自动站防雷工作中的问题分析及安全防护

李初宇 刘东 胡茂森

摘要：随着科学技术的飞速发展，自动气象站逐渐在各个地区得到广泛应用，与此同时气象观测的准确性明显提升。然而由于气象观测设施大都位于空旷地区，因此极易遭受雷电的袭击，每年受到雷击灾害的影响造成的损失巨大。因此做好自动站防雷工作尤为重要。本文首先简述了自动站遭受雷击的原因，后针对自动站防雷工作中的常见问题提出安全防护措施，仅供参考。

关键词：自动气象站;防雷;常见问题;安全防护

引言

随着气象现代化建设的快速推进，自动气象站逐渐发展成为气象探测领域的重要组成部分。而自动气象站属于一种结合采集器、传感器与数据通讯等设备为一體的自动化观测设施，其科学性与精确性都比较高，是气象部门开展精细化预报的重要设备。然而由于自动气象站是由大量较高集成度的弱电子设备构成，因此其对外抗干扰能力比较薄弱，同时雷击灾害频发。另外，自动气象站往往建立在较为空旷的高地上，更是增加了雷击灾害风险。因此，做好自动站防雷工作，提高自动站安全性具有重要意义。

1自动站遭受雷击的原因分析

井研县位于四川乐山市，地处东经102°55?～104°00?及北纬28°25?～29°55?之间。境内地势复杂多样，主要包括低山、深丘、中丘、浅丘、平坝等多种类型。井研县属于亚热带湿润气候区，境内温度湿润、雨量充沛、雨势同季、冬无严寒、夏无酷暑、四季分明。据统计，井研县年平均温度为17.2℃，年平均降雨量为1025.8mm，年平均日照时数为1134.6h。由于其地理环境特殊，导致该地区极易出现雷电天气过程，对自动站危害极大，因此做好自动站防雷工作尤为重要。

自动气象站遭受雷击的原因通常包括直击雷、电磁感应、雷电波、地电位反击、热效应、防雷器不规范等多种因素。相关资料统计表明，自动站通常建设在原气象观测场地或其他场地的思想观测站。前者防雷系统通常在原有基础上进行改造，由于基础较好，且仪器设备抗压能力强，因此遭受雷击的概率相对较小。后一种气象台站往往由多种电子设备组成，而且大都为弱电设备，其抗压能力较弱。在建设自动站时没有仔细检查风杆的直击雷防护措施及屏蔽措施，使其极易遭受雷电的袭击，进而导致自动站无法正常工作。除此之外，受到气象观测条件等因素的限制，大多数气象观测站均建设在野外或建筑物屋顶，其雷电防护措施相对简单，一旦遭受雷击将极易被损坏。

2自动站防雷工作中的常见问题

2.1观测场地避雷针保护范围不合格

通常情况下，在建设自动气象站之前都要认真分析与研究其周围的观测场地，并以《建筑物防雷设计规范》等为依据，并运用相关原理对避雷针的有效保护范围进行计算。然而通过计算发现观测场地避雷针保护范围无法达到要求，不仅使气象台站的防雷效益得到明显降低，还无法保障自动站的安全性。

2.2线路布设与防雷设施不规范

大多数自动站为了美观，不仅不单独保护外套金属管，还将风向风速信号线与避雷针引下线并行引下，与建筑物防雷设计规范要求不相符合。风杆上的避雷针在接闪之后极易形成电磁脉冲，与此同时风向风速信号线上也极易感应出超高电压，通过线路将会对与其相互连接的采集器构成入侵，进而对采集器造成一定程度的破坏。

2.3避雷针与风向传感器铁塔混装

通常情况下，风向传感器安装在较高位置的风塔上，这一位置处的避雷针既要承载风力，还要确保自动站位于其有效保护范围之内。以相关标准为依据，独立避雷针、接地装置与金属物、被保护建筑物、电缆等之间的距离都必须与标准公式范围相符合。这一方法通常用于第一类防雷建筑物。一旦避雷针与风向传感器铁塔之间进行混合安装，且两者之间的距离与标准要求不符，将导致自动站遭受雷击的概率大大增加。

2.4各种通信线路及电源的防雷设施安装不合理

自动气象站相关工作人员在布设防雷设施时往往会忽略电源部分及通讯线路，因此导致这两部分遭受雷电袭击的概率较高。安装避雷器的主要作用在于当有雷电流通过时能够将雷电流快速泄掉，进而达到保护电源、通信线路、用电设备的目的。如果没有正确安装各种通信线路及电源，或未安装有效的避雷器，都将使雷击安全事故的发生频率明显增加。

3自动站安全防护措施

3.1设置避雷针

自动站在进行直击雷防护时，通常应当设立独立的避雷针，而且还要确保避雷针与建筑物、周围设备之间保持充足的距离，使避雷针接闪时不会对周围其他设备构成威胁。首先应当对风塔的位置进行充分考虑，使风塔与独立避雷针之间保持3m以上的安全距离。在实际工作中对独立避雷针进行设置时，通常独立避雷针与风塔之间的距离在4～5m之间，而且还要确保所有设备都位于独立避雷针的保护范围之内。若观测场地边缘位置处的观测设备未位于其保护范围之内，还可以加设避雷针，尽可能使避雷针能够对观测场内的所有设备都起到安全保护作用。之后再以自动站防雷保护等级、避雷针保护范围及安装位置等为依据，对避雷针的精确高度进行确定。

3.2设置有效的接地网

为确保做好雷电防护工作，还需要设备有效的接地网，并对其进行科学制作与合理使用。在接入地网时，应当严格依据相关工程的要求、自动站布局现状、管道的走向等，使地网围绕观测场地一周，并沿着管道的走向安装接地体，以确保对自动站金属管运行状况及系统设备进行全面观测。除此之外，如果条件允许可以安装电源避雷器，以确保在突发状况下能够启动电源避雷器，不仅能够避免其他电子设备遭到损坏，还能为自动站的安全、正常运行提供一定的保障。

3.3做好线路的防雷工作

3.3.1信号线路的防雷

通常情况下，值班室内的采集器与自动站内部各个传感器中的信号线路保持连接，为防止感应雷通过信号传输线对室内采集器造成一定程度的损坏，应当将观测场地网与信号线路首端进行连接，信号线路先经过金属线槽屏蔽之后再沿着线缆地沟进行敷设。另外，在值班室信号线接口位置处安装电涌保护器，使室内工作地网与值班室线路尾端保持可靠连接，以切实做好信号线路的防雷工作，进而确保及时上传气象观测要素数据。

3.3.2通讯线路的防雷

计算机通讯接口的网络线路应当穿金属线槽，并沿着线缆进入到值班室内，还应当安装电涌保护装置，金属线槽两端还要做好接地处理进而对强电磁场进行屏蔽，以防止通讯线路遭到雷电灾害的袭击进而对其内部的电子设备造成一定程度的损坏。

3.4计算机机房的防雷

计算机机房内部通常安装有UPS、交换机、路由器、服务器、视频监控系统等多种电子设备，应当采取有效措施增强各种电子设备的雷电抗干扰能力。另外，还应当在计算机机房配电箱内部做好等电位连接，以确保对计算机机房内部的电子设备起到一定的保护作用。

参考文献

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作者简介：李初宇（1978-），男，汉族，四川省仁寿县人，本科学历，助理工程师，从事研究方向或职业：雷电防护。