气象站防雷技术工作探讨

气象站防雷技术工作探讨

张玉竹

张玉竹

广东普天防雷检测有限责任公司深圳分公司广东深圳518000

摘要：气象站是大气探测地基系统的重要组成部分，更是开展精细化预报所不可缺少的气象要素源。实施加密观测的气象站由于网格距的需要而分布在不同的地理位置和气候环境中，在实际运行过程中很容易遭受雷电的侵袭。本文通过调研雷击实例，指出雷击原因，比照防雷设计规范和运用电磁兼容的原理提出改进措施。

关键词：气象站；防雷技术；工作

1气象防雷技术的相关理论

1.1防雷目的

当前我国气象站在防雷检测工作方面存在误区，即在实际的防雷检测过程中多以装置防雷性作为依据来检测现有防雷装置，可以说，这样就间接导致了防雷设备安全性无法得到保证。但实际上防雷检测的目的就是为了提高对设备的保护能力，所以应该基于设备安全保护相关规则及技术要求来对其设备安全性进行精确判断，实现对系统防雷检测能力的有效强化，更重要的是通过气象防雷技术来避免设备雷击，造成财产及人员意外损失，这也是气象防雷技术的实施目的所在。

1.2气象防雷技术系统的结构内容

当前气象站的气象防雷技术系统主要涵盖三部分内容：

（1）直击雷保护部分，它十分重视对现场直击雷状况的动态实时观测，能够基于重点观测现场中的风传感器、各种金属设备、接闪杆引下线、数据传输线等等来实现防雷，保证雷电穿过风杆。当然，由于遭遇雷击后，引下线也被击穿，穿过引下线的雷电进入信号线，这是因为直击雷保护装置长时间在户外暴露状态下，在受到风吹雨淋及暴晒侵袭后容易被击穿，它间接提升了信号线本身的安全隐患。

（2）共用接地防护，这部分防护内容会对现场各类金属设备进行精确观测，它实际上与建筑物进行接地连接，在受到雷击后会与各类金属设施进行相应，但由于金属设施连接地线，能够在一定程度上缓解雷击伤害。共用接地防护也会与建筑物连接，保护建筑物中人员安全。

（3）感应雷防护，它主要基于应用气象防雷技术体系，关注防雷信号与雷电发生信号的接收情况，可保证感应雷受到安全防护，进而获得更加全面且准确的雷电活动信息。

2气象站防雷工作的现状及存在问题

2.1气象站接闪杆保护范围不合格

因为气象站防雷工作目前没有引起各地方政府和有关部门的重视，或者一些地区因为资金不足、技术水平不够、施工工艺不完善等，又缺乏专业指导和规划设计，没有遵守必要的避雷流程和有关建设标准，没有对周围环境的布局进行细致的研究分析。导致气象站观测场接闪杆保护范围不合格，甚至为了节约保护范围私自减小气象站的接闪杆保护范围。不合格的接闪杆保护范围不仅会造成气象站的设备的损坏，还可能造成气象数据的丢失，造成难以挽回的影响。

2.2风向传感器的铁塔与接闪杆混合安装

由于各地的气象站的设计标准和施工要求没有统一的规定，很容易造成各地区自己主导建设，难以考虑到整体安全效果和综合社会效益。很多地区在建设气象站时，将风向传感器的铁塔与接闪杆混合安装，由于风向传感器的铁塔安装承担着测量风速和风向的重要作用，往往安装在测试场的最高位置。那么当有雷电袭击时，风向传感器也就充当起了接闪杆的作用，很容易导致风向传感器铁塔被雷击损坏。这样的设计不仅浪费资源，甚至还有可能造成气象站不能正常运转。

2.3缺少接闪带和接闪网

接闪带和接闪网就如同守护气象站的安全卫士，科学、合理、有效的接闪带和接闪网对气象站的安全起着至关重要的作用。只有正确安装好接闪器，才能将雷电的电流引下来，发挥接闪杆的真正作用，进而保护气象站免于受到雷击的伤害。目前来说，很多地区缺少接闪带和接闪网，接闪器无法起到应有的作用，那么就无法从根本上保障自动气象的安全运行。

