自动气象站防雷问题及应对策略探讨

陈小忠 罗威

广东省兴宁市气象局

摘 要：本文阐述了自动气象站遭雷击的原因，并结合当前自动气象站防雷工作中存在的问题及应对策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：自动气象站；雷击原因；防雷问题；应对策略

一、前言

近年来，随着我国基础建设的大力发展，我国的气象事业也得到了快速发展，自动气象站得到广泛的应用。自动气象站在发布自然灾害预警，提供突发公共安全事件决策依据中起到了独特而重要的作用。然而，自动气象站也因其安装位置及系统结构的特殊性，在运行过程中较容易遭受雷电的侵袭，影响其安全运行。基于此，本文阐述了自动气象站遭雷击的原因，并结合当前自动气象站防雷工作中存在的问题及应对策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。

二、自动气象站遭雷击的原因

根据有关资料和现场实地勘察，自动气象站的建设场地主要分为两大类： 一类是建设在原气象观测场，另一类是根据气象数据监测的需要，建设在非气象观测场的其他场所，这类大为单要素自 动气象站，有少部分为多要素自动气象站。对于建设在原气象观测场的自动气象站，其防雷接地系统主要是在原气象观测场防雷系统的基础上改建而成。由于以前的人工观测场大多为机械制式的设备， 耐压能力较强，因此，雷击表现不是很严重。而自动气象站大多由集成度较高的电子弱电设备组成，且处理及传输设备均为电子弱电设备，其耐压能力相对较弱。 在建设自动气象站时，由于对风杆的直击雷防护、等电位连接以及屏蔽措施考虑不周全，导致雷暴时自动气象站很容易损坏，严重影响了自动气象站的正常运行。 而对于在非气象观测场的自动气象站，由于观测需要，大多建设在建筑物的屋顶或野外，其防雷措施一般仅安装一根接闪杆，基本上缺乏雷击电磁。

二、自动气象站防雷工作存在的问题分析

（1）避雷针保护范围不合格。观测场的避雷针保护范围不合格对于观测场来说，对于气象站的影响也是很大的。气象站在建设之前，其周围的的布局都是经过严格的研究分析的，有合理的避雷针保护区。但是建设的过程中大多不按照要求，有些人认为过多的保护范围是浪费，建设的过程中缩小了避雷保护区的范围，往往造成严重的后果。避雷针保护范围对于避免雷击是有很大作用的，可以有效的保护气象站受到雷击。

（2）风传感器的铁塔与避雷针混合安装。很多在建设气象站的过程中意识不到风向感应器是不能与避雷针混合安装的，因为风向感应器安装在风塔上，正好处于气象站的最高的位置。其实这时候风塔就是充当一根避雷针的作用，但是遭受雷击的情况下，往往会使风向感应器被雷击所损坏，造成气象站不能正常的运行。铁塔与避雷针组合安装如图 1 所示。

图
1、铁塔与避雷针混合安装

（3）通讯系统未安装避雷器。自动气象站电源或部分通讯系统由于被忽略未安装避雷器,一旦遇到雷的袭击,避雷器在断路器有任何动作前把过去电流快速泄放,保护后续设备终端正常。 若自动站电路直接承受雷击将增加自动站雷击概率。因此,通讯系统和总电源处应安装避雷器。

（4）金属护拦没有接地，部分线路裸露在外。金属护拦无接地，部分线路没有穿钢管而裸露在外，这也是导致雷灾的潜在危险之一。

（5）没有避雷带和避雷网格。避雷带科学合理的安装在外部防雷措施上面极其的重要，它起着护盾的作用，只有正确安装好接闪器，才能把雷电流引下来，能够最大化的保护气象站设备免遭直接雷击。没有合理设置避雷网格范围，接闪器就无法很好的安装，就无法把雷电流引下来的作用，就无法起到规避作用。

