氣象觀測(cè)場(chǎng)雷電防護(hù)要點(diǎn)分析

楊珂

甘肅省酒泉市肅北蒙古族自治縣氣象局 ?甘肅酒泉 ?735000

摘要：氣象觀測(cè)場(chǎng)使用雷電防護(hù)技術(shù)，其主要目的是達(dá)到安全效果。因此，在安全保護(hù)應(yīng)用過(guò)程中，地面觀測(cè)場(chǎng)應(yīng)重點(diǎn)使用雷電防護(hù)方法在選定的位置安裝雷電保護(hù)設(shè)備。其中，自動(dòng)氣象觀測(cè)設(shè)備可防止雷電影響自動(dòng)氣象觀測(cè)場(chǎng)和電子設(shè)備，因此可作為接地保護(hù)設(shè)備使用。

關(guān)鍵詞：氣象觀測(cè)場(chǎng);雷電防護(hù);要點(diǎn)分析

氣象觀測(cè)場(chǎng)具有抵御雷擊的能力，但是在使用過(guò)程中問(wèn)題仍然很普遍，對(duì)財(cái)產(chǎn)和人身安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。隨著技術(shù)變得更加智能和自動(dòng)化，雷電對(duì)氣象站觀察設(shè)施的影響也越來(lái)越大。此結(jié)果有幾個(gè)原因。一方面，氣象觀測(cè)場(chǎng)是抵御雷電攻擊的最重要防御手段，相應(yīng)的防雷技術(shù)正在發(fā)展，但是各個(gè)部門(mén)的某些防雷設(shè)施并沒(méi)有隨著時(shí)間的推移而改善。這些防雷設(shè)施都不是標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)，并且由于氣象觀測(cè)設(shè)備是在這些標(biāo)準(zhǔn)倡議之前就引入的，因此較早創(chuàng)建的氣象觀測(cè)設(shè)備沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)實(shí)踐和理論的結(jié)合。

1氣象觀測(cè)場(chǎng)雷電防護(hù)工作中出現(xiàn)的問(wèn)題

1.1防雷設(shè)計(jì)不夠全面

在實(shí)施《防雷技術(shù)規(guī)范》之前，許多氣象觀測(cè)場(chǎng)都只有較少的電氣設(shè)備來(lái)防止直接雷擊，但沒(méi)有完整的附加雷電保護(hù)。即使啟用了此規(guī)范，仍有許多氣象觀測(cè)場(chǎng)未使用完整的防雷保護(hù)，許多站點(diǎn)只安裝了簡(jiǎn)單的SPD，而未安裝所有必需的設(shè)備，例如保護(hù)線和集成線。

1.2防雷設(shè)備的不規(guī)范安裝

氣象觀測(cè)場(chǎng)軸上用于風(fēng)向和風(fēng)速的信號(hào)線不受單獨(dú)的金屬管保護(hù)，只考慮電線完好無(wú)損，電纜被放置在避雷針上，以向風(fēng)的方向和速度發(fā)出信號(hào)，這對(duì)使用者的安全造成了許多隱患。風(fēng)向和速度信號(hào)線使用了屏蔽電纜，因?yàn)槠帘坞娎|無(wú)法將雷電型攻擊連接到屏蔽層，這樣一來(lái)，所有電磁脈沖都會(huì)受到?jīng)_擊，并且信號(hào)線感應(yīng)的電流是高于集熱器電子組件可以承受的電流和電壓的，因此太陽(yáng)能集熱器無(wú)法正常工作或發(fā)生故障。例如，惠州氣象觀測(cè)場(chǎng)的自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)集合連續(xù)三四次受到雷電的破壞，破壞了氣象觀測(cè)場(chǎng)收集器的電探測(cè)器，導(dǎo)致發(fā)生故障。根據(jù)對(duì)此案件進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這是由于風(fēng)桿避雷針和信號(hào)線的不規(guī)則，以及風(fēng)的方向和速度引起的。在研究風(fēng)速信號(hào)的傳輸時(shí)，建設(shè)者不考慮設(shè)備的實(shí)用效果以獲得良好的導(dǎo)電性，而只考慮純度。這樣一來(lái)，沒(méi)有與金屬避雷針平行的工作線進(jìn)入金屬管，當(dāng)接收到由避雷針產(chǎn)生的電磁脈沖時(shí)，避雷針通過(guò)風(fēng)速信號(hào)線和連接至太陽(yáng)能收集器的電源線進(jìn)入收集器。其中，太陽(yáng)能收集器的內(nèi)部連接至接收器，主控計(jì)算機(jī)。

