雷电防御技术在气象安全保障工作中的应用

2022-05-25黄国开范仲之

大科技 2022年20期

黄国开，范仲之

（广东省气象公共安全技术支持中心，广东广州 510080）

0 引言

雷电常见于夏季，表现出较大的破坏力，受到人们的高度重视。与此同时，气象部门采取行政执法检查形式，明确雷电监管职责任务，以增强雷电防御能力，现取得初步成效。然而，在实际雷电防御工作中，仍然有进步空间。因此，对于雷电事故加以分析，尝试从技术、人员、管理等方面落实雷电防御工作，确保防御效果。

1 雷电灾害事故表现

1.1 直接雷击

直接雷击表示雷电对于人或者物体形成的直接击中现象。在雷电发生区域，借助导电物质放电，继而形成电击。直接雷击事故表现出较大的危害性，将会对高空、山体建筑形成较大威胁。如果雷击直接作用在人身上，会引起被雷击者死亡的现象。直接雷击事故发生可能性较高，倘若直接雷击发生在人类聚集区，会带来较大的经济损失。

1.2 间接雷击

间接雷击表示雷电事故发生时，并未直接作用于人或者物体上，而是借助作用区的电磁场效应，由通电导体形成雷击输出，对建筑项目形成电击作用。间接雷击事故，同样对于人民生活与生产带来诸多影响。间接雷击事故形成时，是借助导体进行雷击放电。

2 雷电防御的具体路径

2.1 预测雷电事故位置

雷电防御技术是在科学措施的辅助下，预测雷电灾害的可能性发展位置，以降低雷击事故带来的影响。现阶段，雷击事故形成的危害逐渐增加，在各行业受到了广泛重视。因此，在政府支持与引导作用下，防雷减灾工作逐渐增加了人力与物力。因此，在开展各项雷电防御工作时，有必要加强雷电技术服务队伍建设，准确预测雷电事故发生位置，进行针对性雷电防护工作，减少雷击事故影响[1]。

2.2 健全雷电体系

2.2.1 配置全面的雷电防护设施

在雷电灾害防御各项规划与部署期间，需加强人员、设施配置。在配置前期，结合雷电防护工作的具体需求，组建防雷电工作网络，确保雷电工作有序进行。

2.2.2 建立雷电灾害防御规章

在雷电设施建设完成时，结合防雷电工作需求，进行人员配置，制定有效的防雷电工作规章体系，以提升雷电防御工作效果，减少雷击事故发生。

2.3 远程雷电规划与部署

气象部门能够有效、准确接收区域内的气象信息，对于气象变化给出预测分析。气象部门在收集各类信息后，比如温度、湿度等气象要素，对气象变化进行综合分析。在气象信息传输期间，需保障数据传输的完整性，减少电涌保护装置的使用次数，以加强电涌保护装置保护，降低设施干扰问题，同时采取信号箱接地处理。针对输出线，需借助金属线槽，保障设备运行的平稳性。对于通信传输线路，需给予有效的雷电保护，室内添加铜芯线，线路末端使用保护装置，回避间接电击问题。

2.4 有序落实雷电防御安全知识宣传工作

雷击表现出较大的危害作用，想要回避雷电灾害问题，需加强防雷电意识建设工作，以提升雷电防御工作能效。气象部门可使用有效方法，综合开展雷电防御工作，合理转变雷电防御管理思想，在气象部门内部开展阶段性雷电防御知识宣传工作，切实增强人员防雷电意识。对于社会群体，给出基础性雷电防御技巧，可借助气象网络等媒体进行内容传播。与此同时，在监测到雷电灾害事故时，需及时进行事故公布，形成灾害信息共享体系，便于各部门、社会人员做好雷电防御工作。

比如，在雷雨天气情况下，人们在使用雨具时，需回避铁头雨伞使用问题，同时避免在地势高处进行通信交流，必要时需切断相关电源连接。各类雷电防御知识，气象部门可借助多媒体平台进行有效宣传，确保人们具备基础的雷电防御技能，合理控制雷击事故带来的社会影响。

