新型自動氣象站雷電災害及防護策略分析

廣東省陸豐市氣象局 廣東 陸豐 516500

新型自動氣象站組成比較復雜，一般設立在空曠開闊的山頂等地，這些地方雷電活動頻繁。新型自動氣象站中，具有高集成的儀器設備電子系統，其耐壓水平較低，容易受到雷電電磁脈沖的影響而被損壞，嚴重影響到氣象觀測業務。因此，在新型自動氣象站日常運行中，如何加強雷電感應防護，確保自動氣象站儀器設備正常運行，是維護管理工作重點，有著重要意義。

1 新型自動氣象站雷電災害原因分析

1.1 避雷措施不到位

首先是新型自動氣象站缺乏避雷帶與避雷網格，利用避雷帶與避雷網格可以將雷電流引導到大佬遞，避免氣象站系統和設備直接受到雷擊影響，起到良好的防護作用。雖然一些新型自動氣象站設置了避雷措施，但避雷網格不合理、接閃器安裝不科學等問題存在，無法發揮有效的雷電流引導作用，從而導致新型自動氣象站受到雷電傷害。

其次是混合安裝縫傳感器鐵塔與避雷針方面問題，新型自動氣象站中風傳感器安裝至為關鍵，一些氣象站采取風傳感器鐵塔混合避雷針安裝的措施，從而加大了雷電災害威脅。且很多情況下在安裝風傳感器時，會將其安裝在最高的風塔位置，此時風塔相當于避雷針，在雷擊下風傳感器受損會影響臺站運行。

最后是避雷針的保護范圍不合理問題，建設新型自動氣象站過程中，工作人員需勘察好實際環境和臺站周邊布局，設計好避雷針保護范圍。一些人員認為過多的避雷針保護范圍會加大浪費，為節省資金選擇縮小保護區域，反而容易引發雷電災害[1]。

1.2 線纜屏蔽措施不合理

線纜屏蔽措施方面常見問題，一是垂直信號線路屏蔽不完善，在新型自動氣象站中頂端安裝風傳感器、接閃桿，為保證信號的傳輸，需要配備完善的信號線纜。從理論上將，接閃桿有著2m的有效保護范圍，風塔可以起到防雷效果保護風傳感器等儀器。但實際上，有線纜是暴露在風塔頂端的，受涉及的裸露線纜影響，縫傳感器會在雷電電磁波脈動作用下發生過電壓事故，如果風塔頂端采用的是金屬結構也會產生感應過電壓，進而引發雷電災害。二是水平線纜屏蔽措施問題，通常在敷設新型自動氣象站電源線的過程中，會選擇使用金屬管和鋁合金線槽進行，連接處理則采用連接件。當前一些氣象站其水平敷設線纜中接地措施不完善，無法實現電流分流，導致水平敷設電纜和電線在氣象站閃擊問題情況下產生較強耦合，從而引發雷電事故。三是地電位不均的，如果新型自動氣象站中儀器設備有雜散電流進入，會產生信號干擾問題。通常業務樓地網與觀測場地網是斷開的，如果雷電作用下業務樓接閃桿產生局部高電位，接地體中有電流引入，其地電位會進一步提高。由于業務樓與觀測樓相距較近，因此觀測場耦合高電壓也會產生影響，導致地電位反擊、設備故障。

2 新型自動氣象站雷電災害防護策略

2.1 合理設置避雷針和電涌保護器

新型自動氣象站風塔雖然可以發揮避雷針作用，但也存在引雷作用，會加大氣象站雷電災害概率，因此應停止使用該方法。可以設置獨立的避雷針，并設計好其與周邊建筑的距離，以降低避雷界山、加強對雷電流的防御，避免危害到周邊設備。

在臺站的工作室需安裝好電涌保護器件，避免雷電流沿電線、信號線入侵識別設備，而損害到新型自動氣象站。因此在電源線、信號線上設置好電涌保護器，及時泄放雷電電力，確保氣象站相關儀器設備安全性[2]。

2.2 加大直擊雷電接閃范圍

在觀測場周圍可以使用鋼管等設置好圍欄，均勻對稱安裝好引下線，并設計好引下線間距離，確保接地電阻在10Ω以內，使用獨立接閃桿和接閃帶組成有效的接閃裝置，避免新型自動氣象站受到直擊雷的危害。這種接閃裝置不會對觀測場地布局產生破壞，且會加大直擊雷保護范圍，避免自動氣象站儀器設備受到危害。

2.3 做好等電位連接

等電位連接主要是連接大地與室內電氣設備、其他裝置外露金屬設備等，使得電位差得以減少。建筑在雷電影響下，產生電位差快速連接大地，會使電壓得以消除。應用金屬管、避雷針的等電位連接，確保均與大地連接，構成有效穩定的等電位連接，可以避免設備儀器進入避雷器引入電路而引發災害事故。需注意使用銅質材料作為連接線材，且要保證面積、厚度合理，從而能夠順利引導電壓[3]。

2.4 合理布局、敷設電纜

新型自動氣象站的電纜布局比較復雜，要避免雷擊事故需要實現合理的線纜布局和敷設，線纜需設置在接地良好的金屬管、金屬屏蔽層套管中，分管穿行數據信號線與電源線，最好采用埋地敷設方式，線纜如果兩端連接設備或者會出入建筑，則需設置好保護器。

最后，要做好維護人員管理工作，日常地面觀測資料也要安全、完善備份，定期巡查新型自動氣象站，做好硬件設備與軟件系統維護。

3 結束語

新型自動氣象站的建設和投用，有效保證了氣象工作效率和準確性，但在日常運行中需注意其雷電災害影響，能夠綜合考慮各方面因素，做好防雷保護工作，減少雷電災害的發生。