自動氣象站防雷工作中的問題分析及安全防護應用探討

傅敏軍

摘要 自動氣象站的作用在于提供氣象服務，隨著氣象觀測設備逐漸自動化，我國大氣探測水平已經有了很大程度的提高，自動站防雷工作中的問題也日益凸顯，給國家帶來了巨大的損失。基于此，分析了自動氣象站防雷工作中存在的問題，并提出了相應的安全防護措施。

關鍵詞 自動站;防雷工作;問題分析;安全防護

中圖分類號：P415.1+2 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）12–0086–02

自動氣象站對天氣較為敏感，因自身結構影響在運行過程中很容易遭到雷擊，給人們帶來巨大的財產損失和危及到生命安全。隨著氣象事業的快速發展，傳統的手工觀測已經不能滿足現代人的需求，自動氣象站已逐漸代替傳統手段，且保證了我國天氣觀測數據的準確性[1]。自動化氣象觀測系統除了包括電能供給系統、電子傳感器以及其他相關系統組成，還包括數據分析系統，其中電子傳感器和數據手機系統因大多采用半導體材料而具有很強的導電性能，當遇到雷電天氣時很容易因電流過大影響該設備。

1 自動氣象站防雷工作內容

自動氣象站可以自動完成對氣象數據的加工和處理，還能自動獲取氣象數據和自動顯示相關氣象信息處理系統。其中，數據采集器包括3塊電路板：主處理板、濕度板以及風雨板。數據采集器作為整個自動氣象站的關鍵部分，其原理主要是利用濕度板和風雨版進行數據采集工作，隨后再傳輸所獲得的數據[2]。而就外圍設備而言，如常見的計算機、USB電源以及打印機等，它們都可以當作獨立的設備，然后整合收集的數據。

2 自動氣象站防雷工作存在的問題

2.1 觀測場的避雷針保護范圍不達標

部分地區資金不足，防雷工作人員缺乏工作經驗和能力，沒有按照規定的避雷流程完成工作，都會造成自動氣象站防雷工作存在問題。此外，部分政府人員為節約成本，縮小避雷針的保護范圍，再加上周圍環境會影響自動電氣站的避雷針的保護范圍不符合規范。在具體觀測場上，需要工作人員結合當地實際情況進行實地觀測，并深入計算數據，得出避雷針的保護范圍。但是由于出現上述情況，所以觀測場避雷針的保護范圍不達標，最終導致氣象站設備出現損壞現象。

2.2 未安裝好避雷帶和避雷網格等接閃器

自動氣象站若沒有安裝好避雷帶和避雷網格，雷電可能會直接對建筑物造成損壞。而安裝好避雷帶和避雷網格可直接將雷擊的電流引入避雷針內，從而起到“擋箭牌”的作用，保護自動氣象站的設備不受雷擊破壞，因此正確安裝避雷帶和避雷網格極其重要，這樣才能有效保證自動氣象站的安全。

3 自動站主要防雷技術的實際應用

自動防雷站由多種設備支撐，每種設備都需要電能，而電路在受到雷電天氣的影響時可直接使過電壓侵入通道;當遇到雷電天氣時，感應雷會通過入侵信號數據直接損壞設備;直擊雷可直接損壞數據采集器和室外傳感器，尤其是風向桿。自動氣象站要想避免雷電損壞自動氣象站，應從根本上減少雷電破壞自動氣象站的問題，需結合自動氣象站周圍環境特點，深入分析當地雷電天氣自然規律，針對雷電問題采取防雷措施。

4 自動氣象站防雷工作中的安全防雷技術

4.1 自動氣象站防雷接地技術

自動氣象站要想做好防雷工作，必須重視接地工作，接地是防雷技術中重要的環節之一，相關工作人員必須按照規劃制度做好接地網的工作，讓其具有合理性，做好該工作要求接地電阻小于4 Ω，這樣才是最安全的范圍，且當接地電阻值越小，電壓就越低。采用綜合接地網時，要求接地電阻小于1 Ω才屬于安全范圍，要求接地和防直擊雷引下保持5 m以上的距離。此外，要遵循接地網不共線原則，這樣做的目的是保證信息采集箱上的金屬制品與金屬固定件的電器貫通，更好地發揮避雷的作用。同時，當同軸電纜特性阻抗低時，會使雷擊產生的電流直接入地，再加上金屬制品屏蔽作用，很大程度上減少了雷電的感應電壓。

