自動(dòng)氣象站防雷工作中的問題分析及安全防護(hù)應(yīng)用探討

傅敏軍

摘要 自動(dòng)氣象站的作用在于提供氣象服務(wù)，隨著氣象觀測設(shè)備逐漸自動(dòng)化，我國大氣探測水平已經(jīng)有了很大程度的提高，自動(dòng)站防雷工作中的問題也日益凸顯，給國家?guī)砹司薮蟮膿p失?；诖耍治隽俗詣?dòng)氣象站防雷工作中存在的問題，并提出了相應(yīng)的安全防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)站;防雷工作;問題分析;安全防護(hù)

中圖分類號(hào)：P415.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）12–0086–02

自動(dòng)氣象站對(duì)天氣較為敏感，因自身結(jié)構(gòu)影響在運(yùn)行過程中很容易遭到雷擊，給人們帶來巨大的財(cái)產(chǎn)損失和危及到生命安全。隨著氣象事業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的手工觀測已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人的需求，自動(dòng)氣象站已逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)手段，且保證了我國天氣觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[1]。自動(dòng)化氣象觀測系統(tǒng)除了包括電能供給系統(tǒng)、電子傳感器以及其他相關(guān)系統(tǒng)組成，還包括數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，其中電子傳感器和數(shù)據(jù)手機(jī)系統(tǒng)因大多采用半導(dǎo)體材料而具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性能，當(dāng)遇到雷電天氣時(shí)很容易因電流過大影響該設(shè)備。

1 自動(dòng)氣象站防雷工作內(nèi)容

自動(dòng)氣象站可以自動(dòng)完成對(duì)氣象數(shù)據(jù)的加工和處理，還能自動(dòng)獲取氣象數(shù)據(jù)和自動(dòng)顯示相關(guān)氣象信息處理系統(tǒng)。其中，數(shù)據(jù)采集器包括3塊電路板：主處理板、濕度板以及風(fēng)雨板。數(shù)據(jù)采集器作為整個(gè)自動(dòng)氣象站的關(guān)鍵部分，其原理主要是利用濕度板和風(fēng)雨版進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，隨后再傳輸所獲得的數(shù)據(jù)[2]。而就外圍設(shè)備而言，如常見的計(jì)算機(jī)、USB電源以及打印機(jī)等，它們都可以當(dāng)作獨(dú)立的設(shè)備，然后整合收集的數(shù)據(jù)。

2 自動(dòng)氣象站防雷工作存在的問題

2.1 觀測場的避雷針保護(hù)范圍不達(dá)標(biāo)

部分地區(qū)資金不足，防雷工作人員缺乏工作經(jīng)驗(yàn)和能力，沒有按照規(guī)定的避雷流程完成工作，都會(huì)造成自動(dòng)氣象站防雷工作存在問題。此外，部分政府人員為節(jié)約成本，縮小避雷針的保護(hù)范圍，再加上周圍環(huán)境會(huì)影響自動(dòng)電氣站的避雷針的保護(hù)范圍不符合規(guī)范。在具體觀測場上，需要工作人員結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行實(shí)地觀測，并深入計(jì)算數(shù)據(jù)，得出避雷針的保護(hù)范圍。但是由于出現(xiàn)上述情況，所以觀測場避雷針的保護(hù)范圍不達(dá)標(biāo)，最終導(dǎo)致氣象站設(shè)備出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。

2.2 未安裝好避雷帶和避雷網(wǎng)格等接閃器

自動(dòng)氣象站若沒有安裝好避雷帶和避雷網(wǎng)格，雷電可能會(huì)直接對(duì)建筑物造成損壞。而安裝好避雷帶和避雷網(wǎng)格可直接將雷擊的電流引入避雷針內(nèi)，從而起到“擋箭牌”的作用，保護(hù)自動(dòng)氣象站的設(shè)備不受雷擊破壞，因此正確安裝避雷帶和避雷網(wǎng)格極其重要，這樣才能有效保證自動(dòng)氣象站的安全。

