象站系統中每個設備都應用引下線與地網相連，引下線的數目不小于2根，可以利于設備中的鋼結構作為引下線，如：風桿、百葉箱金屬底座等，大型風塔也可以直接利用金屬結構作為引下線，同時和地網以搭接焊的形式做有效連接。

(2)接地裝置。一般來看，在新型自動氣象站中選用的防雷方案主要包括單點接地以及共用地網2種模式，接地阻值需要小于4Ω。同時也需要保證接地線路的引出長度和橫截面大小符合有關標準。

4.2 內部防雷

(1)等電位連接。對于系統內部來說，應該在接地設備附近宜利用4×40鍍鋅扁鐵將傳感裝置、各設備引下線相連，設備里的接地線應與地網做可靠相連；氣象站觀測區域的金屬圍欄需也需要進行焊接并和地網相互聯通；采用5×5的網狀接地結構將觀測區域的電位均分。2個風塔之間需要搭建出1m×1m的網格接地設備同時與跨步地網聯通，形成整體性的閉合回路；此外，還需要將太陽能設備、衛星設備等具有金屬結構的裝置進行等電位處理。

(2)屏蔽。引入自動站的電纜電路應當穿鋼管鋪埋處理，形成屏蔽模式，并將其傳送到各個樓層的配電位置。金屬管從一側向另外一側通電，需要在防雷區域的臨界位置做等電位處理并將其同接地設備聯通。

(3)安裝浪涌保護器。在新型自動氣象站系統中需要設置浪涌保護器，諸如配電處、機房、自動站總配電箱處。調制解調設備端口前端也要設置相應的浪涌保護裝置，接口類型為RJ11，而計算機網絡前端需要加設RJ45類型的浪涌保護裝置。對于浪涌保護裝置來說，響應時間不低于10ns。

4.3 值班室和觀測場共同防護直擊雷

建筑物在進行防雷設計時，大多為加裝接閃桿、接閃帶或者是綜合性的接閃裝置，利用建筑物柱子里的主筋或者從上至下貫穿的鋼結構作為引下線，底端的將把雷擊電流順利地傳導到大地之中。接閃桿的實際高度需要確保觀測區域內的所有裝置都處在保護區間中，并且接閃桿要能夠承擔150kA以上的電流沖擊。

觀測區域中，風向傳感裝置一般會裝設在11m左右的風桿位置，因此對于雷擊反應較為靈敏。所以在保護風向傳感裝置時要在頂部安裝接閃桿，同時接閃桿和引下線均不可以同風桿連接，要采用絕緣桿支撐，引下線附近位置需要建立垂直的接地體，需要同觀測場區域的地網有效聯通。

4.4 觀測場地網的設置

觀測區域內部的各個裝置也應當和地網相互聯通。不僅如此，觀測區域的地網會沿著電纜線路直到控制室，和內部的電子設備結合在一起。由此來說，接地體需要埋設在電纜通道的最下層，掩埋高度也要和地面間隔1m以上，鋪設完成后要將土壤回填并將其壓實。

5 結束語

對于自動氣象站來講，雷擊所產生的危害是相當嚴重的，為此需要做好防雷接地措施，為自動氣象站提供良好的保護。同時在開展防雷接地設計施工時，需要對自動氣象站的特點進行綜合考慮，并在此基礎上開展防雷保護。