自动气象站雷灾原因分析与保护措施研究
2021-07-12王斯玉王家凯邸秀秀罗秀明
王斯玉 王家凯 邸秀秀 罗秀明
1.颍上县气象局 安徽 颍上 236200;2.阜南县气象局 安徽 阜南 236300 3.广德市气象局 安徽 广德 242200
自动气象站在我国气象测报工作中发挥了巨大的作用,取得了良好的使用效果与精确的观测数据。但是其集合了传感器、采集器、通讯设备、储存与信息处理等多种电子设备,抗电磁干扰能力与抗冲击电流能力弱,同时由于观测站点多建立在空旷地带,多为雷电高发区,因此,做好雷电防护工作,是确保自动站正常稳定运行的重点工作内容。
1 自动气象站雷电灾害成因分析
1.1 自动站设备与场地因素 自动气象站内的多种精密电子设备,极容易遭受雷电感应损坏,同时其内部众多的线缆也是造成雷电感应过电压与电磁脉冲的重要原因。同时,自动观测场往往建立在地形高程较高点或者空旷地带,容易成为雷电放点导体,造成雷电损害。
1.2 避雷设施因素 自动气象站防雷工作中,设置各种避雷设施,是防护工作的关键,但是在部分站点中,仍然存在很多问题,比如缺少避雷带与网格,在遭遇雷击中不能起到电流引导作用;风传感器在安装中,与避雷针存在共同使用铁塔的问题;业务室未安装合格的浪涌保护器等。这些情况已经成为引发雷灾的重要因素,需要引起充分重视。此外,在站点设计工作中,因为成本等因素的考虑,往往存在避雷针保护范围过小的问题,使避雷针无法达到真正的保护作用。
1.3 线缆屏蔽措施问题 垂直信号线路方面,观测铁塔上的信号传输电缆直接暴露在顶端,接闪杆虽然可以保护各类传感器设备,但是裸露线缆会在电磁波脉冲作用下产生过电压事故,此外,铁塔顶端金属框架本身也是产生感应过电压的重要诱因之一。水平线缆方面,很多自动气象站使用金属线槽与连接件进行安装工作,没有采取有效的接地措施,无法分流雷击电流,在发生闪击时,会形成耦合造成事故。此外,不同性质的线缆安装在同一个线槽导致的静电感应对设备及数据信号也易产生影响。
1.4 地电位与浪涌电压问题 自动气象站观测站点与办公楼地网一般是断开的,但是办公楼接闪杆会把雷击下产生的局部高电位导入接地体中,造成较高的地电位,形成耦合高电压,反向影响自动气象观测站点。此外,自动站内的电子设备会被雷击时的过电压损坏,因此,必须安装合格的浪涌保护器,配电设备要接地处理同时带绝缘套穿孔进入站室。
1.5 关于避雷设备及浪涌保护器 避雷是指通过一定的方法措施,躲避因为雷电而产生的对人体、建筑等的危害。雷电是一种自然放电现象。雷击是自然灾害,不仅会造成设备、房屋设施的损坏,而且可能引起火灾、爆炸,甚至还可能伤害人、畜等。避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器都是经常采用的避雷装置。一套完整的避装置包括接闪器、引下线和接地装置。上述的针、线、网、带都只是接闪器,而避雷器是一种专门的避雷装置;
浪涌保护器,也叫防雷器,是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。
浪涌保护器,适用于交流50/60HZ,额定电压220V/380V的供电系统中,对间接雷电和直接雷电影响或其他瞬时过压的电涌进行保护,适用于家庭住宅、第三产业以及工业领域电涌保护的要求。
2 自动气象站雷电灾害防护措施
2.1 完善避雷设施 自动气象站是气象观测工作中的关键设备,应针对雷电多途径入侵的特征,建设综合一体化避雷设施体系。如接闪杆、信号线的正确安装与设置,风传感器、避雷针与浪涌电压保护器的安装等。对其中容易发生雷击的部分,如电源系统,加强采取多层防护与隔离措施,如加装合格且适当的浪涌保护器等。
2.2 正确接地防护 为了更好的提高自动气象站的防雷工作,要正确的进行接地防护工作。首先观测场防雷尽量安装独立的避雷针,尽量和风塔分开设置,接地后的下引线也尽量远离观测场,线缆不够时,线缆与接地线要成直角;防雷接地后,可以把雷击电流有效的导入接地防护范围内,确保自动站的稳定运营;不同性质的线缆要再安装线查明其性质,如信号线、12伏特电线、市电线等,按照不同性质的线缆分开安装在不同的线槽内,防止电感效应干扰;接地网要合理设置,遵循相关技术规范要求,沿着电缆走向进行安装,采集器上的静电线也必须进行接地,实现设备与线缆全覆盖,构成完整的防雷体系。
2.3 合理开展观测 在可能发生雷灾的极端气象环境下,观测人员要合理分工、通力合作,完成测报任务的同时,做好雷灾防御工作,合理处置雷电波入侵问题,防止引雷效应的发生,总结经验、完善措施、编制方案,运用先进技术,严格管理,充分发挥各类防雷设施与接地基础设施的作用。由于不同站点所处的环境差异性大,因此,在这个过程中,应一切从实际出发,遵循因地制宜的原则,在确保防雷安全的基础上开展各项气象观测工作。
3 结语
鉴于雷灾防护工作在自动气象站中的重要性,应完善各类防护措施,健全管理机制,对雷灾事故,详细分析其发生规律,因地制宜的将技术措施与管理方法应用在实际工作中,以预防为主,防患于未然,为自动气象站的安全稳定运行提供保障。