3 自動(dòng)站主要防雷技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

自動(dòng)防雷站由多種設(shè)備支撐，每種設(shè)備都需要電能，而電路在受到雷電天氣的影響時(shí)可直接使過電壓侵入通道;當(dāng)遇到雷電天氣時(shí)，感應(yīng)雷會(huì)通過入侵信號(hào)數(shù)據(jù)直接損壞設(shè)備;直擊雷可直接損壞數(shù)據(jù)采集器和室外傳感器，尤其是風(fēng)向桿。自動(dòng)氣象站要想避免雷電損壞自動(dòng)氣象站，應(yīng)從根本上減少雷電破壞自動(dòng)氣象站的問題，需結(jié)合自動(dòng)氣象站周圍環(huán)境特點(diǎn)，深入分析當(dāng)?shù)乩纂娞鞖庾匀灰?guī)律，針對(duì)雷電問題采取防雷措施。

4 自動(dòng)氣象站防雷工作中的安全防雷技術(shù)

4.1 自動(dòng)氣象站防雷接地技術(shù)

自動(dòng)氣象站要想做好防雷工作，必須重視接地工作，接地是防雷技術(shù)中重要的環(huán)節(jié)之一，相關(guān)工作人員必須按照規(guī)劃制度做好接地網(wǎng)的工作，讓其具有合理性，做好該工作要求接地電阻小于4 Ω，這樣才是最安全的范圍，且當(dāng)接地電阻值越小，電壓就越低。采用綜合接地網(wǎng)時(shí)，要求接地電阻小于1 Ω才屬于安全范圍，要求接地和防直擊雷引下保持5 m以上的距離。此外，要遵循接地網(wǎng)不共線原則，這樣做的目的是保證信息采集箱上的金屬制品與金屬固定件的電器貫通，更好地發(fā)揮避雷的作用。同時(shí)，當(dāng)同軸電纜特性阻抗低時(shí)，會(huì)使雷擊產(chǎn)生的電流直接入地，再加上金屬制品屏蔽作用，很大程度上減少了雷電的感應(yīng)電壓。

4.2 單獨(dú)安裝避雷針

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，單獨(dú)安裝避雷針可以有效避免其在雷電天氣對(duì)風(fēng)向傳感器和傳輸線直接造成影響。若直接將風(fēng)向傳感器當(dāng)作避雷針，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的雷擊事故，也使自動(dòng)氣象站內(nèi)的其他設(shè)備受到雷擊影響。單獨(dú)安裝避雷針可以起到有效避免自動(dòng)氣象站內(nèi)受到雷擊的影響，還能避免對(duì)周圍建筑產(chǎn)生影響。一般情況下，還應(yīng)該整改防雷器，其原理是在原有的基礎(chǔ)上在單獨(dú)安裝一根避雷針，并且保證將其安裝在自動(dòng)氣象站附近，該避雷針長度約為16 m。除此之外，還要分析風(fēng)向傳感器位置，避雷針和風(fēng)向傳感器之間要保持3 m以上的距離，這樣才具有安全性。顯然，為了保證整個(gè)自動(dòng)氣象站觀測場的設(shè)備都在避雷針的保護(hù)范圍，就需要單獨(dú)增加避雷針，這樣才能保證所有設(shè)備不會(huì)被雷擊損壞。

4.3 自動(dòng)氣象站外部防雷技術(shù)

自動(dòng)氣象站時(shí)常處于空曠區(qū)域，更容易遭到直擊雷的襲擊，因此更應(yīng)該應(yīng)用外部防雷技術(shù)。將金屬構(gòu)件、避雷帶、金屬屋面作為防直擊雷接閃器，能有效發(fā)揮防直擊雷作用。直接連接閃器的原理是利用設(shè)計(jì)人員事先設(shè)計(jì)好金屬裝備，然后通過改變雷電通道，讓雷電流不會(huì)作用于被保護(hù)的物體。要注意的是，需結(jié)合氣象站實(shí)際環(huán)境裝好防直擊雷避雷帶。技術(shù)人員要按照相關(guān)防雷技術(shù)規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，并及時(shí)計(jì)算它的保護(hù)范圍，并寶成接地電阻與風(fēng)向桿之間的電阻小于4 Ω，這樣才能有效起到避雷作用。

