新型自动气象站雷电灾害及防护

摘 要：随着科学技术的快速发展，新型自动气象站的应用范围越来越广。它不仅能够减少气象工作人员的工作量，而且更能提高气象工作的准确率保证及时性。但新型自动气象站也存在一定的弱势，在运行过程中使用的弱点设备容易受到雷电袭击，损坏电子设备，甚至會使气象站无法正常运行，威胁观察质量。因而做好防护工作是非常重要的。本文主要论述了新型自动气象站受到雷电灾害的原因，以及防护措施。

关键词：新型自动气象站;雷电灾害;防护

新型自动气象站是一类对气象数据进行自动观察和存储的设备，在目前各级气象部门中应用范围较为广泛。新型自动气象站的主要组成部分有：传感器、计算机、数据采集系统、传输电缆以及供电系统等等，且大部分的地点都在山顶或较为宽旷的地带。由于这些地区的雷电活动较为频繁，而且受电子系统集成和耐压水平的影响，容易受到雷电损坏，会给整个气象观测带来严重的损失。

一、雷电灾害入侵的途径

1.对自动铁塔产生袭击，由此将产生较高的电位以导线波的形式进入处理系统，对内部观测设备产生一定的损害。设备一旦受到破坏会导致电路的损坏，甚至导致观测数据的丢失，产生较大的影响。

2.当雷电击中气象台附近的建筑物时，在电磁感应和静电感应下会产生较大的过电压，对新型设备造成破坏。过电压会沿着线路进入值班室，从而破坏传感器，出现气象观测系统的瘫痪。

3.当新型自动气象站受到雷击时，附近的电压会有所增加，产生的高电压会沿接地线进入电路中，产生强大的电流，导致元件的烧毁。

二、新型自动气象站雷电灾害的原因

1.室内采集器和计算机安装问题。在新型自动气象站实际工作的过程中，电子设备受到雷击的风险较大。主要由于电子设备在运行的过程中，需要电源线，而雷电中的雷电流则可以通过这些电源线进行到室内。即便室内有接地的系统，但不同设备受到雷击后产生的电压不同，因而产生了较大的电压差，影响了设备的安全。如果室内的采集器遭受到雷击损害，对新型自动气象站的运行也将产生一定的影响。

2.线路屏蔽措施不完善。新型自动气象站的观察电子设备都有金属的外壳，为了防止雷电的袭击，线路多为通过金属管道进行直接的埋地。在防雷的区域，应尽量保证电缆两端的点位相等。但在实际的操作过程中，由于工作人员的不规范行为，会出现电缆屏蔽层带不接地或者仅一端接地的现象存在。因而会引起磁场强度发生变化，引发雷电。还有如果在气象站中电源或者通讯设备没有安装避雷器，在受到雷击的过程中，新型自动气象站的电路会受到直接的影响，使得雷电的危害程度增加。

3.风传感器和避雷针混合安装。在新型自动气象站中观测的最高点是风塔，主要用来承载传感器并且发挥避雷接闪器的效果。根据防雷的规范不难看出，如果不安装独立的避雷针对接地装置和建筑物的影响较大，且各装置间的距离应大于等于三米。同时，还应该保障风塔和避雷针间的距离，从而降低雷击的损害。因为，避雷针内会产生电位差以及雷电时间的差异，对风感系统有一定的破坏作用。

4.风杆布线不规范。部分新型自动气象站在设计风向和风速的信号线时除了考虑了美观的问题，将风杆上的避雷针和引下线与金属管并行。这在操作上是不符合规范的，因为，风向中的风速信号用的是屏蔽的电线，很难在雷击接闪后完全屏蔽掉电磁脉冲。风向信号线上的感应电压电大，会影响采集器的工作，导致采集数据的中断。

三、新型自动气象站雷电灾害的防护措施

1.设置避雷针。为有效的防治新型自动气象站受到电击的影响，应该设置避雷针，并且应该同周围的建筑物保持合理的距离。这样不仅使得避雷针接闪明显的减少，而且对雷电的袭击有一定的保护作用，使得观察设备不必受到雷电的危害。在安装避雷针的时候，应该注意观察场地的边缘是否在避雷针的保护范围之内，如果没有再设置避雷针，防止设备受到雷电的袭击。同时，应该对新型自动气象站进行分等级的保护，合理的安排避雷针的位置，对避雷针的高度进行科学的判断，保障保护范围。

2.做好接地处理。对于防雷的保护工作做好接地的处理是最为基础的，良好的接地网会防止雷电。在进行接地网的设计过程中，应该保证电阻和观察设备必须相符，同时还应考虑接地面积以及材料等其他因素的影响。新型自动气象站的观察现场和工作人员的值班室都影响设置接地系统，保证两地之间不出现电位差。防止因为电位差对观察设备造成的伤害，同时，还应该注意观测现场和值班室接地系统的联通，保证接地的电阻值。

3.做好等电位的连接。对于避雷针和金属管要进行等电位的连接，要除去固定的避雷针和金属管件的绝缘材料，来确定电气的贯通。防止避雷针的电流对风向风速传感器进行反击，保证气象观测工作的顺利。

4.安装浪涌保护器。由于雷电会产生大量的电压，所以有效做到防雷措施应该选择更加多的防护措施。新型自动气象站中提供的方式都是TT制式。可以将浪涌保护器安装在总配电器和自动机房的入线端。同时，保障两级保护器间的距离，并分为一级和二级防护。做好机房内设备壳和保护器的接地工作，并且保障等电位的链接。对于所有的接地线都应该使用同一组的装置，并串联在接地装置的前端。

5.设置引下线与信号线。在新型自动气象站中所有的信号都是在金属管，或者在金属屏蔽层中的PVC套管中。金属管和PVC管中要有准确的接地装置，在安装避雷针引线和电源线的过程中，应该注意分管的穿射。在降低引线受雷击情况的同时，保障了设备的安全。

四、结语

新型自动气象站虽然根据原有的自动气象站有所改变，采取了一些保护措施，但仍有一定的安全隐患存在。新型自动气象站的防雷仍是一个复杂的过程，需要各种技术的综合处理。根据自身气象站的特点和工作的特点，分析灾害造成的原因，有效的提高防雷技术。通过设置避雷针、做好接地处理、做好等电位的连接、安装浪涌保护器、设置引下线与信号线等方式保证新型自动气象站的正常运行。

参考文献：

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[2]钟博，吴春英，蒋婷婷，刘东博.大连市长兴岛经济区气象自动站防雷探讨[J].农业技术与装备，2017（11）：22-25.

作者简介：张雨曦（1991-05-14）女，汉族，河北省冀州市人，本科，助理工程师，从事出纳工作。