气象海洋探测基地雷电防护设计

倪穗燕 李静

摘 要：由于气象海洋探测场内部分布着一些电子信息设备，且地理区域环境比较特殊，极易引发雷电灾害。因此，做好气象海洋探测基地雷电防护工作就显得尤为重要。本文主要根据气象海洋探测防雷实际，从气象海洋观测场在雷电防设计规划重点、设计流程以及设计内容等方面來探讨科学合理的雷电防护设计措施，以供相关部门参考借鉴。

关键词：气象海洋探测；观测场；雷电防护；设计

中图分类号：P429 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）14-0208-02

近些年来，随着我国气象事业的迅猛发展，各个地区开始建立气象探测基地开展气象观测。气象海洋探测基地通常临近海面，具有观测海上、海岸线、陆地的动量、水汽通量、热量、雨量、风、温度、湿度垂直廓线、GPS/MET观测、台风破坏力、闪电定位及辐射特征等要素的综合探测能力，能够较好反映重大天气过程发生发展和突发性小区域海面强风、强对流和暴雨机理，有利于服务海岛农渔养殖业发展，加快基本实现气象现代化建设步伐。但是，基于气象海洋探测基地所处的地理区域环境，其和普通的建筑进行比较而言更容易受到雷电袭击。假如探测基地仪器被雷击，不但会使基地设备受到损害，还会导致气象观测无法正常开展，没有办法及时作出有效的气象预警。因此，本文重点探讨了气象海洋探测接地雷电防护设计工作，以期确保气象海洋探测接地能够长期安全、稳定的运行。

1 雷电防护设计规划重点

1.1 科学规范采用材料

气象海洋探测雷电防护设计材料的选用对雷电防护设备的使用效果和应用寿命会产生直接影响。假如防雷材料质量不达标或者是材料应用不够科学合理将会影响到雷电防护效果。例如在给接闪杆和接闪带采用防腐材料的时候，需要优先采用高质量的材料，在涂抹的时候应该反复依据要求进行操作，防止运用中防腐材料出现脱落而对雷电防护效果产生不利影响。

1.2 严格依据相关技术进行设计

在气象海洋探测接地施工过程中应该严格按照设计图纸和有关技术进行施工，保证雷电防护装置装设的全面性和可靠性。以接闪杆的技术设计和装设为例，在设计施工中有可能会因为电缆的屏蔽层以及避雷针长度选取、引下线设计不够合理等问题，而对接闪杆的雷电防护的有效性产生影响。所以雷电防护设计人员以及施工人员均要全面思量气象探测基地的气候以及地理区域环境等因素，从而保证防雷设计规划的有效性和可用性。

1.3 高电阻接地方式

地形地质结构的不同，土壤电阻率的高低也有所区别，并且也直接关系到雷电防护工程接地体材料的选取。接地材料的选取应该遵循因地制宜的原则。

1.4 做好现场勘查与制定预案

因为气象海洋探测基地观测场在外且临近海洋，地理区域比较广阔，一旦发生雷电灾害，观测场被雷击中的概率更大。所以在雷电防护设计时应该提前对现场环境进行全面认真的勘察分析，在特殊环境下积极制定雷电应急方案，充分借助于现有材料，确保对气象海洋探测基地进行保护，避免其被雷击损坏。

2 雷电防护设计流程

2.1 接闪杆的设计

在出现雷电天气时，接闪杆的主要作用是把雷电引到引下线，进而使得电流得到有效释放。一般来说，气象海洋探测基地观测场的接闪杆布设在比较高的位置，还应保证其不会被风吹倒。在抗风能力方面，应该采取角钢和扁钢进行设计构建，增强接闪杆的可靠性与稳定性。此外，因为接闪杆常常会受大风、暴雨等外界恶劣环境的侵蚀，所以在圆钢以及接闪杆的外端应该采取防腐措施。

2.2 引下线的设计

气象海洋探测基地，其接闪杆的设计通常与第二类建筑物引下线的要求保持相符，所以通常不需要另外对引下线进行设计。可以在风标边上装设引下线，材料可以采取圆钢，直径保证在1厘米左右，并且采用前应该采取防腐措施。