4.4 自動(dòng)站內(nèi)部防雷技術(shù)

信息系號(hào)線和電源線是電壓的傳播途徑，若不想自動(dòng)氣象站遭到感應(yīng)雷破壞，就應(yīng)該從避免用電設(shè)備以過電壓。例如，某地區(qū)的自動(dòng)氣象站電源系統(tǒng)供應(yīng)以TN-C型式為主，但是必須以防雷技術(shù)規(guī)范為主改為TN-S型式，或TN-C-S型式，為避免雷電侵入設(shè)備導(dǎo)致雷電系統(tǒng)損壞，因此要做好多級(jí)防雷保護(hù)工作。進(jìn)行多級(jí)防護(hù)保護(hù)設(shè)備的具體設(shè)計(jì)步驟：電源總進(jìn)線作為第一級(jí)電源保護(hù)器，在安裝時(shí)要保證電源防雷器的電源電流高于40 kA;在值班室需分配點(diǎn)進(jìn)行與不間斷電源之間安裝20 kA的電源防雷器，其也是第二級(jí)電源保護(hù)器;而10 kA的電源防雷器需安裝在數(shù)據(jù)采集器前段，將插座式避雷器安裝在每臺(tái)計(jì)算器電源之間，可以更好地起到避雷作用，企業(yè)是第三季電源保護(hù)器。雷電感應(yīng)浪涌電壓可直接對(duì)計(jì)算器和其他信息設(shè)備進(jìn)行雷擊導(dǎo)致其受損。當(dāng)出現(xiàn)雷電現(xiàn)象時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的過電壓能量單純的防雷措施起不到完全消除過電壓能量，會(huì)直接損壞自動(dòng)站內(nèi)的器件。因此，在自動(dòng)氣象站上裝上浪涌保護(hù)器SPD，可以起到直接限制瞬態(tài)過電壓的作用，使設(shè)備都能在承受范圍內(nèi)。自動(dòng)氣象站中電源線供電方式一般為TT制式，且低壓配電系統(tǒng)電源線上使用的具有金屬制品外殼穿過金屬管之后，再將其引入氣象室內(nèi)，這個(gè)過程要做好接地工作。

5 結(jié)束語

為了保證自動(dòng)氣象站觀測工作順利開展，就必須做好防雷工作，相關(guān)工作人員在進(jìn)行防雷工作時(shí)要仔細(xì)分析其產(chǎn)生的問題并及時(shí)做好安全防護(hù)工作。每個(gè)自動(dòng)氣象站都有其自身的特點(diǎn)，因此工作人員應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)分析原因，并增強(qiáng)自身安全防護(hù)意識(shí)，這樣才能保證自動(dòng)氣象站的防雷工作安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 多杰才旦.自動(dòng)氣象站防雷工作中的問題及應(yīng)對(duì)措施[J].農(nóng)家參謀，2018（3）： 112.

[2] 李承昊.自動(dòng)氣象站防雷工作中存在的問題及應(yīng)對(duì)措施[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊， 2020（8）：129.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis and Application of Lightning Protection of Automatic Meteorological Station

FU Min-jun （Zhangshu Meteorological Bureau， Zhangshu， Jiangxi 331200）

Abstract The function of automatic weather stations is to provide meteorological services. With the gradual automation of meteorological observation equipment， the level of atmospheric detection in Our country has been improved to a great extent. The problems in the lightning protection work of automatic weather stations are also increasingly prominent， bringing huge losses to the country. Based on this， the problems existing in lightning protection of automatic weather station are analyzed， and the safety protection measures are put forward.

Key words Automatic station; Lightning protection work; Problem analysis; Safety protection