3气象站防雷的应对措施

3.1设置接闪杆

根据对气象站相关案例以及实践工作的分析，将风塔作为接闪杆可以发挥一定的支撑作用，但会造成严重的雷击现象，导致气象站产生的雷击概率也比较大，所以该方法是不适合的。在对气象站的雷击现象进行防护期间，可以为其建立独立的接闪杆，保证将其设置在气象站周边以及设备周边，同时需要使其与周边建筑物保持一定距离。在这种情况下，不仅能减少避雷接闪现象，还能单独抵抗防雷电流现象，减少对周边产生的危害。在对接闪杆进行设置期间，需要对风塔的观测位置进行分析，维护好独立接闪装置与风塔之间的距离，最为安全的距离为3m。在对接闪杆进行安装过程中，需要对观测场内的设备进行维持，使其在合理范围内。如果场地边缘的设备没有在保护范围内，可以为其单独增加接闪杆，保证观测的所有设备都能得以保护。同时，根据气象站的保护等级，分析接闪杆的安装位置与保护范围，确定出接闪杆的准确高度。

3.2设置引下线与信号线

气象站的各个信号线都贯穿于金属管或者在带有金属屏蔽层PVC套管内，其中，金属管与PVC套管需要准确接地。对于接闪杆引下线、传感器信号线、电源线，在对其安装期间，可以将其进行分管穿射，这样不仅能减少引下线产生的引流、雷击现象，也不会损坏设备。

3.3直击雷的防护方法

直击雷产生的主要原因是因为气象站中的相关人员将导体与接闪杆安装在风杆上。在对接闪杆进行选择期间，要将接地电阻维持在29以下，这样不仅能避免雷击现象危害气象站，减少雷击电流现象，还能促进防雷效果的良好发展。将接闪杆与金属管实现等电位连接，将接闪杆与金属管之间的绝缘材料去掉，促进两者之间电气更畅通，保证在连接方式下能够对风塔的上风向传感器进行维护，减少其产生的危害。

3.4接地地网的合理设置

对接地网进行合理设置也能达到有效的防雷效果。在地网接入工作中，需要根据气象站的实际布局情况、管道走向以及工作中的相关要求，将地网围绕观测场，并按照管道的方向实现连接与安装，这样才能促进气象站全面观测效果以及金属接地效果的实现。其中，静电线在信息采集箱上也需要将其连接到接地网。同时，将信息采集箱上的金属固件、金属管相互连接，这样促进等电位连接的形成，保证防雷措施的合理实现。也可以为其安装电源避雷器，当紧急处理情况下，利用电源避雷器不仅能免受其他电子设备受到损害，还能促进气象站的稳定运行。

3.5浪涌避雷器的安装

雷电产生的过电压能量很大，单一的防雷措施难以消除过电压危害。所以，一定要实现多级防护工作，并对电压进行限制，保证电压能够在合理范围内。对于气象站的电源线，其存在的供电方式需要实现TT制式以及架空引入。所以，可以将浪涌保护器第一级防护安装在总配电箱位置进行安装，将浪涌保护器二级防护安装在自动站机房的线端，其中，第一级与第二级之间的浪涌保护器维持在5m以上。对于机房内的所有设备，机壳与浪涌保护器接地线要实现等电位连接。

4结语

总之，气象站的防雷是技术难度比较大的，探讨其防雷不仅可以解决气象站的防雷问题，提高地面大气自动探测水平，更能提高防雷的水平。因此，我们既要理解雷电形成的机理，又要清楚雷电路与场的雷电效应关系，在现有的自动站设备的技术基础上，从电磁兼容角度搞好各种线缆的设计，减少事故发生率，保证最大化的运行效率。

参考文献：

[1]王益鑫,许荣华,周志忠.自动气象站防雷系统设计浅析[J].技术与市场,2016,23(05):251.

[2]李萍,马秀玉,李衣.浅析自动气象站防雷技术[J].门窗,2012(07):258+260.

[3]刘勤勤.自动气象站防雷工作中的常见问题及应对[J].北京农业,2015(06):121-122.

[4]徐勇,张先航,郑列剑.自动气象站防雷工作中的问题及对策[J].通讯世界,2015(09):245-246.