1.3風(fēng)桿上避雷針引下線和氣象觀測(cè)場(chǎng)的設(shè)備在觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)網(wǎng)上兩點(diǎn)之間的距離不符合標(biāo)準(zhǔn)

觀測(cè)場(chǎng)通過(guò)提供恒定的適度氣壓恒定流，并使不同的接地設(shè)備之間以及不同的系統(tǒng)之間的可能出現(xiàn)的差異最小化，從而盡可能避免了機(jī)箱接地護(hù)罩和其他金屬設(shè)備的保護(hù)性接地檢查。同樣，要讓氣象觀測(cè)場(chǎng)創(chuàng)建通用的基本集成系統(tǒng)，路徑必須位于通用的地面網(wǎng)絡(luò)中。同時(shí)，工作人員對(duì)氣象觀測(cè)場(chǎng)的雷電防護(hù)的知識(shí)儲(chǔ)備不走，這會(huì)對(duì)氣象觀測(cè)場(chǎng)的雷電防護(hù)構(gòu)成潛在威脅，會(huì)遇到了大量氣象觀測(cè)場(chǎng)的雷電接地問(wèn)題。安裝設(shè)備氣象觀測(cè)場(chǎng)并將其連接到接地網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)場(chǎng)時(shí)，需要防止附近的設(shè)備在避雷針的作用下干擾避雷針中的電流，必須嚴(yán)格遵守國(guó)家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

2氣象觀測(cè)場(chǎng)雷電防護(hù)要點(diǎn)分析

2.1雷電波侵入的防護(hù)

對(duì)氣象觀測(cè)場(chǎng)雷電波侵入的原因進(jìn)行全面分析，發(fā)現(xiàn)工作人員極度缺乏對(duì)雷電的預(yù)防意識(shí)，以及不按照要求和規(guī)則進(jìn)行雷電防護(hù)的工作。在這種情況下，需要電氣安全專(zhuān)家，電氣安全專(zhuān)家人員使用信號(hào)技術(shù)連接到接收器，在選定的位置使用埋地技術(shù)，并按照規(guī)定使用信號(hào)技術(shù)，以便在地面上可以進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)雷電防護(hù)工作裝置和氣象觀測(cè)場(chǎng)。首先，根據(jù)雷電防護(hù)的理論，雷電攻擊并不受氣象觀測(cè)的變化影響，必須要保護(hù)接地設(shè)備和氣象觀測(cè)場(chǎng)免受影響我們需要一種雷電防護(hù)方法和一條接地線來(lái)防止氣象觀測(cè)場(chǎng)受到雷電波侵襲，這樣可以提高雷電防護(hù)效果和安全性，保護(hù)人們生命和財(cái)產(chǎn)的安全。

2.2使避雷針和風(fēng)桿之間絕緣

風(fēng)向和速度指示器線由金屬條控制，將金屬導(dǎo)條放置在地面上，金屬導(dǎo)條依據(jù)風(fēng)的方向放置在風(fēng)桿下。這樣，閃電將會(huì)遵循風(fēng)桿的導(dǎo)線方向變換方向，避免閃電攻擊。氣象觀測(cè)場(chǎng)必須將金屬管沿風(fēng)向穿過(guò)金屬管，并使其風(fēng)速朝向雷電，使其接地。在風(fēng)桿下方的金屬導(dǎo)條的引導(dǎo)下，它穿過(guò)金屬探測(cè)器，并最終到達(dá)避雷針的設(shè)置點(diǎn)。氣象觀測(cè)場(chǎng)設(shè)備安裝站點(diǎn)需要進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試，并且風(fēng)桿的底部避雷器與位置與氣象觀測(cè)場(chǎng)之間的距離必須大于11 m。

