自动气象站的雷电防护工程关键技术探讨

摘要：自动气象站的特点是无人操控便可工作，它可以自动探测某地区的风速、雨量、风向、空气温度、湿度等多种和气象有关的因素，是气象预报必不可少的天气信息来源。本文便对自动气象站的雷电外部防护与内部防护的屏蔽、均压等电位、分流、接地做一个简要的介绍，并针对其中存在的问题给出一些可靠的建议，希望对自动气象站的管理有引导意义。

关键词：自动气象站;雷电防护工程;工程概述;建議

近年来雷电袭击的案例屡见不鲜，往往雷击都会带来巨大的危害，有时候甚至还会对人们生命安全造成威胁。有关部门以及防雷技术人员都对此做出了巨大的努力，积极采用对策来减少雷电对我们生活的损害。自动气象站作为气象部门业务的组成部分之一，由于其结构以及系统的特殊性，在获取有效高质的气象资料，降低观测成本等方面发挥着重大的作用。但是也是由于自动气象站在结构以及系统配置安装位置等方面的特殊性，导致其在运行的过程中很容易受到雷电的侵袭，从而影响其正常的安全运作。所以.对于自动气象站的防雷技术的研究，对气象部门的高质有效的工作以及对灾害天气的预警等都有着重大的意义。

1.自动气象站防富工作现状分析

自动气象站是气象部门的数据采集站，通过传感器采集气象数据。自动气象站系统一般由两部分组成，一部分是自动站数据采集设备，另一部分是数据接收处理中心。这两部分的系统在数据传输过程中采用微电流信号，因此对电磁环境特别敏感。例如2011年7月中旬，一个自动气象站遭受雷击。事故发生后，收集器和计算机没有损坏。在更换R集热器后发现这些风向出现在正常观测的中间。

2.自动气象站常见富击事故分析

自动气象站发生雷击事故的原因很多。例如有直击雷影响，有感应雷影响，有防雷接地网不合格引起的雷击事故等，下面我们将对自动气象站雷击事故进行具体分析：

2.1直击雷事故

在自动气象站，直击雷容易损坏室外传感器和数据采集器，导致雷击事故。由于自动气象站的传感器一般安装在10m高的风杆上，且采集器通过数据传输线与传感器连接，因此此类设备容易受到直接雷击，造成设备损坏。

2.2感应雷事故

在雷电活动过程中，有可能雷电击中与自动气象站相连的一些电源线和信号线，在其周围形成强电磁场，使自动气象站周围的一些电源和其他设备产生强电动势，电气设备被传输到自动站，导致设备损坏。

2.3防雷地网不合格导致的雷击事故

在防雷接地网中，存在接地电阻过大的现象，使雷击后形成的电流不能迅速排入地面，而是留在自动站周围，造成设备损坏，自动站无法正常运行。这是一起因防雷接地网不合格引起的雷击事故。

3进一步完善自动气象站防护工作的有效措施

在对自动气象站主要雷击事故进行了一定程度的分析之后，我们需要探讨自动站的防雷技术措施，减少雷击事故的发生以保证自动气 象站的正常运行。一般从下面的几个方面入手：

3.1自动气象站的外部防护

外部保护时，应在适当位置安装避雷带和避雷针。其次，我们应该加强对直击雷的保护。由于一般自动气象站的设计满足二级防雷建筑物的要求，即避雷针安装在避雷针顶部上方，避雷针顶部内部高度一般为10.4m，避雷针安装距离避雷针顶部约5m。由于导电装置的主要功能是将雷电引入地面，因此其电阻不能太大。经测量，其电阻基本不大于4Ω，对防止直击雷起到重要作用。它不仅可以保护自动气象站设备免受直击雷的影响，还可以降低雷电带来的风险，为自动气象站的发展和广泛应用提供了可靠的依据。

3.2自动气象站的内部防护

内部保护时，必须首先安装和连接所有重要的防雷仪表，如过电压保护器、避雷器、调压器等，以切断雷电电流，屏蔽雷电电磁脉冲。系统能隔离雷电产生的电压和电流，使整个系统的电位处于稳定和安全的状态，这为限制过电压的幅度提供了依据

3.2.1良好的屏蔽

因为电磁脉冲对电子设备有很强的干扰，我们应该采取一些措施来屏蔽这些电磁干扰。一方面，这可以限制电磁传播过程中的能量损失，节省电磁波在波中携带的能量。另一方面，它可以防止电磁辐射，确保附近人员的安全。它还可以用能量中断电磁波的辐射，保护自动气象站，延长自动气象站的使用寿命。

3.2.2 均压等电位

均压等电位的特点是连接处的电压相同，没有电位差。通过连接所有导电性良好的导体实现等电位。虽然系统具有很强的导电性，但在连接完成后仍需要将其连接到接地系统，以防止出现安全问题。从根本上讲，均压等电位主要通过金属导线、接地系统、浪涌保护器、地线隔离器等部件与导线组配合的共同作用来实现。因此，共用接地系统是自动气象站应采用的主要设备。为了更好地保证自动气象站的正常运行，我们还需要建立一个联合接地网，即用一组接地装置连接站内所有电子设备，共同保证其安全，然后根据电压作用原理对电压进行等分，达到等电位的目的。最后，根据联合接地网的功能，将与工作有关的接地线、保护接地线以及外部和内部防雷接地线连接在一起，以达到收集电流的目的。

3.2.3 分流

由于自动气象站自身的一些特点，安装自动气象站电源线时一般采用架空引入式，即电源线与自动气象站空中连接，并与TT系统供电方式相匹配。设置保护措施时，一级保护措施一般为接至总配电箱的一套浪涌保护器，二级保护措施为接至自动气象站机房进线的一套浪涌保护器。为了安全起见，我们需要将连接到这两级保护器的线路之间的最短距离保持在5m左右。将所有与机房浪涌保护器连接的接地线和机房设备外壳用等电位连接排连接。在连接过程中，确保浪涌保护器和机房外壳能正常工作。同时，将所有接地线连接到一组设备上，并在设备前端串联一个20A电源空气开关，达到最快放电的目的，降低自动气象站遭受雷击灾害的风险。

3.2.4 合理接地

合理接地是指在共用接地的前提下，将防雷接地与自动气象站信息系统接地连接。在此过程中，公共接地点作为基石，为其他接地提供参考零电位，如工作接地、防雷接地、保护接地等，合理接地解决了各系统单独接地引起的电位差问题，降低了接地系统的风险系数。还有信号传输电缆的全屏蔽问题，信号全屏蔽虽然能给工作人员带来方便，但信号全屏蔽装置在工作过程中会产生大量低频电磁波，影响电子设备的正常工作。再加上单点接地系统存在着很大的风险，要深入研究人工智能技术，拓展技术手段，强化平台建设，这样才可以为人们提供更为优质、精准的气象预报服务。

4结束语

对于自动气象站来说，雷电造成的危害相当严重。因此，需要采取防雷和接地措施，为自动气象站提供良好的保护。同时，在进行防雷接地时，有必要综合考虑自动气象站的特点，并在此基础上进行防雷和接地设计。

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作者简介：

徐扬（1993-08-）男，汉族，籍贯四川仁寿，大学本科学历，助理工程师，研究方向——雷电防御类