4.2 單獨安裝避雷針

根據以往經驗，單獨安裝避雷針可以有效避免其在雷電天氣對風向傳感器和傳輸線直接造成影響。若直接將風向傳感器當作避雷針，會出現嚴重的雷擊事故，也使自動氣象站內的其他設備受到雷擊影響。單獨安裝避雷針可以起到有效避免自動氣象站內受到雷擊的影響，還能避免對周圍建筑產生影響。一般情況下，還應該整改防雷器，其原理是在原有的基礎上在單獨安裝一根避雷針，并且保證將其安裝在自動氣象站附近，該避雷針長度約為16 m。除此之外，還要分析風向傳感器位置，避雷針和風向傳感器之間要保持3 m以上的距離，這樣才具有安全性。顯然，為了保證整個自動氣象站觀測場的設備都在避雷針的保護范圍，就需要單獨增加避雷針，這樣才能保證所有設備不會被雷擊損壞。

4.3 自動氣象站外部防雷技術

自動氣象站時常處于空曠區域，更容易遭到直擊雷的襲擊，因此更應該應用外部防雷技術。將金屬構件、避雷帶、金屬屋面作為防直擊雷接閃器，能有效發揮防直擊雷作用。直接連接閃器的原理是利用設計人員事先設計好金屬裝備，然后通過改變雷電通道，讓雷電流不會作用于被保護的物體。要注意的是，需結合氣象站實際環境裝好防直擊雷避雷帶。技術人員要按照相關防雷技術規范進行作業，并及時計算它的保護范圍，并寶成接地電阻與風向桿之間的電阻小于4 Ω，這樣才能有效起到避雷作用。

4.4 自動站內部防雷技術

信息系號線和電源線是電壓的傳播途徑，若不想自動氣象站遭到感應雷破壞，就應該從避免用電設備以過電壓。例如，某地區的自動氣象站電源系統供應以TN-C型式為主，但是必須以防雷技術規范為主改為TN-S型式，或TN-C-S型式，為避免雷電侵入設備導致雷電系統損壞，因此要做好多級防雷保護工作。進行多級防護保護設備的具體設計步驟：電源總進線作為第一級電源保護器，在安裝時要保證電源防雷器的電源電流高于40 kA;在值班室需分配點進行與不間斷電源之間安裝20 kA的電源防雷器，其也是第二級電源保護器;而10 kA的電源防雷器需安裝在數據采集器前段，將插座式避雷器安裝在每臺計算器電源之間，可以更好地起到避雷作用，企業是第三季電源保護器。雷電感應浪涌電壓可直接對計算器和其他信息設備進行雷擊導致其受損。當出現雷電現象時，會產生大量的過電壓能量單純的防雷措施起不到完全消除過電壓能量，會直接損壞自動站內的器件。因此，在自動氣象站上裝上浪涌保護器SPD，可以起到直接限制瞬態過電壓的作用，使設備都能在承受范圍內。自動氣象站中電源線供電方式一般為TT制式，且低壓配電系統電源線上使用的具有金屬制品外殼穿過金屬管之后，再將其引入氣象室內，這個過程要做好接地工作。

5 結束語

為了保證自動氣象站觀測工作順利開展，就必須做好防雷工作，相關工作人員在進行防雷工作時要仔細分析其產生的問題并及時做好安全防護工作。每個自動氣象站都有其自身的特點，因此工作人員應根據其特點分析原因，并增強自身安全防護意識，這樣才能保證自動氣象站的防雷工作安全穩定運行。

參考文獻

[1] 多杰才旦.自動氣象站防雷工作中的問題及應對措施[J].農家參謀，2018（3）： 112.

[2] 李承昊.自動氣象站防雷工作中存在的問題及應對措施[J].科技經濟導刊， 2020（8）：129.

責任編輯：黃艷飛

Analysis and Application of Lightning Protection of Automatic Meteorological Station

FU Min-jun （Zhangshu Meteorological Bureau， Zhangshu， Jiangxi 331200）

Abstract The function of automatic weather stations is to provide meteorological services. With the gradual automation of meteorological observation equipment， the level of atmospheric detection in Our country has been improved to a great extent. The problems in the lightning protection work of automatic weather stations are also increasingly prominent， bringing huge losses to the country. Based on this， the problems existing in lightning protection of automatic weather station are analyzed， and the safety protection measures are put forward.

Key words Automatic station; Lightning protection work; Problem analysis; Safety protection