新型自動氣象站雷電災(zāi)害及防護

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，新型自動氣象站的應(yīng)用范圍越來越廣。它不僅能夠減少氣象工作人員的工作量，而且更能提高氣象工作的準(zhǔn)確率保證及時性。但新型自動氣象站也存在一定的弱勢，在運行過程中使用的弱點設(shè)備容易受到雷電襲擊，損壞電子設(shè)備，甚至?xí)箽庀笳緹o法正常運行，威脅觀察質(zhì)量。因而做好防護工作是非常重要的。本文主要論述了新型自動氣象站受到雷電災(zāi)害的原因，以及防護措施。

關(guān)鍵詞：新型自動氣象站;雷電災(zāi)害;防護

新型自動氣象站是一類對氣象數(shù)據(jù)進行自動觀察和存儲的設(shè)備，在目前各級氣象部門中應(yīng)用范圍較為廣泛。新型自動氣象站的主要組成部分有：傳感器、計算機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳輸電纜以及供電系統(tǒng)等等，且大部分的地點都在山頂或較為寬曠的地帶。由于這些地區(qū)的雷電活動較為頻繁，而且受電子系統(tǒng)集成和耐壓水平的影響，容易受到雷電損壞，會給整個氣象觀測帶來嚴重的損失。

一、雷電災(zāi)害入侵的途徑

1.對自動鐵塔產(chǎn)生襲擊，由此將產(chǎn)生較高的電位以導(dǎo)線波的形式進入處理系統(tǒng)，對內(nèi)部觀測設(shè)備產(chǎn)生一定的損害。設(shè)備一旦受到破壞會導(dǎo)致電路的損壞，甚至導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)的丟失，產(chǎn)生較大的影響。

2.當(dāng)雷電擊中氣象臺附近的建筑物時，在電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)下會產(chǎn)生較大的過電壓，對新型設(shè)備造成破壞。過電壓會沿著線路進入值班室，從而破壞傳感器，出現(xiàn)氣象觀測系統(tǒng)的癱瘓。

3.當(dāng)新型自動氣象站受到雷擊時，附近的電壓會有所增加，產(chǎn)生的高電壓會沿接地線進入電路中，產(chǎn)生強大的電流，導(dǎo)致元件的燒毀。

二、新型自動氣象站雷電災(zāi)害的原因

1.室內(nèi)采集器和計算機安裝問題。在新型自動氣象站實際工作的過程中，電子設(shè)備受到雷擊的風(fēng)險較大。主要由于電子設(shè)備在運行的過程中，需要電源線，而雷電中的雷電流則可以通過這些電源線進行到室內(nèi)。即便室內(nèi)有接地的系統(tǒng)，但不同設(shè)備受到雷擊后產(chǎn)生的電壓不同，因而產(chǎn)生了較大的電壓差，影響了設(shè)備的安全。如果室內(nèi)的采集器遭受到雷擊損害，對新型自動氣象站的運行也將產(chǎn)生一定的影響。

2.線路屏蔽措施不完善。新型自動氣象站的觀察電子設(shè)備都有金屬的外殼，為了防止雷電的襲擊，線路多為通過金屬管道進行直接的埋地。在防雷的區(qū)域，應(yīng)盡量保證電纜兩端的點位相等。但在實際的操作過程中，由于工作人員的不規(guī)范行為，會出現(xiàn)電纜屏蔽層帶不接地或者僅一端接地的現(xiàn)象存在。因而會引起磁場強度發(fā)生變化，引發(fā)雷電。還有如果在氣象站中電源或者通訊設(shè)備沒有安裝避雷器，在受到雷擊的過程中，新型自動氣象站的電路會受到直接的影響，使得雷電的危害程度增加。

3.風(fēng)傳感器和避雷針混合安裝。在新型自動氣象站中觀測的最高點是風(fēng)塔，主要用來承載傳感器并且發(fā)揮避雷接閃器的效果。根據(jù)防雷的規(guī)范不難看出，如果不安裝獨立的避雷針對接地裝置和建筑物的影響較大，且各裝置間的距離應(yīng)大于等于三米。同時，還應(yīng)該保障風(fēng)塔和避雷針間的距離，從而降低雷擊的損害。因為，避雷針內(nèi)會產(chǎn)生電位差以及雷電時間的差異，對風(fēng)感系統(tǒng)有一定的破壞作用。