三、自动气象站防范雷击的应对策略

（1）单独安装避雷针。规划合理的范围区域，单独安装避雷针，有助于保护风传感器的铁塔与避雷针混合安装时对风传感器和传输线的直接影响。严格按照计划的避雷针防护范围进行实施，要把整个气象站及其设备建筑都包含在避雷针的保护范围内。如果气象站边缘地带，无法包含在保护范围之内，就需要另外建设安装避雷针进行保护， 严格进行避雷针的安装， 这对于气象站防雷有重要的作用。

（2）承载风传感器和避雷针的安装。在对自动气象站进行直击雷防护时，可以借助于独立避雷针，要时刻保证所设置的避雷针和建筑物以及附近设备之间有安全距离，要保证避雷针在接闪时，具备有独立的低阻抗泄放雷电流的通道，但是不会对周围其他建筑物的安全产生威胁。首先，需要确保风塔和独立避雷针之间的距离不小于 3 米，在对独立避雷针进行安装的过程中与风塔之间的距离可以达到 4 ~5 米。安装避雷针时要保证观测场内的所有设备都在其有效的保护范围内，如果在观测场地边缘的观测设备不在其有效的保护范围之内，需要另外加装避雷针，要确保观测场内所有的观测设备都在避雷针有效的保护范围内。最后，需要结合避雷针的安装位置和保护范围以及自动气象站的防雷保护等级，计算出准确的避雷针高度。

（3）合理设置接地网。为了能够更好地避雷，这就必须要设置合理有效的接地网，合理使用以及制作接地网，在地网的接入中，应依照自动气象站的布局状况及管道走向按照相关工程要求，将地网绕着整个观测场一圈，同时沿着管道的走向完成接地体的安装，以此达到全面观测气象站系统设备及金属管运行状况的目的。如果是有必要，可以摘除掉之前信息采集箱上的静电线，以及接地铜线，在另外一方面，可以使得信息采集箱上的金属固定件和采集箱金属管三者科学有效地连接在一起。这样就可以有效地形成等电位连接，并能够使得金属管座和地网形成一个完整有效的防雷措施。或者是可以安装电源避雷器，这主要是为了能够更好地在处理紧急情况下可以使用电源避雷器，有效防止其他电子设备的损坏，进而可以确保自动气象站的正常运行。

（4）合理安装浪涌避雷器。在产生雷电的过程中将会伴随着巨大的过电压， 如果只是单一的防雷保护措施不能完全消除掉过电压的危害，为了使过电压限制在设备可以承受的安全范围内需要实行多级防雷保护措施。自动气象站的电源线大都为架空引入，供电方式是根据 TT 制式。所以，需要将一套大于40KA 的浪涌保护器安装在总配电箱处作为一级防护，将大于 20KA 的电源浪涌保护器安装在自动气象站机房入线端作为二级防护，在传感器端安装第三级浪涌保护器。要确保一级和二级浪涌保护器之间的距离大于 30 米，二级和三级浪涌保护器之间的

距离大于10 米。另外还要在传输信号线机房端加设匹配的信号浪涌器。

安装避雷带和设置避雷网格。避雷带的严格合理的安装在外部防雷措施上面极其的重要，它起着护盾的作用。正确安装接闪器，把雷电流通过避雷针引入大地下，使气象站设备能够避免遭受直接雷击。如果没有安装避雷带，接闪器就无法很好的安装，就无法把雷电流引下来的作用，就无法起到规避作用。

四、结束语

  自动气象站防雷建设本身就是一项比较复杂的，综合性较强的工作。在做好防雷工作时一定要从实际出发，结合自动气象站本身的特点，进一步调查和分析自动气象站发生雷击事故的具体原因，将其归纳总结，找出相应的有效的解决办法，不断完善，以确保自动象站的防雷措施能够有效进行，进一步提高我国气象站对天气采集信息的质量。

参考文献：

[1]《建筑物防雷设计规范》.GB50057-2010 .  

[2]苏邦礼.《雷电与避雷工程》.

[3]《自动气象站场室防雷技术规范》.QX30-2004.

[4]邝泉，莫颖妍.浅议自动气象站防雷应对措施[J].科技创新导报，2015（14）.

[5]徐勇，张先航，郑列剑.自动气象站防雷工作中的问题及对策[J].通讯世界，2015（9）.