室外雷电防御方法：如果人们在户外环境中，突遭雷雨天气，需在短时间内迅速移动至地势较低处：远离山顶、河流等空旷区：避免较多人群聚集；减少身上携带的金属物体；对于电杆、大树等避雷设施，需保持较远距离；汽车、火车相关运输设备，具有良好的雷电屏蔽效果，在车内时紧闭门窗。

室内雷电防御方法：在发生强降雨携带雷击事件时，人们需尽快回至室内进行防护，紧闭门窗；减少用电设备运行，比如电视机、电厨宝等；远离各类电气设施，比如煤气管道。在装有避雷设备的建筑项目中，整体雷电效果较好。

雷击事故的有效处理。在发生意外雷击事故时，同行人需立即将遭受雷击人员送往医院救治。如果受到雷击的人员生命体征较弱，需对其进行心脏复苏抢救，必要时进行现场抢救，防止贻误最佳抢救时机。与此同时，对受到雷击的人员，采取保温防护。倘若人员在遭受雷击事件后，发生精神问题，需对其进行头部降温处理，比如冷敷，对于雷击引起的灼伤位置，急救操作时，可对受伤位置进行干燥包扎，防止伤情扩大。

2.5 加强雷电防御队伍建设

气象雷电防御工作，需加强雷电防御队伍建设，以保障防雷电各项工作的运行能效。工作人员是防雷电工作的直接操作者，其防雷电技术能力、职业素养，对于雷电防御工作质量，具有直接影响。因此，气象部门有必要加强人员专业技能建设，采取阶段性技能培训形式，使工作人员具备较强的防雷电技术能力。与此同时，鼓励技术人员在线完成各项防雷电技能学习，逐步增强雷电防御队伍的工作能力。

此外，在使用雷电防护设备时，从设备功能设计、设备组件安装、设备性能维护等方面，均需专业技术队伍给予支持。为保障防雷电工作的进展效果，气象部门需加强防雷电人员岗位能力建设，使防雷电人员积极参与技术交流，高效完成最新雷电知识学习，确保气象部门人员工作能力符合防雷电工作要求，促使各项防雷电工作有序完成[2]。

2.6 拓展气象防御雷电工作规模

在雷电防御工作中，需加强雷电防御规模扩展，提升防雷电业务的多样性，延展防雷电辐射区。因此，气象部门对于内部人员结构，需给出适当调整措施，逐步增强防雷电技术人员的专业能力，确保各岗位工作权责清晰性，切实增强防雷电人员专业性。与此同时，气象部门可制定相应的管理体系、监督方法，以保障防雷电工作进展效果。如果存在雷电防护设备配置不充足、设备先进性不强等问题，对于气象监测、气象分析各项工作形成阻碍，此时需加强设备引进与规范性操作指导，确保防雷电工作通力协作，逐步增强气象部门的管理能力，保证雷电防御工作的落实效果。

比如，高新防雷电工艺，是借助雷电流串联方式，对雷电进行防护与回避。串联方法中，对能量形成的消耗，与系统阻抗处于正相关。为此，在雷电作用形成雷电流时，需进行高阻抗部件的添加，此时部件功率值不小，将会形成电势控制效果，甚至对于电势消除具有积极作用，以此保障反击电压处于防雷电标准范围内，即不大于280V。

3 雷电监控系统结构和工作原理

3.1 监控系统遭受雷击的几种主要途径分析

通过对监控系统的雷电灾害情况进行分析，我们可以发现其在具体运行的过程当中通常会受到以下几种途径的影响而导致监控系统受到损害。

3.1.1 直击雷

所谓直击雷主要是指雷电直接对户外监控设备或者是金属装置造成雷击损害，导致户外监控设备，传输线路等设备受到烧损或损坏。在直击雷的影响和作用下，监控系统会受到非常严重的损坏，但是直击雷出现的概率较低。

3.1.2 闪电感应

闪电感应主要是在雷云的作用下去对户外监控设备所传输出来的信号进行感应，在感受到与雷云符号相反的电荷时就会迅速中和，如果户外监控系统在安装时没有采取科学合理的接地措施，那么就无法有效的对其中的电荷进行感应产生高电位，从而会导致监控系统受到闪电静电感应现象的影响而受到损坏。户外监控设施在具体运作的过程当中更容易受到雷电灾害的影响。一但雷电击在监控设施中的金属支撑杆上雷电流会迅速发生变化，同时使得金属支撑杆周围空间形成强电磁场，户外监控设施也能够感应出较高的电动势，其中所出现的闪电电磁感应会对监控系统产生破坏。相对于直击雷来说，闪电感应所产生的损坏较小，但是其发生概率较高。

