自动气象站雷电防御工作措施分析

自动气象站雷电防御工作措施分析

刘静,1方青波1范致平2

1. 杭州防雷安全检测有限公司  浙江 杭州 310000

2. 浙江蓝天气象科技有限公司  浙江 杭州 310000

摘要：自动气象站可以有效地提供气候预测，并有效地支持人们的日常工作和活动。随着全球变暖的加剧，世界各地的极端天气事件日益严重。为了进一步促进自动气象站的正常连续运行，本文对自动气象站防雷策略进行了分析，以供相关者参考。

关键词：自动气象站；雷电；防御

一、引言

自动气象站下有许多基于雷电模式分析的电子设备。自动气象站将传统建筑物与高雷电风险建筑物进行了比较。虽然我们的大多数自动气象站都安装了避雷杆，可以更有效地保护人和建筑物，但他们在设计雷电防御设备方面遇到了困难。因此，自动气象站的防雷分析和改进研究措施的制定对气象站本身和天气预报的准确性至关重要。

二、自动气象站设备的雷击原因分析

具有不同气候因素的传感器通常安装在自动气象站外，导致外部传感器被雷电击中。主要原因如下：一是为了更好地满足气象站的气象测量需求。传感器设备只能安装在气象站外。传感器的周边必须与高层建筑隔离，以避免干扰天气传感器的测量。因此，传感器必须位于广阔的空间内。同时，为了更好地满足传感器的需求，气象监测设备上的传感器由各种金属材料组成，这大大提高了探测器对雷电气候的破坏强度。二是风向和风速传感器必须位于特定位置，因此可以在这些传感器周围安装多个避雷针，以防止雷暴。如果雷电击中传感器塔传感器的一部分，雷电波将穿过风道，进入气象站其他传感器的电缆。电缆受到不同程度的电磁脉冲影响，也可能对气象站设备造成一定的损坏。此外，当雷雨天气发生时，如果气象站的避雷针被站内一部分的避雷针击中，会造成高电磁场，而电磁场与气象站内外各种传感器的电缆电路有关，对传感器设备造成损坏。气象站周围能力的增强可能导致气象站外部不同传感器之间不同程度的损坏，因为它们可能在抵抗中发挥作用。

雷电冲击产生的电磁脉冲通常通过通信和辐射通信传输到气象站，对气象站造成不同程度的破坏，并可能导致自动气象站无法正常运行。雷击气象站的方法可分为两类。首先是气象站线路的入侵。如果出现雷暴天气，输电线路在传输到气象站之前可能会受到雷电的直接影响，直接受到影响的高压线路会使其变为低压，从而入侵气象站。雷电击中气象站外围建筑物后，一部分电流进入地面，导致其下降，而另一部分雷电很可能通过接地和零线等电磁脉冲损坏气象站的内部装置。气象站的各种仪器受到不同程度的损坏。如果自动气象站本身没有采取足够的防雷措施，当雷击建筑物或较高楼层的地面照明设备时，气象站周围的植被或建筑物将因爆炸而受损。

三、自动气象站雷电防御工作中存在的问题分析

（一）避雷针安装不合格

在施工前，气象站必须由专家仔细研究和分析，并根据一定的原则进行计算。所得结果和数据将成为避雷针保护的有效范围。这对排雷行动至关重要，并有效保护气象站免受雷击的影响。然而，在大多数情况下，施工过程不符合要求。有些人认为过度保护是一种浪费。施工过程减少了防雷面积，造成严重后果。避雷针的保护范围对防止雷击具有重要意义，可以有效地保护气象站免受雷击。

（二）接闪杆设计错误

在自动气象站的防雷和电力保护安装阶段，要求现场安装人员准确计算接闪杆处理工作，以确保在合理的保护范围内进行处理操作。这一要求主要是为了有效保护机械观测设备。然而，由于操作人员的个人素质和操作水平，如果没有合理的设计来打接闪杆，可能会增加雷击的风险。

