探析气象观测设备雷电灾害防御关键技术的应用

李锦顺，刘 洋，张 劲

（吉林省气象灾害防御技术中心，吉林 吉林 130062）

随着现代气象技术的飞速发展，许多先进的设备已在我国的气象台上得到了广泛的应用。观测设备的功能改进，提高了气象观测的质量。在技术进步带动设备进步的过程中，气象观测设备承受电击的能力逐渐成为其正常运行的关键前提。然而，在传统的气象观测工作中，需要提高气象观测设备的抗冲击能力。一方面，发生雷电灾害时，观测设备容易损坏；另一方面，不利于气象观测的持续和设备的高效运行。为了避免雷电损坏气象站设备，气象站有必要对气象设备进行防雷管理，提高防雷质量。

1 雷电给气象观测设备带来的主要危害

如今，我国各个地区气象台站均实现了自动观测模式，观测场均布设了新型气象观测设备。为了确保气象观测数据更为准确，许多气象观测设备布设在相对空旷或者较高的位置，再加上气象观测仪器设备抗雷击能力比较薄弱，一旦发生雷电灾害，势必会导致气象台站观测设备受到损害，给气象台站带来巨大的经济损失。通过分析，发现雷电给气象观测设备造成的危害主要包括以下几点：第一，直接雷击造成的危害，即雷电直接击中气象台的某些设备，使得气象台中的观测设备出现损坏，气象站无法正常运行，给气象站造成巨大的经济损失。第二，雷电感应造成的危害。雷电形成的电磁脉冲耦合到气象台站观测仪器设备和线路,在气象观测设备运行过程中会形成较强的感应雷电流。假如电流超出气象台所用设备的承受能力则导致设备被烧毁。第三，线路连接危害。气象台站观测设备大都位于户外，气象观测设备凭借线路连接到外部金属管或高架铁塔。所以，线路连接问题也会导致气象观测站被雷击中，影响观测设备的运行质量。

2 气象观测设备受到雷击的原因

尽管现有的技术手段不能完全避免雷电灾害对设备的损害，但通过适当的技术优化，可以有效地减少雷电事故的发生。因此，根据气象观测设备的实际运行过程，分析气象观测设备引起雷击的主要原因并合理解决十分重要。

2.1 防雷装置设计不科学

在日常气象环境的观测过程中，观测设备一般会使用防雷装置对雷电进行预防并引导，防止雷电对观测建筑或者相关观测设备造成损坏。然而，由于在安装防雷装置的过程中，防雷装置没有明显的状态显示信号，很容易忽略防雷装置的状态，导致防雷装置出现损坏或发生故障而工作人员长时间未能发现。同时，由于防雷设备接地设计不合理，造成大部分气象台站会将接地线连接到防雷板的固定螺栓孔上，导致集电极保护避雷板接地端没有采取安全保护措施，采集器受到雷击而损害或报废。

2.2 防雷设备安装错误

工作人员在气象观测设备的安装和使用过程中，因为对气象设备防雷的原理没有正确的认知，故而造成防雷设备安装错误，电缆屏蔽方法不正确，这些都是造成雷击事故发生的主要原因。如果在安装防雷设备时没有按照技术要求根据电源线和信号线进行分配，那么气象台站在接收各种传输数据和信号时就会受到雷击，导致电流直接进入设备并将其损坏。所以，应该严格按照防雷技术要求，做好电源线和信号线的雷电防护及屏蔽工作。通常电源线和信号线是采用绝缘材料进行屏蔽和等电位链接。

2.3 防雷措施不到位、不规范

部分气象观测站对于防雷工作的重视程度不足，在设备安装前对防雷安全设计的可靠性没有进行深入的查验，防雷措施不到位、不规范的情况很多。同时，一部分工作人员在新增气象观测设备和设备改造时不重视设备的防雷安全工作，造成设备存在防雷安全隐患。

3 气象观测设备防雷关键技术分析

3.1 提升直击雷的防护措施

直接雷击是导致气象观测设备雷击损坏的重要原因，设计和建设气象观测站时，必须严格按照建筑物防雷设计规范要求的二类防雷建筑要求进行，对于所在环境雷暴天气频繁、条件恶劣的，建设气象观测站时应该按照更高防雷标准进行设计建设。同时，应该注意将直击雷防护感应装置和闪电防护感应接地装置区别开来，进一步降低气象观测设备受到雷击的损害。在布设观测设备外部线时，接地电阻值应该在4Ω 内，并且要铺设网格型接地线路，防止工作人员遭受跨步电压的伤害。

3.2 对供电系统的防雷措施进行合理安装

因为气象台站供电系统发生雷击灾害概率较大，所以做好供电系统的接地保护工作至关重要。首先，可以通过安装适配的避雷器来保护供电系统，并且其接地电阻的阻值必须保证在4 Ω 以内，同时要跟周围的气象设施设备保持安全距离。另外，需要屏蔽各种电源线和信号线，且线的两端必须接地，以有效保障电涌不会入侵。其次，应该对供电设备进行严格检查，确保供电设备的稳定性，以保障气象观测设备有稳定的供电，一旦发现供电设备电压出现波动，应该立即在配电箱处加装稳压装置，并进行重复接地措施，以确保气象观测设备拥有良好且稳定的监测场所。

3.3 供电系统直击雷防护措施应用

由于气象台的环境与市区不同，周围地区较为空旷，因此，防雷的重点应放在直接雷击上。防雷接地装置布置在气象观测站周围，进而可以形成一个独立的接地网。有效减少直接雷击对气象台设备的影响，提高气象台的整体防雷效果。在观测台站，防雷接地设施可以根据台站实际情况形成网格型接地。接地电阻必须低于4 Ω 以下，以有效防止雷击损坏设备。避免由接地设备本身对人体电压造成损害，并提高整体防雷效果。

4 结语

综上所述,气象观测自动化操作的开展，各类气象观测设备布设越来越广泛，受到雷击的概率也不断增加。所以，为了有效降低雷电对气象观测设备的危害,最大限度地保障全部气象观测设备的安全，就需要加强气象观测设备的防雷减灾工作，要掌握雷电对气象观测设备的主要危害，并采取科学有效的雷电灾害防御技术措施，确保气象台站气象观测设备稳定运行。