浅谈地面气象观测场防雷保护措施

2020-01-08内江市防雷中心邓滔

河北农机 2020年6期

内江市防雷中心邓滔

关键字：地面气象观测；防雷保护；相关措施

鉴于室外自动气象站对雷电的敏感度，极其容易受到微电子设备影响的特点，本文特别结合2013年定西市自动气象站的防雷实际情况，并根据笔者自身参与气象站建设和维护的经验，探讨如何做好气象站的防雷和管理工作，提出自己的意见以供从业者参考。

1 地面气象观测场防雷存在的不足

观测站计算机室的位置不合理。观察处通常必须与观察表面处于同一水平，因为观测阳光、风向之类的观察设备对周围物体高度都有要求，并且观察空间的高度也是有限的。因此，大部分观测空间位于建筑物的顶部，而机房大部分位于建筑物的底层，并且处于建筑物内部，这与《建筑物防雷设计规范》（GB51067-2013）的位置选择要求不符。

雷电入侵的防治措施不足。大多数气象观测站都位于山坡或丘陵上，大部分电源线和信号线直接架空，并且接线处理都不规范。主集成器、雨量计、光纤线路等的加强肋线没有等地连接，综合布线杂乱、屏蔽措施不完善；电源线和信号线传输性能不足，安全距离不符合规定。风传感器信号线和雪深传感器信号线未安装屏蔽层，对于某些已屏蔽线路，其金属屏蔽层也未完全接地；某些设备可能只与屏蔽层的一端连接，因此只能防止静电感应，而不能防止由于磁场强度变化而产生的感应电压，不能保证电子信号的稳定性和平滑性。建筑物和建筑物中的金属门窗也未采取屏蔽或接地措施，站内的LAN线仅与PVC管道接触，而不与屏蔽管道接触。

现有的设备措施尚未标准化，又引进新的观测仪器，如负氧离子仪、PM2.5和其他现场设备等，这些设备都未采取等电位连接措施。机房空间中的设备大多使用M型电位数字线路，机柜中仅使用一根长度为0.6m的电位电缆；电涌保护器位置不合理；一线电涌保护器参数的选择不符合《建筑物防雷设计规范》（GB 50256-2015）的要求。计算机设备的末端没有电涌保护器，或者电涌保护器的参数不符合规格。雷击保护措施的定期维护不到位；观测站屋顶上的锈迹与设备焊接点相连，在部分设备的地线连接处设备有开路或短路现象。

2 地面气象观测场的防雷保护措施

2.1 选择性能良好的防雷装置

由于直接雷击现象比较普遍，因此通常使用避雷针和电气开关等措施进行保护，但在实际应用中，必须根据实际情况分析观察区域的室外条件并改善观测环境的防雷计划。选择避雷针时，应注意其防护范围的科学计算，例如，若受保护设备的高度等于或大于避雷针高度的2倍时，则其保护范围为高度差与影响因子系数乘积的1/2，当避雷针与设备的总高度差小于35 m或大于40m时，其影响因子分别为1.2和5.3。因此如果观测站设备尺寸较小，则可以直接设置避雷针进行避雷，否则应根据观测站系统的架构设置避雷针（线路），并提供严格的施工规划以增强防雷性能、保证防雷效果。选择避雷器时，应根据观测站被保护设备的性能，运行状态和隔离措施等，来确定最佳的避雷器种类。如果配电系统的电压平均小于1KV，则可使用FD阀限制器；监控站可以使用FN型阀限制器，但必须确保其具有与系统有相同的额定电压。除了将设备的绝缘强度控制在指定范围外，还应在400 V以下的低压侧安装带气隙的氧化锌避雷器，以进一步改善纵向效果。

2.2 改进线路排布和接地措施

为了减轻阀式避雷器的负荷并充分利用它的防雷作用，观测站应采取线路保护措施。首先是通过线路整改方案来抑制避雷器电压的冲击，其次是利用雷电的电流冲击变化来保护观测站线路，通常将雷电保护线路与观测站进站线路的间隔距离设置为0.3～1km，以有效减少外电流对观测站的影响。

低压配电线应埋入地下并安装金属管道，电位端子处应连接地线。ESTI级测试电涌保护器应安装在将低压电源线引入主配电板的位置，脉冲电流LIMP≥11.2kA，电压保护等级≤3.6 kV，配电箱中安装额定放电电流≥13kA的设备时，Ⅱ级电涌保护器的保护等级应≤1.3kV；鉴于计算机设备的末端会增加插座型电涌保护器，因此各级电涌保护器之间可以进行跨极合并。