氣象觀測場雷電防護要點分析

楊珂

甘肅省酒泉市肅北蒙古族自治縣氣象局 ?甘肅酒泉 ?735000

摘要：氣象觀測場使用雷電防護技術，其主要目的是達到安全效果。因此，在安全保護應用過程中，地面觀測場應重點使用雷電防護方法在選定的位置安裝雷電保護設備。其中，自動氣象觀測設備可防止雷電影響自動氣象觀測場和電子設備，因此可作為接地保護設備使用。

關鍵詞：氣象觀測場;雷電防護;要點分析

氣象觀測場具有抵御雷擊的能力，但是在使用過程中問題仍然很普遍，對財產和人身安全構成了嚴重威脅。隨著技術變得更加智能和自動化，雷電對氣象站觀察設施的影響也越來越大。此結果有幾個原因。一方面，氣象觀測場是抵御雷電攻擊的最重要防御手段，相應的防雷技術正在發展，但是各個部門的某些防雷設施并沒有隨著時間的推移而改善。這些防雷設施都不是標準化的結構，并且由于氣象觀測設備是在這些標準倡議之前就引入的，因此較早創建的氣象觀測設備沒辦法實現實踐和理論的結合。

1氣象觀測場雷電防護工作中出現的問題

1.1防雷設計不夠全面

在實施《防雷技術規范》之前，許多氣象觀測場都只有較少的電氣設備來防止直接雷擊，但沒有完整的附加雷電保護。即使啟用了此規范，仍有許多氣象觀測場未使用完整的防雷保護，許多站點只安裝了簡單的SPD，而未安裝所有必需的設備，例如保護線和集成線。

1.2防雷設備的不規范安裝

氣象觀測場軸上用于風向和風速的信號線不受單獨的金屬管保護，只考慮電線完好無損，電纜被放置在避雷針上，以向風的方向和速度發出信號，這對使用者的安全造成了許多隱患。風向和速度信號線使用了屏蔽電纜，因為屏蔽電纜無法將雷電型攻擊連接到屏蔽層，這樣一來，所有電磁脈沖都會受到沖擊，并且信號線感應的電流是高于集熱器電子組件可以承受的電流和電壓的，因此太陽能集熱器無法正常工作或發生故障。例如，惠州氣象觀測場的自動監視系統集合連續三四次受到雷電的破壞，破壞了氣象觀測場收集器的電探測器，導致發生故障。根據對此案件進行研究，結果發現這是由于風桿避雷針和信號線的不規則，以及風的方向和速度引起的。在研究風速信號的傳輸時，建設者不考慮設備的實用效果以獲得良好的導電性，而只考慮純度。這樣一來，沒有與金屬避雷針平行的工作線進入金屬管，當接收到由避雷針產生的電磁脈沖時，避雷針通過風速信號線和連接至太陽能收集器的電源線進入收集器。其中，太陽能收集器的內部連接至接收器，主控計算機。

1.3風桿上避雷針引下線和氣象觀測場的設備在觀測場內網上兩點之間的距離不符合標準

觀測場通過提供恒定的適度氣壓恒定流，并使不同的接地設備之間以及不同的系統之間的可能出現的差異最小化，從而盡可能避免了機箱接地護罩和其他金屬設備的保護性接地檢查。同樣，要讓氣象觀測場創建通用的基本集成系統，路徑必須位于通用的地面網絡中。同時，工作人員對氣象觀測場的雷電防護的知識儲備不走，這會對氣象觀測場的雷電防護構成潛在威脅，會遇到了大量氣象觀測場的雷電接地問題。安裝設備氣象觀測場并將其連接到接地網絡觀測場時，需要防止附近的設備在避雷針的作用下干擾避雷針中的電流，必須嚴格遵守國家生產標準。

2氣象觀測場雷電防護要點分析

2.1雷電波侵入的防護

對氣象觀測場雷電波侵入的原因進行全面分析，發現工作人員極度缺乏對雷電的預防意識，以及不按照要求和規則進行雷電防護的工作。在這種情況下，需要電氣安全專家，電氣安全專家人員使用信號技術連接到接收器，在選定的位置使用埋地技術，并按照規定使用信號技術，以便在地面上可以進行實時觀測雷電防護工作裝置和氣象觀測場。首先，根據雷電防護的理論，雷電攻擊并不受氣象觀測的變化影響，必須要保護接地設備和氣象觀測場免受影響我們需要一種雷電防護方法和一條接地線來防止氣象觀測場受到雷電波侵襲，這樣可以提高雷電防護效果和安全性，保護人們生命和財產的安全。

2.2使避雷針和風桿之間絕緣

風向和速度指示器線由金屬條控制，將金屬導條放置在地面上，金屬導條依據風的方向放置在風桿下。這樣，閃電將會遵循風桿的導線方向變換方向，避免閃電攻擊。氣象觀測場必須將金屬管沿風向穿過金屬管，并使其風速朝向雷電，使其接地。在風桿下方的金屬導條的引導下，它穿過金屬探測器，并最終到達避雷針的設置點。氣象觀測場設備安裝站點需要進行嚴格測試，并且風桿的底部避雷器與位置與氣象觀測場之間的距離必須大于11 m。