2.3雷電感應(yīng)的防護(hù)

如果保護(hù)了氣象觀測(cè)場(chǎng)，則必須考慮氣象觀測(cè)場(chǎng)對(duì)雷電的影響，以便根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)雷電對(duì)氣象觀測(cè)場(chǎng)的感應(yīng)保護(hù)。在保護(hù)過(guò)程中，應(yīng)注意安裝地面結(jié)構(gòu)，在安裝過(guò)程中連接雷電引腳，當(dāng)然，其中反雷電設(shè)備應(yīng)與其他設(shè)備區(qū)分開(kāi)。并需要嚴(yán)格遵循規(guī)則來(lái)解決此問(wèn)題，檢查避雷裝置與其他裝置之間的距離最大為5 m，如果距離太遠(yuǎn)，效果將不足。在使用過(guò)程中雷電期間的氣象觀測(cè)場(chǎng)很難對(duì)閃電的后果進(jìn)行預(yù)測(cè)，因此，配備了相應(yīng)的雷電接地裝置，當(dāng)看到雷電防護(hù)技術(shù)閃爍，需要及時(shí)開(kāi)啟雷電防護(hù)設(shè)備，以達(dá)到最佳雷電防護(hù)效果。

2.4在電纜的屏蔽層整體做好大于兩個(gè)地方的接地處理

電纜屏蔽層的一端應(yīng)連接到金屬平面，并與氣象觀測(cè)場(chǎng)接地設(shè)備進(jìn)行連接，另一端應(yīng)通過(guò)螺栓連接到工作區(qū)域。氣象觀測(cè)場(chǎng)中的配備的電話線，網(wǎng)絡(luò)電纜和其他電氣設(shè)備相對(duì)較舊，使用效率較低。有幾種SPD產(chǎn)品支持來(lái)自各種監(jiān)視設(shè)備的信號(hào)線，連接到信號(hào)線的數(shù)據(jù)收集器配備了防雷保護(hù)，但是收集器的高壓設(shè)備實(shí)際上非常脆弱，為了實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)，必須使用兼容的SPD信號(hào)。選擇SPD產(chǎn)品時(shí)，需要根據(jù)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)際條件做出科學(xué)，適當(dāng)?shù)倪x擇。在進(jìn)行實(shí)際實(shí)施時(shí)，請(qǐng)?zhí)貏e注意當(dāng)前的下載級(jí)別和安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.5接地裝置的隔離

以前，氣象觀測(cè)場(chǎng)受雷電困擾，氣象機(jī)器觀測(cè)站無(wú)法正常工作，并且氣象觀測(cè)的結(jié)果無(wú)法確保準(zhǔn)確性。因此，必須將氣象觀測(cè)場(chǎng)的接地設(shè)備安裝在正確的接地導(dǎo)體上。在安裝過(guò)程中，有必要采用連續(xù)的方法，按氣象觀測(cè)場(chǎng)實(shí)地每距離5m放置避雷針，避開(kāi)雷電對(duì)自動(dòng)站氣象的攻擊，并保護(hù)氣象觀測(cè)場(chǎng)，氣象觀測(cè)場(chǎng)外圍線路，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，氣象觀測(cè)裝置和安全線電源等各個(gè)部分。可以看出，在氣象觀測(cè)場(chǎng)上安裝接地防雷裝置可以隔離雷電，并可以根據(jù)需要對(duì)雷電進(jìn)行感應(yīng)保護(hù)，從而增強(qiáng)氣象觀測(cè)場(chǎng)對(duì)雷電的保護(hù)效果，并增強(qiáng)防雷效果。氣象觀測(cè)場(chǎng)根據(jù)需要進(jìn)行研究的同時(shí)，還注重雷電防護(hù)技術(shù)的使用，以達(dá)到防雷的目的，優(yōu)先保護(hù)氣象觀測(cè)場(chǎng)，氣象站和各種設(shè)備。