2.3 接地装置的设计

在接地装置设定方面，地面设施为接地体，地下设施为接地线，二者应该保持紧密连接才能够取得较好的雷电防护效果。气象海洋探测基地观测场因为地面相对宽阔，接地体无法直接运用，所以应该人工设置。可以采取深孔接地的手段，把金属接地极拓展到深层土壤内，同时采取将阻剂填充至地极周边，进而使得接地极的等效直径有所增加，取得良好的降阻作用。

2.4 等电位装置设计

等位端子板可以把导线、导电设备和有关的外来设备同时进行可靠连接，确保其构成等电位差。把设备装设至等位端子板上，能够在雷电天气防止设备被雷电破坏。在对等电位装置进行设计时，可以观测接地的各项设备进行布局好，特别要将各个设备间的距离控制好，一般应该保持在10-80厘米，把设备装设至等位端子板上构成等位电差对有关设备进行保护。假如设备之间距离为不超过10厘米，则需要采取跨接处理，确保端子板正常使用。

3 雷电防护设计内容

3.1 建筑物和设备的防雷

气象海洋探测基地通常涵盖较多的建筑设施，在对观测场主体建筑进行设计时以采取框架结构，屋面是女儿墙联合平面或者是混凝土坡面结构。接闪器可以屋面网状钢筋或者是女儿墙接闪带，接地系统通常和构造柱钢筋保持相连接，促使整个建筑主体能够得到有效的雷电防护。探测基地的观测仪器、实验设备等都应该进行雷电防护设计，在设计过程中应该思量独立接闪杆的数量，防止数量太多而对雷电防护效果产生不利影响。假如观测仪器外壳是金属材质的，那么应该与接地系统进行连接，以此来增强防雷效果。

3.2 信息系统的防雷

气象海洋探测基地涉及到的信息系统繁多，要想更好的开展气象预报预警工作，便应该确保信息系统可以长期处于安全可靠运行状态，在气象海洋探测基地防雷设计中对信息系统的雷电防护设计应该充分考虑到办公室、业务平台、控制室、中心机房、多媒体会议室等各个区域的布设，应始终保证信息的有效、稳定传输。

基地各个建筑内的金属线路都应该借助电井桥架套金属线管缆加以布设，降低复杂天气对线路产生的不利影响，信息传输线路能够采取明敷或者是暗敷的途径，都应该采取金属套管，全部的金属管和桥架都应该和接地系统保持连接，防止雷电感应下对信息系统的信息处理造成影响。接地观测场信息网络通常可以划分成内网与外网两类，在设计时应该进入建筑的金属连接构建应该采取屏蔽措施、埋地接地等途径进行接地，避免受雷电侵袭。在户外的设备要想保证其相互间进行信息传输可以借助于传感器来实现。设备串口服务器、主采集器以及实验设备间的数据传输都应该采取金属屏蔽线槽，把金属信息传输线路放入后，保证支架和线槽可靠接地。

3.3 人工接地系统的防雷

因为气象海洋探测基地地理区域环境的复杂性，所以自然基地没有办法很好的满足原来的电阻需求，所以应采取人工接地方式实现降阻。在对接地系统进行设计时可在垂直接地体的底端添加适量填充剂与高分子降阻剂，同时在水平接地体的表层涂抹一层电胶。

4 结语

总之，气象海洋探测接地雷电防护属于一项综合性强、技术难度较高的系统工程，其涉及到防雷技术领域的专业技术，在雷电防护设计时应该充分思量探测基地周边环境以及气候特征等相关因素，还应该从材料选取、技术掌控以及保护设计方面进行探索。只有对雷电防护措施进行逐步优化，不放过雷电防护的任何细节，才可以确保防雷措施取得最佳的防雷效果，从而确保气象海洋探测基地观测系统的安全、稳定运行。

参考文献

[1]张娟.自动气象站观测场防雷接地制式的技术分析[J].气象研究与应用，2012，（12）.

[2]陈仕华，邱巧勇，苏子钦.浅谈高山气象探测基地观测场防雷接地设计特点[J].气象研究与应用，2016，（06）：171-172.