3.1.3 闪电电涌侵入

通常情况来说，一旦雷电击射在监控系统的架空线缆上，雷电所产生的雷电流会沿着监控系统中的线路去入侵到监控系统中的前端系统，传输系统和终端系统，进而对整个监控设施以及相关设备造成非常严重的损坏，同时在雷电流侵入线路系统的过程当中会导致线路出现熔断现象，影响整个监控系统的正常运转。

3.1.4 雷击电磁脉冲

这种雷击情况相对常见，但是在具体对监控系统中的雷电灾害防御技术进行研究时，通常会忽略这一情况。雷击电磁脉冲主要是通过雷击到地面建筑，在雷击点附近产生电磁脉冲场，进而对各种导线及监控设备中的输入端造成电磁脉冲干扰，不断的入侵到监控系统当中对监控设备造成相应的影响，严重情况下还会导致监控设备受到损坏。

3.2 监控系统设备防雷安全技术要求

通过对监控系统设备受雷电影响的原因进行分析，我们可以发现其主要由直击电，闪电感应等一系列的原因。这些原因都会对监控设备造成损毁，出现安全事故。为此，在具体对监控系统中的防雷安全技术进行设计与安装的过程当中，必须要充分考虑监控设备的运行环境，同时系统性的分析监控设备会受到哪些雷击情况的影响以及雷电活动的频繁程度等多个方面，科学合理的对其进行安装与设计，确保雷电灾害防御技术的合理性与规范性，使得监控系统免受雷击灾害的影响。

3.3 规范安装直击雷防护措施

在具体对雷电灾害防御技术进行研究和分析的过程当中，必须要对其中的防直击雷措施进行安装，直击雷会对监控系统造成非常严重的损害，同时还会产生一系列的安全隐患问题。因此，在具体对监控设备中的直击雷进行安装的过程当中，必须要做好安全防护措施，严格按照防雷设计的相关规范与要求对直击雷防护措施进行安装。为了达到良好的安装效果，相关部门可以针对户外监控设备进行雷电防护罩的安装。在具体对雷电防护罩进行安装时，也应当有效的借助支撑杆进行接地，并对接地电阻进行限制。除此之外，为了防止电磁感应会对电源线和信号线进行电磁入侵，也应当安装屏蔽电缆对电磁感应进行阻拦与屏蔽。

3.4 做好监控设备线缆屏蔽与接地

在上文当中我们具体提到监控设备会受到雷电流的影响，而导致电源线信号线等受到电流入侵，对整个监控系统设备产生相应的影响。因此，针对这种情况监控系统设备，在具体对雷电防御技术进行安装时可以将金属管屏蔽埋地引入。在具体对金属管进行埋地敷设工作的过程当中，可以将金属管的一端与配电箱和PE 线相互连接，同时将另一端与外壳和防雷保护罩相互连接。通过这种方式能够有效的规避闪电电涌侵入。

3.5 规范安装供电系统防雷措施

在具体对监控系统中的供电系统进行防雷电技术安装时应当将适配的电涌保护器进行安装。在电容保护器的作用下，多级SPD 之间能够有效的进行能量配合工作。同时，对于室外配电线路也应当以电缆直接埋地敷设的方式进行安装。对于监控系统设备来说，其在具体运转的过程当中，主要是以微电子技术为基础所运行的一种系统，其在具体运行的过程当中对于供电质量有着非常明确的要求。为此，对于由市电直接供电的电控系统设备，应当经常性的对其供电质量和稳定情况进行检查与分析，保障供电质量。一旦市电电压出现忽高忽低的情况，就会对监控系统设备产生相应的损坏。为此，针对这种情况，可以对稳压装置进行，安装，避免电压不稳定[3]。此外对于一些零地电压较高的监控系统来说，应当进行有效的接地处理并采取合理布线等方式。通过规范性的对供电系统当中的雷电灾害防御技术进行安装能够降低监控系统受到雷击灾害影响而出现损坏的现象与情况。