做好自动气象站雷电防御工作的若干思考

做好自动气象站雷电防御工作的若干思考

邱美萍 黄卫东 叶琳琳 莫锦博

广东省汕尾市气象局， 广东 汕尾 516600

摘要：随着科学技术的飞速进步，自动气象站也得到了快速发展，这为地面气象观测工作的顺利开展奠定了基础。传统地面气象观测工作都需要自动气象站提供数据支持，而自动气象站的发展使数据的精准度有了很大程度的提升。自动气象站主要由多个部分组成，它能够实现自动观测和储存相关的气象数据。由于自动气象站涉及到很多电子设备，很容易受到雷电的袭击，进而对气象观测质量造成严重的影响。基于此，本文着重针对自动气象站雷电防御工作中出现的常见问题进行分析，并在此基础上提出对应的应对措施，以期能够为自动站的安全、正常运行提供一定的参考。

关键词：自动气象站；雷电防御；问题；思考

引言：

自动气象站的投入使用，不仅大大减轻了工作人员的劳动强度，还使气象观测效率与质量实现了显著提升。为保证持续、准确地观测天气状况，自动气象站的安全工作必须引起高度重视。自动气象站各系统设备的安全、正常运行，不仅能够确保正常采集数据，还能为保证各仪器设备位于正常运行状态。在雨季来临之前，若无法及时做好自动站的雷电防护工作，将极易导致自动站遭受雷电的入侵，使自动站无法正常工作，进而严重制约了气象观测质量。因此，相关人员应该加强对雷电防御工作的重视程度，确保自动化设备的安全与稳定，为人们的生活提供一定的保障。

1 自动气象站概况         自动气象站的正常运行需要一个综合电子设备系统，正常的运行下需要计算机处理系统、数据采集器以及风向风速、温度、湿度、地湿、雨量等气象传感器的相互配合，每个构建都是重要组成部分，数据的处理采用计算机，数据的接收采用自动采集器，通过通讯系统进行数据传输、保存。在整个运行系统中在室内安装的有数据采集器和计算机系统，在室外安装的系统设备包括各个气象要素的传感器。每个设备的安全都会影响自动气象站的正常运行，因此需要加强对自动气象站雷电防御工作的重视，以确保自动站设备的安全和系统的正常运行。

2 自动气象站遭受雷击的原因分析

自动站遭受雷击的途径主要包括直击雷、电磁感应、地电位反击等几种。①直击雷。直击雷具有较强的破坏力，一旦直击雷袭击自动站仪器设备，将会在瞬间产生较强的电压，进而导致出现火花放电，并转换为机械能与热量，对自动站内的电子设备构成一定的损害，进而导致气象数据丢失；②雷电电磁感应雷击放电时，将会在瞬间产生较强的变化电磁场，同时导体还会感应出较强的电动势。若自动站设备与以上导体进行连接，则强大的电动势将会沿着导体进入到设备上，对设备遭受一定程度的损坏；③地电位反击。一旦自动站接地系统与技术要求不符，且接地电阻值较大时，当遭受雷击时将会导致雷电流未能及时泄放入大地，大量电荷堆集在地极周围，电位往上浮动，进而导致电压较高，高电压将会对设备遭受反击，进而损坏设备；④避雷器安装不当或质量较差。一旦避雷器安装不当、质量不符合要求、残压较大或接地装置与接地线之间无法正常连接时都将导致接触电阻值较大，一旦发生雷击，将会自动站设备构成严重损坏。

2 自动气象站雷电防御工作中存在的问题

自动气象站一般都是处于空旷地，四周没有大型建筑物保护，容易受到雷击，雷电多数是从避雷针的引下线及引下线附近的电缆、架空电缆几方面引入。当电源线和同轴电缆外导体上感应出高电压，若外导体未接地或者接地不当，就会使电缆内外导体间呈现高电压，损坏设备及控制器。  （1）避雷针保护范围不合格。对于观测场来说，气象站在建设之前，其周围都需要经过专家仔细的研究分析，运用一定原理计算之后，所算出的结果和数据将会是避雷针保护的合格范围。这对于防雷是有一定作用的，可以有效的保护气象站不受雷的侵犯。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）电缆和防雷接线设置缺陷。自动气象站的观测场为了屏蔽电磁干扰而让观测场内的电子设备使用金属外壳，传输线路使用屏蔽电缆并穿金属管埋地敷设。由于工作人员可能没有按照要求进行敷设，或是屏蔽层面该接地的设置没有接地，造成电缆在接地过程中屏蔽层一侧和相同电位的导线相连接时在另一侧发生电位悬浮，这样屏蔽层没有办法有效防护由于磁场变化引起的电流变化。

3 做好自动气象站雷电防御工作的对策

3.1避雷针独立安装 　　在自动气象站防雷工作当中，避雷针具有显著的防雷防闪作用。在自动站直击雷防护时应当对避雷针进行独立安装，并确保其与建筑物、周围设备等之间保持充足的距离，并保证避雷针在接闪过程中具备独立的低阻抗泄放雷电流通道，同时也不会对周围设备构成威胁。而且，在安装时还要考虑到风塔的位置，确保风塔与避雷针之间的距离在3m以上。在设置避雷针时应当使用滚球法测算避雷针防护范围，以确保自动气象站的各系统设备等均位于避雷针的保护范围之内，以避免雷电对其造成损坏。

3.2对引下线及信号线进行合理设置 　　传感器作为自动站系统的重要组成部分，在对传感器信号线进行选择时应当注意选择带有金属管的信号线缆，或者选取具备金属屏蔽功能的PVC套管内部，而且还要对其进行正确的接地处理。传感器信号线、避雷针引下线、电源线应当进行分管穿设，能够有效防治引下线产生的雷电流对电源线、信号线产生反击，进而对设备构成一定的损坏。 3.3做好接地防护工作 接地防护工作做好，可以有效将直击雷或感应雷等的雷电流通过接地装置传入整个大地。接地工作实施中按照自动气象站各电子设备中较弱电子为根据，防雷电阻的设置需要在4Ω以下。若按照管线的布线分布为根据，接地工作时需要将地网以观测场地为环绕依据绕其一圈，然后经管道接地并将接地端子预留好，进行电阻降低处理，需要降低在4Ω以下，如果未能将电阻降至4Ω以下，可利用降阻对策进行降阻，操作完毕后将所有的自动站内部防雷设施全部进行接地操作，通过接地处理来加强雷电预防效果。

4 结语

自动气象站防雷系统是一项综合性质较强的工程，对于技术也有着极高的要求。为了有效的防止雷击，减少雷电所带来的危害，就必须对气象站的雷电防护问题进行比较深入的探讨，只有在明确了问题的前提下，才能找到针对性的解决策略。同时，气象站的工作人员也应该具备熟练的专业知识，及时维护和更换设备，提高观测技能水平，更高的发挥气象站的服务作用。

参考文献

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 [4]郭彬.做好自动气象站雷电防御工作的思考[J].南方农业，2015（30）.

作者简介：邱美萍（1988-），女，汉族，广西广西壮族自治区桂平市人，本科学历，助理工程师，从事雷电防御工作。