自動氣象站雷災原因分析與保護措施研究

王斯玉 王家凱 邸秀秀 羅秀明

1.潁上縣氣象局 安徽 潁上 236200;2.阜南縣氣象局 安徽 阜南 236300 3.廣德市氣象局 安徽 廣德 242200

自動氣象站在我國氣象測報工作中發揮了巨大的作用,取得了良好的使用效果與精確的觀測數據。但是其集合了傳感器、采集器、通訊設備、儲存與信息處理等多種電子設備,抗電磁干擾能力與抗沖擊電流能力弱,同時由于觀測站點多建立在空曠地帶,多為雷電高發區,因此,做好雷電防護工作,是確保自動站正常穩定運行的重點工作內容。

1 自動氣象站雷電災害成因分析

1.1 自動站設備與場地因素 自動氣象站內的多種精密電子設備,極容易遭受雷電感應損壞,同時其內部眾多的線纜也是造成雷電感應過電壓與電磁脈沖的重要原因。同時,自動觀測場往往建立在地形高程較高點或者空曠地帶,容易成為雷電放點導體,造成雷電損害。

1.2 避雷設施因素 自動氣象站防雷工作中,設置各種避雷設施,是防護工作的關鍵,但是在部分站點中,仍然存在很多問題,比如缺少避雷帶與網格,在遭遇雷擊中不能起到電流引導作用;風傳感器在安裝中,與避雷針存在共同使用鐵塔的問題;業務室未安裝合格的浪涌保護器等。這些情況已經成為引發雷災的重要因素,需要引起充分重視。此外,在站點設計工作中,因為成本等因素的考慮,往往存在避雷針保護范圍過小的問題,使避雷針無法達到真正的保護作用。

1.3 線纜屏蔽措施問題 垂直信號線路方面,觀測鐵塔上的信號傳輸電纜直接暴露在頂端,接閃桿雖然可以保護各類傳感器設備,但是裸露線纜會在電磁波脈沖作用下產生過電壓事故,此外,鐵塔頂端金屬框架本身也是產生感應過電壓的重要誘因之一。水平線纜方面,很多自動氣象站使用金屬線槽與連接件進行安裝工作,沒有采取有效的接地措施,無法分流雷擊電流,在發生閃擊時,會形成耦合造成事故。此外,不同性質的線纜安裝在同一個線槽導致的靜電感應對設備及數據信號也易產生影響。

1.4 地電位與浪涌電壓問題 自動氣象站觀測站點與辦公樓地網一般是斷開的,但是辦公樓接閃桿會把雷擊下產生的局部高電位導入接地體中,造成較高的地電位,形成耦合高電壓,反向影響自動氣象觀測站點。此外,自動站內的電子設備會被雷擊時的過電壓損壞,因此,必須安裝合格的浪涌保護器,配電設備要接地處理同時帶絕緣套穿孔進入站室。

1.5 關于避雷設備及浪涌保護器 避雷是指通過一定的方法措施,躲避因為雷電而產生的對人體、建筑等的危害。雷電是一種自然放電現象。雷擊是自然災害,不僅會造成設備、房屋設施的損壞,而且可能引起火災、爆炸,甚至還可能傷害人、畜等。避雷針、避雷線、避雷網、避雷帶、避雷器都是經常采用的避雷裝置。一套完整的避裝置包括接閃器、引下線和接地裝置。上述的針、線、網、帶都只是接閃器,而避雷器是一種專門的避雷裝置;

浪涌保護器,也叫防雷器,是一種為各種電子設備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護的電子裝置。當電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產生尖峰電流或者電壓時,浪涌保護器能在極短的時間內導通分流,從而避免浪涌對回路中其他設備的損害。

浪涌保護器,適用于交流50/60HZ,額定電壓220V/380V的供電系統中,對間接雷電和直接雷電影響或其他瞬時過壓的電涌進行保護,適用于家庭住宅、第三產業以及工業領域電涌保護的要求。

2 自動氣象站雷電災害防護措施

2.1 完善避雷設施 自動氣象站是氣象觀測工作中的關鍵設備,應針對雷電多途徑入侵的特征,建設綜合一體化避雷設施體系。如接閃桿、信號線的正確安裝與設置,風傳感器、避雷針與浪涌電壓保護器的安裝等。對其中容易發生雷擊的部分,如電源系統,加強采取多層防護與隔離措施,如加裝合格且適當的浪涌保護器等。

2.2 正確接地防護 為了更好的提高自動氣象站的防雷工作,要正確的進行接地防護工作。首先觀測場防雷盡量安裝獨立的避雷針,盡量和風塔分開設置,接地后的下引線也盡量遠離觀測場,線纜不夠時,線纜與接地線要成直角;防雷接地后,可以把雷擊電流有效的導入接地防護范圍內,確保自動站的穩定運營;不同性質的線纜要再安裝線查明其性質,如信號線、12伏特電線、市電線等,按照不同性質的線纜分開安裝在不同的線槽內,防止電感效應干擾;接地網要合理設置,遵循相關技術規范要求,沿著電纜走向進行安裝,采集器上的靜電線也必須進行接地,實現設備與線纜全覆蓋,構成完整的防雷體系。

2.3 合理開展觀測 在可能發生雷災的極端氣象環境下,觀測人員要合理分工、通力合作,完成測報任務的同時,做好雷災防御工作,合理處置雷電波入侵問題,防止引雷效應的發生,總結經驗、完善措施、編制方案,運用先進技術,嚴格管理,充分發揮各類防雷設施與接地基礎設施的作用。由于不同站點所處的環境差異性大,因此,在這個過程中,應一切從實際出發,遵循因地制宜的原則,在確保防雷安全的基礎上開展各項氣象觀測工作。

3 結語

鑒于雷災防護工作在自動氣象站中的重要性,應完善各類防護措施,健全管理機制,對雷災事故,詳細分析其發生規律,因地制宜的將技術措施與管理方法應用在實際工作中,以預防為主,防患于未然,為自動氣象站的安全穩定運行提供保障。