对地面气象观测站室防雷改造的探讨

2016-04-14龙志军黄茜

地球 2016年4期

关键词：防雷器观测站避雷针

■龙志军黄茜

（保靖县气象局湖南湘西416500）

对地面气象观测站室防雷改造的探讨

■龙志军黄茜

（保靖县气象局湖南湘西416500）

防雷是地面气象观测站最重要的一项工作，为减少雷击对地面气象观测站的影响，气象观测站为此付出了很多努力，但这样的工作对气象观测站来说十分不易。尤其是在极端天气不断出现的今天，气象观测站的防雷工作就显得异常重要。因此，本文将从雷电常见入侵途径入手，研究导致自动气象站设备受损的原因，重点研究对地面气象观测站防雷改造的主要措施。

地面气象观测站防雷改造

0　前言

防雷工作一直是地面气象观测站关注的重点内容，特别是在天气变化多端的今天，十分容易发生极端天气，气象观测站也面临着很多难题需要解决，为此也应用了多种措施，防雷工作也取得了初步进展，但为了进一步满足人们的要求，还需要提高防雷能力，减少雷电对观测站的损害，降低不必要的经济损失。

1　雷电常见入侵途径

通常情况下，雷电入侵观测站的方式主要有两种，一种是直击雷，另一种是感应雷。所谓的直击雷就是雷电直接击中观测站室所设避雷针或架空线路，在被击中以后就会产生雷电波，雷电波就会沿着被击中物进入到观测站室中。如果雷电在场室周边进入地时，由于场室接地系统并不符合要求，就会出现地电位反击情况[1]。当直击雷发生以后，如果台站的电源三级SPD防护能力不高，雷电也会顺着室外供电线路进入到场室中。而对于感应雷来说，主要指在场室附近所出现的雷电静电感应与电磁感应，同时，这些感应电流会随着供电线路等进入到场室中，如果接地设备不够良好，加之信号线也没有相应的屏蔽接地系统，也会将感应雷引入到场室中。

2　导致自动气象站设备受损的主要原因

经过长期实践研究得知，导致自动气象站设备出现损害的原因有很多，主要有未安装SPD、风塔避雷设备等，即便有些自动气象站安装了SPD，但也经常存在安装不到位的情况，因此，需要采取措施加以解决。由于雷电入侵场室的方式有两种，这就需要根据不同的雷电研究导致设备受损的原因。首先，从感应雷来看，这种雷击方式使所受设备数量增多，在雷电流产生以后，场室附近会产生大范围电磁场，如果场室的等电位里连接出现问题或接地系统能力较差，就会导致处于电磁场变化中的设备出现被损坏的情况不，再加上类似故障较多，也会使站内传感器被损坏。其次，直击雷会带来大范围设备受损。当直接雷进入到地网，地网就会产生高电位，这时地电位也会随之进行反击，这样就会致使台站设备被损坏，出现业务中断情况，尽管这种故障很少发生，但一旦发生故障将造成严重损失。

3　对地面气象观测站室防雷改造的主要措施

3.1气象观测场的防雷改造

对于很多气象观测场来说，都是利用避雷针来减少雷电对其危害，多数防雷设备使用时间都在10a以上，无论是避雷针还是地网所用材料都是钢铁，但这种材质的材料表面并没有氧化膜层进行保护，也就很容易被腐蚀，据统计，每年由此出现的失重机率都在2.2%左右，同时，很多碳钢能够埋藏在地下的时间为18a，因此，应及时更换存在严重受损台站的避雷设备与地网，且根据实际情况，经常检查与维护风杆或风塔的防雷设备，防止避雷针出现老化，检查塔体结构是否出现异样、引线与地网连接是否不完好等，一旦在检查中发现有异常情况存在应立即进行维修或更换[2]。此外，运用滚球法测算避雷设备保护范围，或增加避雷针高度，全面保护观测场。

在气象观测场防雷工作中，还要做好地网改造工作，针对多数观测站地网老化严重情况，应按照国家相关要求增设地网，并将地网的接地电阻控制在4Ω以内。由于地面气象观测场室所应用的接地系统主要由两部分构成，一部分是地面气象观测场地网，另一部分是值班室地网，因此，就需要在两个地网中间应用两条以上的连接带，其材质应用镀锌圆钢，埋藏深度为半米。

3.2气象观测室的防雷措施

对于气象观测室的防雷改造工作，应在配电室电源输入端安装一台防雷箱，并将其作为电源一级防雷保护设备，要求防雷器最大放电电流应为120kA(8/20)。在观测室所在楼层的配电系统中，还要配备一套电源防雷器，作为电源二级防雷保护设备，将防雷器最大放电流控制在80kA(8/20)，同时在配电系统与UPS电源终端分别安装防雷器，作为三级、四级防雷保护，防雷器最大放电流控制在40kA(8/20)与20kA(8/20)，还要在观测室的电脑设备终端等安装一套机架式PDU，用于精细维护电源[3]。此外，还应将等电位与大楼接地体连接在一起，如果将S型等电位应用到连接网络中，就要求值班室中信息系统的各个金属组件，不仅要与等电位连接在一起，还要与接地系统组件保持好连接，且设备线路、电缆也要与星形结构形式与等电位构成平行敷设，这样能够防止出现感应环路情况。在与大楼楼体相连接时，就需要应用均压环与建筑物等电位相连接，并将建筑物墙立柱中的主钢筋开发出来，利用铜铁接头完成柱主筋的焊接工作，不能够将其与均压环连在一起。