自动站防雷工作中的问题分析及安全防护

李洪伟

内蒙古自治区兴安盟气象灾害防御中心 内蒙古兴安盟 137400

1 自动气象站易遭受雷击的原因

自动气象站作为一种气象观测设备，是融合传感器、数据采集及处理、数据通信等综合技术为一体的电子设备，为各气象要素观测提供技术设备支撑。因此，自动气象站作为微电子系统；同时，自动站建设位置一般位于空旷、海拔高的地带，传感器分别位于不同防雷区，各种因素增加了雷击危险系数，对自动站防雷显得十分重要。对于在原观测场所的基础上建设的自动气象站来说，其防雷系统一般是在原有的防雷设施基础上改建而成的，之前的人工观测大多是属于机械式的设备，相对来说抗压的能力比较强，因此雷电灾害很少发生，更不会造成很严重的损失。然而现在的这种气象站跟以往的有所区别，其主要是由电子设备组成的，而电子类产品集成度比较高，但是能量较小，抗压的能力相对的就没那么强，因此就比较容易遭受雷击侵害。

2 防雷工作中存在的问题

2.1 观测场避雷针保护范围

在建设自动气象站的前期，需要对其周围观测场地进行仔细研究观察，运用公式计算和分析算出避雷针的有效保护范围，但是计算结果数据表明，观测场避雷针的保护范围不符合规范要求，从而降低了自动气象站防雷效果。

2.2 避雷针与装有风传感器的铁塔混合安装

风塔位于观测站最高的位置，不仅可以承载风感传感器，而且可以起到避雷接闪器作用，作为独立的避雷装置使用。《建筑物防雷设计规范》中规定，独立的避雷针支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的电缆、管道等这些金属物之间的距离应＞3m。风塔与避雷针应保持合适的距离，以免遭受雷击时形成瞬间电位差以及雷电通过避雷针要和横臂之间的时间差，从而损害风传感器。

2.3 风杆上的避雷针引下线、风向等安装的不规范

一些自动气象站在建立期间，重点对风速信号的美观性进行分析，风杆上的避雷针在金属管内并行引下，从而无法满足现代化规定。风向风速信号线是利用带有屏蔽层的电缆，无法对避雷针接闪后产生的电磁脉冲进行屏蔽，其存在的风速信号线感应比标准高压大，从而影响采集器的正常运行，产生严重的数据中断现象[1]。

2.4 屏蔽层单点接地或不接地

屏蔽层仅有一端做等电位连接，这种做法只能防止静电感应，而对于磁场强难度变化产生的感应电压并不能起到防止作用，因此为了保障电子信号的稳定和通畅，自动气象站观测场应采取措施尽量减免电磁干扰对其产生的威胁，应对观测电子设备加以金属化保护措施，以及电缆屏蔽层至少在两端并且在防雷区交界处做等电位连接。

3 自动站的安全防护措施

3.1 全方位防雷设计

自动化气象站是气象观测重要设备，所以防雷措施必须要做好，为使雷电对自动气象站的损失降到到最低，设计人员应根据自动站多通道侵入特点，建设综合一体化的防雷体系。对于雷击重要防护区予以重点防护，特别针对电源系统，依据雷电引入的概率、强度及特性进行多层面防护，必要时可采取隔离措施。

3.2 接地网的合理设置

对接地网进行合理设置也能达到有效的防雷效果。在地网接入工作中，需要根据自动气象站的实际布局情况、管道走向以及工作中的相关要求，将地网围绕观测场，并按照管道的方向实现连接与安装，这样才能促进自动气象站全面观测效果以及金属接地效果的实现。其中，静电线在信息采集箱上也需要将其连接到接地网。同时，将信息采集箱上的金属固件、金属管相互连接，这样促进等电位连接的形成，保证防雷设施的合理实现。也可以为其安装电源避雷器，当紧急处理情况下，利用电源避雷器不仅能免受其他电子设备受到损害，还能促进自动化气象站的稳定运行[2]。

3.3 避雷针的安装和承载风传感器

一般的话，自动站可采用风向感应区装载到风塔上，这样就可以在风塔中位于一个最高观测的位置，而风塔又可以承载风力与风向力度的作用。与此同时，还可以当做一个现场的直击雷击闪器，站在比较通俗的角度上看，这就相当于是一根避雷针。只有通过建立一系列系统的独立避雷针支柱，并能够将承接接地装置和被保护的自动气象站。若是风传感器在遭受雷击之后，这就必须要能够避雷针与承载风传感器进行组合。

3.4 信号线的合理设置

在每一个的传感器中，各个传感器当中的信号电缆都需要灵活处理，同时已经接地的金属管需要能够及时放置，或是可以带有金属管的PVC套管当中，相应的接闪器的设置要切实做好。将避雷针设置的信号线和上引下线以及电源线分管穿行，这样才能做到有效防止线上雷电反击信号线，避免影响电源线和信号线。

3.5 浪涌电压防护

雷电产生的过电压可对自动站内部电子元件造成严重损坏，对自动气象站加装浪涌保护器SPD可有效制约瞬态过电压对自动站内部电子元件造成影响。低压配电系统电源线上使用具有金属外壳或者带绝缘套穿过金属管引入室内，并且要对其两端进行接地。如果对自动站架空线路防雷改造埋地引入有困难，则可将架空线路上终端前第一、第二杆上的绝缘子铁脚做接地处理，并在终端杆上增设一组流通量不小于100KA的电源浪涌保护器即可。