2.6感應(yīng)雷防護(hù)措施

連接到觀測(cè)場(chǎng)的金屬工具（或金屬防護(hù)罩）可以連接到最近的地面，其中，觀測(cè)場(chǎng)區(qū)與地面之間的電纜線必須加以保護(hù)，以防損壞可以埋入管道或金屬豎井中。用于跟蹤風(fēng)向和風(fēng)速的設(shè)備安裝在最高位置，下面安裝有超過(guò)10m的電纜線，這些電纜線必須使用兩層金屬管（或?qū)Ь€槽）進(jìn)行保護(hù)。外部金屬的頂部和底部是連接到唯一接地的銅芯線的管道，金屬管底部的下部在主體內(nèi)部，并且金屬管的內(nèi)外兩層必須絕緣分開(kāi)，每層金屬管都必須安裝在密封管上。

2.7涌保護(hù)器（SPD）選型

在正常情況下，由雷電產(chǎn)生的雷電波的功率會(huì)傳輸?shù)接脩粼O(shè)備的內(nèi)部，而由于SPD會(huì)發(fā)出雷電電流，因此會(huì)受到設(shè)備和雷電傳輸?shù)挠绊?。在正常情況下，所有雷電電流都會(huì)流過(guò)，在某些過(guò)程中，SPD會(huì)累積殘留的雷電電流，并排放到其他電氣設(shè)備中，這些電流通過(guò)線路會(huì)傳輸?shù)较乱患?jí)的電氣設(shè)備，因此，需要安裝多級(jí)浪涌保護(hù)器以消除線路中剩余的雷電電流。通常，SPD以相對(duì)較高的速度安裝在生產(chǎn)線的前端，因此它可以去除大部分雷電電流。但是，SPD有利有弊。根據(jù)當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品，多級(jí)浪涌保護(hù)器目前流速通常對(duì)工作的響應(yīng)很慢，這將導(dǎo)致第一階段的雷電流動(dòng)和第二階段的雷電流動(dòng)的應(yīng)接不暇，導(dǎo)致雷電電流的不徹底和不完善，影響整個(gè)SPD的運(yùn)行效率。當(dāng)SPD處的響應(yīng)時(shí)間超過(guò)低電平電流雷電響應(yīng)時(shí)間時(shí)，高電壓電流雷電開(kāi)始第二級(jí)SPD操作。如果雷電流線太大，則大多數(shù)雷電流將影響第2層SPD，因?yàn)榈?層SPD處于暫時(shí)故障狀態(tài)。這是由于SPD第二層的帶寬較低。在初始SPD級(jí)別，還可能會(huì)損壞雷電元件，并且保護(hù)功能會(huì)失控。結(jié)果，大多數(shù)雷電電流不會(huì)通過(guò)SPD放電，而是直接流入器件。它產(chǎn)生的過(guò)高電壓可以認(rèn)為是對(duì)設(shè)備的損壞。如果在氣象觀測(cè)場(chǎng)上安裝了ISPD1測(cè)試，并且在監(jiān)視站的外部面板上安裝了SPD2 II級(jí)測(cè)試，則必須進(jìn)行能量和時(shí)間調(diào)整，使SPD1和SPD2之間的反應(yīng)適當(dāng)。當(dāng)零流量流動(dòng)時(shí)，SPD2導(dǎo)線的張力會(huì)減小，從而使最敏感的SPD2首先反應(yīng)，SPD2首先驅(qū)動(dòng)，SPD1驅(qū)動(dòng)更高的電壓，SPD1導(dǎo)線在SPD1導(dǎo)線之下，而SPD2也變?yōu)?0/350。在SPD2超載之前，SPD1必須響應(yīng)一次能量去除。

3結(jié)語(yǔ)

為了確保氣象觀測(cè)場(chǎng)不會(huì)暴露在雷電中，必須仔細(xì)考慮將雷電防護(hù)設(shè)備連接到氣象觀測(cè)場(chǎng)上，以斷開(kāi)雷電的連接，并消除由雷電引起的潛在安全問(wèn)題。根據(jù)防雷系統(tǒng)的要求，積極使用雷電防護(hù)技術(shù)，使用具有較高雷電防護(hù)意識(shí)的技術(shù)人員，并且定期維修和測(cè)試所有電子設(shè)備，防雷設(shè)備，并安裝接地和防雷設(shè)備，以確保正常運(yùn)行。

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