自动气象站观测场上有哪些防雷措施

自动气象站观测场上有哪些防雷措施

李红梅,裴晓惠,马朝冉

山西省长治市气象局  046000，河北省保定市望都县气象局  072450

摘要：伴随着现代化社会的不断发展，自动气象站也逐渐投入到了使用当中，在自动化水平得到提升的同时，大气探测精准性也变得越来越高。同时，气象站建设也是现代化建设基础项目之一，通过不断完善自动气象站建设，可以为气象科学研究提供有力支持，进而增强了社会服务。虽然自动化气象站建设相对容易，但是其安全保障工作需要投入大量精力，重视自动气象站安全工作可以使气象数据变得更加精准，进而为天气预报和气象监测提供高质量服务。对此本文将分析雷电入侵自动气象站的主要途径，并提出自动气象站观测场有效防雷措施。

关键词：自动气象站观测场；雷电入侵；接地；防雷措施

自动气象站建设包含着大量由电子元器件组合而成的电子电气设备，对电磁干扰敏感性较强。通常情况下，电磁干扰源主要分为两种，一种是人为干扰源，主要是电力系统隔离开关和系统扰动所形成的过电压与高频电磁辐射干扰。二是自然干扰源。主要包括雷电、宇宙射线以及天体活动等等。其中雷电过电压对自动气象站危害较大，是最为主要的干扰源。因此，自动气象站观测场要采取科学有效的综合防雷措施，以此来降低雷击电磁脉冲造成的损害。

1. 雷电入侵自动气象站的途径
   1.1高压脉冲入侵

如果在自动气象站观测场附近存在较高的物体或尖端物体遭受雷击，那么就会产生雷电电磁感应与静电感应，从而会使过电压传送到自动气象站当中，直接威胁着数据采集装置和传感装置的正常运行，甚至还会对线路绝缘层插画层击穿，瞬间高压会顺着线路进入到主控室当中，对系统内的传感装置造成了破坏，很容易导致系统出现异常问题，进而造成了难以弥补的经济损失[1]。
1.2接地线入侵

如果自动气象设备附近的地面遭遇了雷击危害，那么整个区域的电位就会在短时间内瞬间攀升，反击所产生的高电位也会从接地线路入侵到系统当中，很容易对电路设备造成严重损坏，甚至还会导致系统无法正常工作。
1.3直击雷入侵

直击雷主要是雷云放电通过建筑物或地面接收设备，使强大的电流会经过这些物体入地，在一瞬间会产生十分强大的机械振动力或高温高热，从而导致物体会遭到严重破坏[2]。在雷电流经物体的时候，因为有电阻或电感存在，所以会出现较大的电压降或感应电压，电气设备也会因此直接被击毁，甚至还会发生火灾和爆炸事故。目前，自动气象站根据相关要求都安装了避雷针，所有系统设备都处于有效防护范围之内，遭受直接雷击的可能性较小。
2.自动气象站观测场防雷措施分析
2.1合理接地

在分流和泄放直击雷或雷电电磁干扰能量过程中，合理接地是一种最直接有效的措施，也是电位均衡补偿系统的基础内容。其主要目的就是为了确保雷电流可以通过低阻抗接地系统朝大地进行释放，从而对建筑物和人员安全提供保障。如果缺少良好接地系统或避雷设施，那么将会出现引雷入室的安全隐患。并且，如果避雷设施设置不当，雷电电磁脉冲还会对电子设备形成电感性和电容性耦合干扰。因此，必须要及时改造地线，对不符合自动气象站观测场要求的地线进行合理调整与改造，适当地选择低阻和高效接地模块，进而有效降低地线的电阻。在此之后，还要将自动气象站信息系统的接地和防雷接地进行共地，也就是由公共接地点负责提供保护接地，从而避免出现因不同系统接地在不同区域导致的损坏性电位差问题。在工程实践过程中，具体要重视并处理好以下几方面接地问题：一是要确保电子设备单独接地，不同类型的设备要与系统接地线连接在一起，而且要尽可能地缩短连接距离，统一接地之后再与地网对接，以此来减少阻抗耦合所形成的感应干扰[3]。二是要确保电子信息设备接地和建筑防雷接地。如果电子信息设备和避雷装置接地系统之间没有保持规范的绝缘距离，那么很容易导致避雷装置在接地过程中出现反击安全事故。对此，为了避免低频杂散电流造成干扰，一般都会利用低压避雷器或放电器将不同的接地系统对接在一起，确保在雷击过程中可以使放电器等设施自动连通。
2.2内部防雷

首先，从系统内部角度来看，需要在接地设备周围利用镀锌扁铁将传感装置和各类型设备引下线连接在一起，设备当中的接地线一定要与地网保持可靠连接。同时，还要采用5×5规格的网状接地结构对观测区域进行电位均衡，将太阳能设备、卫星设备等携带金属结构的装置实施等电位处理。其次，还要针对自动气象站中的电缆线路采取穿钢管埋设处理，以此来形成良好的屏蔽模式。最后，在新型自动气象站系统当中，还要配备浪涌保护装置，像机房、自动站总配电箱以及配电处等位置都要配备。
2.3外部防雷

在此期间要严格按照建筑防雷设计标准建设自动气象站，一是可以采取引下线的方式。因为新型自动气象站系统当中的所有设备都需要引下线和地网对接，引下线数量要控制在2根以上，可以将设备当中的钢结构作为引下线[4]。像百叶箱金属底座和风杆等等。二是绝大多数大型自动气象站都会选择单点接地和共用电网两种防雷方案，整个过程要将接地阻值控制在4Ω之内，还需要确保接地线路引出长度和横截面满足规范要求。

2.4科学分流

分流指的就是将雷电能量向大地泄放过程中遵循层次性原则。整个过程需要根据划分好的防雷保护区对雷电能量进行分等级泄放。而由于雷电产生的过电压能量较大，如果采取单一方法和防线无法抵消雷电过电压造成的危害。所以必须要采取多级防护措施将入侵雷电控制在安全和设备可承受范围内。目前，大部分自动气象站的电源线都会采取架空引入方式，供电也采用了TT制。在总配电箱会安装一套避雷装置。
结束语：

综上所述，自动气象站观测场防雷是一项系统工程，并不是简单地添加设备就可以完成的，而是要结合实际情况，采取科学有效的方法构建完整防护体系，从而满足预期效果。同时，防雷也是一门综合科学，需要在实践过程中不断积累经验，进而提升自动气象站运行的可靠性和安全性。
参考文献：

[1]雒新萍.防雷关键技术在自动气象站系统中的应用探究[J].农业灾害研究,2022,12(01):84-86.

[2]苏贵岭,刘建东.浅谈自动气象站雷击电磁脉冲防护措施[J].农业技术与装备,2021(07):136-137+139.

[3]赵晋,邹德培,杨朋.自动气象站防雷措施探讨[J].科技与创新,2021(13):10-11.

[4]陈城,陈宁,彭军,蔡明.自动气象站常见故障分析及系统方案设计[J].气象水文海洋仪器,2020,37(03):112-115.

作者简介：李红梅，女，汉，1971.2，山西省武乡县人，本科，高级工程师，雷电防御.