（三）通讯系统没有安装避雷装置

避雷器的安装可以有效地接收雷击产生的雷电流，在准备开关之前快速释放雷电流，保护电路和使用电气设备。然而，在自动通信系统中安装避雷针时存在问题，这导致通信系统设备故障，或者如果避雷针在击中时不提供防雷保护，则存在断电风险，这不仅会导致自动站故障，还威胁到工作人员的安全，增加了发生危险事故的可能性。因此，必须更加注意通信系统中避雷针的安装。

四、自动气象站雷电防御工作措施

（一）严格管道和设备进行等电位连接

为了防止自动气象站出现雷暴，相关人员必须通过金属物体连接气象站的一些导线，这样气象站如果有一天被雷电击中，也能减少气象站不同设备之间的电势差，从而将雷电电压降到最低。此外，气象站工作人员还需要安装导电装置，如金属管、保护管等。管道和接地装置的进一步集成有效地减少了管道导体之间的电位差。当导线被雷击时，由于现有的电位差太大，气象站不会发生电击穿。相关人员应监督气象站管道和设备的连接，并在导体区域提供预留容量的端口，因为它可以为后续设备调试提供连接孔。

（二）对引下线及信号线进行合理设置 　

当选择传感器作为自动站系统的重要部分时，应考虑金属管信号电缆或金属屏蔽PVC柱信号电缆的选择及其适当的接地处理。当信号传感器线路和避雷针线路离线时，应将电源线分成若干部分，以有效抵抗离线时产生的雷电，并击退电源线和报警线，从而避免损坏设备。

（三）预防雷电波破坏的方法

为了保护自动气象站免受电气干扰，必须加强雷暴防护。在雷电产生过程中，由于电磁感应和雷电的局部化范围，电流流入电力线和信号传输线。为了避免这种情况，可以向自动气象站添加电流保护信号，并在电力线和信号传输线后面添加金属管。实现多点着陆，雷电来袭时可以分散在地面上，起到保护作用。

（四）加强设备安装管理

在设备安装阶段，自动气象站的管理应加强设备安装阶段的现场管理。在接闪网系统的安装阶段，应在现场观察安装人员是否正确设计了引下线系统、电源线系统和信号线系统，并正确使用了适当的管道穿行方法，并检查管道是否合理。同时，现场监控安装效果可以有效防止电力线、信号线、电缆传感器设备的危害。在此期间，需要有限地选择接地金属管设备，并进行严格的设备质量控制，如确认金属管内外均设有金属屏蔽，以提高屏蔽效率。

（五）加强接地防护工作

关于加强接地防护工作，目的是在雷击时使用合理的防雷措施将雷击电流合理地传输到地面。一般来说，现场排雷设施需要制定排雷标准，并结合自动化气象站中电子设备的特点。在观测区内，对周围区域进行地网处理，然后沿管道安装接地结构。安装后，正确安装接地夹。如果电阻<4Ω不能有效控制，则应特别设计接地网络。一般应采用闭环模式。气象台的规模大多在25m*25m范围内，因此网络设计为26m*26m。垂直接地长度2.0m～2.5m，垂直接地体之间的距离为其长度的1.5～2倍，接地体的埋设深度≥ 600mm，焊接点应严格进行防腐处理。

（六）建立多级雷电防御措施

雷暴天气不可避免地影响电压的稳定性，自动气象站采取警告措施提供高电流点。自动气象站必须配备多级防雷措施。首先，自动气象站的电源线应连接到TT网络，并尽可能安装在空中。其次，为主配电箱设计防雷措施，并安装防雷装置。在线路位置的线路电缆设计阶段，确保其与配电箱之间的安全距离为≤ 5m，安装外部二级保护线，并将其与避雷器一起连接到地下电缆，以确保雷击时它们处于同一电位，从而，在多级保护的基础上，结合雷管，全面提高自动气象站的防雷水平。

五、总结

一般来说，相关管理人员应明确雷击的原因和雷击侵入的原理，正确安装防雷装置，避免设备设计和安装失败，无法正常运行。同时，加强地面保护、建立多级防雷也是提高自动气象站防雷水平的有效措施。此外，除了本文件中提出的问题和措施外，相关部门正在适当考虑实际地理位置和气候环境，开发自动气象站防雷系统，以确保合理的成本管理并保持防雷水平，为我国气象预报行业的可持续发展奠定了良好的基础。

参考文献：

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