4.風(fēng)桿布線不規(guī)范。部分新型自動氣象站在設(shè)計風(fēng)向和風(fēng)速的信號線時除了考慮了美觀的問題，將風(fēng)桿上的避雷針和引下線與金屬管并行。這在操作上是不符合規(guī)范的，因為，風(fēng)向中的風(fēng)速信號用的是屏蔽的電線，很難在雷擊接閃后完全屏蔽掉電磁脈沖。風(fēng)向信號線上的感應(yīng)電壓電大，會影響采集器的工作，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)的中斷。

三、新型自動氣象站雷電災(zāi)害的防護措施

1.設(shè)置避雷針。為有效的防治新型自動氣象站受到電擊的影響，應(yīng)該設(shè)置避雷針，并且應(yīng)該同周圍的建筑物保持合理的距離。這樣不僅使得避雷針接閃明顯的減少，而且對雷電的襲擊有一定的保護作用，使得觀察設(shè)備不必受到雷電的危害。在安裝避雷針的時候，應(yīng)該注意觀察場地的邊緣是否在避雷針的保護范圍之內(nèi)，如果沒有再設(shè)置避雷針，防止設(shè)備受到雷電的襲擊。同時，應(yīng)該對新型自動氣象站進行分等級的保護，合理的安排避雷針的位置，對避雷針的高度進行科學(xué)的判斷，保障保護范圍。

2.做好接地處理。對于防雷的保護工作做好接地的處理是最為基礎(chǔ)的，良好的接地網(wǎng)會防止雷電。在進行接地網(wǎng)的設(shè)計過程中，應(yīng)該保證電阻和觀察設(shè)備必須相符，同時還應(yīng)考慮接地面積以及材料等其他因素的影響。新型自動氣象站的觀察現(xiàn)場和工作人員的值班室都影響設(shè)置接地系統(tǒng)，保證兩地之間不出現(xiàn)電位差。防止因為電位差對觀察設(shè)備造成的傷害，同時，還應(yīng)該注意觀測現(xiàn)場和值班室接地系統(tǒng)的聯(lián)通，保證接地的電阻值。

3.做好等電位的連接。對于避雷針和金屬管要進行等電位的連接，要除去固定的避雷針和金屬管件的絕緣材料，來確定電氣的貫通。防止避雷針的電流對風(fēng)向風(fēng)速傳感器進行反擊，保證氣象觀測工作的順利。

4.安裝浪涌保護器。由于雷電會產(chǎn)生大量的電壓，所以有效做到防雷措施應(yīng)該選擇更加多的防護措施。新型自動氣象站中提供的方式都是TT制式。可以將浪涌保護器安裝在總配電器和自動機房的入線端。同時，保障兩級保護器間的距離，并分為一級和二級防護。做好機房內(nèi)設(shè)備殼和保護器的接地工作，并且保障等電位的鏈接。對于所有的接地線都應(yīng)該使用同一組的裝置，并串聯(lián)在接地裝置的前端。

5.設(shè)置引下線與信號線。在新型自動氣象站中所有的信號都是在金屬管，或者在金屬屏蔽層中的PVC套管中。金屬管和PVC管中要有準(zhǔn)確的接地裝置，在安裝避雷針引線和電源線的過程中，應(yīng)該注意分管的穿射。在降低引線受雷擊情況的同時，保障了設(shè)備的安全。

四、結(jié)語

新型自動氣象站雖然根據(jù)原有的自動氣象站有所改變，采取了一些保護措施，但仍有一定的安全隱患存在。新型自動氣象站的防雷仍是一個復(fù)雜的過程，需要各種技術(shù)的綜合處理。根據(jù)自身氣象站的特點和工作的特點，分析災(zāi)害造成的原因，有效的提高防雷技術(shù)。通過設(shè)置避雷針、做好接地處理、做好等電位的連接、安裝浪涌保護器、設(shè)置引下線與信號線等方式保證新型自動氣象站的正常運行。

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作者簡介：張雨曦（1991-05-14）女，漢族，河北省冀州市人，本科，助理工程師，從事出納工作。