2.3雷電感應的防護

如果保護了氣象觀測場，則必須考慮氣象觀測場對雷電的影響，以便根據需要實現雷電對氣象觀測場的感應保護。在保護過程中，應注意安裝地面結構，在安裝過程中連接雷電引腳，當然，其中反雷電設備應與其他設備區分開。并需要嚴格遵循規則來解決此問題，檢查避雷裝置與其他裝置之間的距離最大為5 m，如果距離太遠，效果將不足。在使用過程中雷電期間的氣象觀測場很難對閃電的后果進行預測，因此，配備了相應的雷電接地裝置，當看到雷電防護技術閃爍，需要及時開啟雷電防護設備，以達到最佳雷電防護效果。

2.4在電纜的屏蔽層整體做好大于兩個地方的接地處理

電纜屏蔽層的一端應連接到金屬平面，并與氣象觀測場接地設備進行連接，另一端應通過螺栓連接到工作區域。氣象觀測場中的配備的電話線，網絡電纜和其他電氣設備相對較舊，使用效率較低。有幾種SPD產品支持來自各種監視設備的信號線，連接到信號線的數據收集器配備了防雷保護，但是收集器的高壓設備實際上非常脆弱，為了實現雙重保護，必須使用兼容的SPD信號。選擇SPD產品時，需要根據國家和行業標準以及實際條件做出科學，適當的選擇。在進行實際實施時，請特別注意當前的下載級別和安全標準。

2.5接地裝置的隔離

以前，氣象觀測場受雷電困擾，氣象機器觀測站無法正常工作，并且氣象觀測的結果無法確保準確性。因此，必須將氣象觀測場的接地設備安裝在正確的接地導體上。在安裝過程中，有必要采用連續的方法，按氣象觀測場實地每距離5m放置避雷針，避開雷電對自動站氣象的攻擊，并保護氣象觀測場，氣象觀測場外圍線路，數據傳輸設備，氣象觀測裝置和安全線電源等各個部分。可以看出，在氣象觀測場上安裝接地防雷裝置可以隔離雷電，并可以根據需要對雷電進行感應保護，從而增強氣象觀測場對雷電的保護效果，并增強防雷效果。氣象觀測場根據需要進行研究的同時，還注重雷電防護技術的使用，以達到防雷的目的，優先保護氣象觀測場，氣象站和各種設備。

2.6感應雷防護措施

連接到觀測場的金屬工具（或金屬防護罩）可以連接到最近的地面，其中，觀測場區與地面之間的電纜線必須加以保護，以防損壞可以埋入管道或金屬豎井中。用于跟蹤風向和風速的設備安裝在最高位置，下面安裝有超過10m的電纜線，這些電纜線必須使用兩層金屬管（或導線槽）進行保護。外部金屬的頂部和底部是連接到唯一接地的銅芯線的管道，金屬管底部的下部在主體內部，并且金屬管的內外兩層必須絕緣分開，每層金屬管都必須安裝在密封管上。

2.7涌保護器（SPD）選型

在正常情況下，由雷電產生的雷電波的功率會傳輸到用戶設備的內部，而由于SPD會發出雷電電流，因此會受到設備和雷電傳輸的影響。在正常情況下，所有雷電電流都會流過，在某些過程中，SPD會累積殘留的雷電電流，并排放到其他電氣設備中，這些電流通過線路會傳輸到下一級的電氣設備，因此，需要安裝多級浪涌保護器以消除線路中剩余的雷電電流。通常，SPD以相對較高的速度安裝在生產線的前端，因此它可以去除大部分雷電電流。但是，SPD有利有弊。根據當前的國內外產品，多級浪涌保護器目前流速通常對工作的響應很慢，這將導致第一階段的雷電流動和第二階段的雷電流動的應接不暇，導致雷電電流的不徹底和不完善，影響整個SPD的運行效率。當SPD處的響應時間超過低電平電流雷電響應時間時，高電壓電流雷電開始第二級SPD操作。如果雷電流線太大，則大多數雷電流將影響第2層SPD，因為第1層SPD處于暫時故障狀態。這是由于SPD第二層的帶寬較低。在初始SPD級別，還可能會損壞雷電元件，并且保護功能會失控。結果，大多數雷電電流不會通過SPD放電，而是直接流入器件。它產生的過高電壓可以認為是對設備的損壞。如果在氣象觀測場上安裝了ISPD1測試，并且在監視站的外部面板上安裝了SPD2 II級測試，則必須進行能量和時間調整，使SPD1和SPD2之間的反應適當。當零流量流動時，SPD2導線的張力會減小，從而使最敏感的SPD2首先反應，SPD2首先驅動，SPD1驅動更高的電壓，SPD1導線在SPD1導線之下，而SPD2也變為10/350。在SPD2超載之前，SPD1必須響應一次能量去除。

3結語

為了確保氣象觀測場不會暴露在雷電中，必須仔細考慮將雷電防護設備連接到氣象觀測場上，以斷開雷電的連接，并消除由雷電引起的潛在安全問題。根據防雷系統的要求，積極使用雷電防護技術，使用具有較高雷電防護意識的技術人員，并且定期維修和測試所有電子設備，防雷設備，并安裝接地和防雷設備，以確保正常運行。

參考文獻：

[1]黃聲錦，蔡河章，林溪猛，黃月清.氣象觀測場雷電防護要點分析[J].海峽科學，2019（11）：14-17.

[2]施亮.淺析氣象觀測場防雷中的問題和解決方法[J].科技創新導報，2014，11（32）：72+74.