自動(dòng)氣象站的雷電防護(hù)工程關(guān)鍵技術(shù)探討

摘要：自動(dòng)氣象站的特點(diǎn)是無(wú)人操控便可工作，它可以自動(dòng)探測(cè)某地區(qū)的風(fēng)速、雨量、風(fēng)向、空氣溫度、濕度等多種和氣象有關(guān)的因素，是氣象預(yù)報(bào)必不可少的天氣信息來(lái)源。本文便對(duì)自動(dòng)氣象站的雷電外部防護(hù)與內(nèi)部防護(hù)的屏蔽、均壓等電位、分流、接地做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹，并針對(duì)其中存在的問(wèn)題給出一些可靠的建議，希望對(duì)自動(dòng)氣象站的管理有引導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)氣象站;雷電防護(hù)工程;工程概述;建議

近年來(lái)雷電襲擊的案例屢見(jiàn)不鮮，往往雷擊都會(huì)帶來(lái)巨大的危害，有時(shí)候甚至還會(huì)對(duì)人們生命安全造成威脅。有關(guān)部門(mén)以及防雷技術(shù)人員都對(duì)此做出了巨大的努力，積極采用對(duì)策來(lái)減少雷電對(duì)我們生活的損害。自動(dòng)氣象站作為氣象部門(mén)業(yè)務(wù)的組成部分之一，由于其結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的特殊性，在獲取有效高質(zhì)的氣象資料，降低觀(guān)測(cè)成本等方面發(fā)揮著重大的作用。但是也是由于自動(dòng)氣象站在結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)配置安裝位置等方面的特殊性，導(dǎo)致其在運(yùn)行的過(guò)程中很容易受到雷電的侵襲，從而影響其正常的安全運(yùn)作。所以.對(duì)于自動(dòng)氣象站的防雷技術(shù)的研究，對(duì)氣象部門(mén)的高質(zhì)有效的工作以及對(duì)災(zāi)害天氣的預(yù)警等都有著重大的意義。

1.自動(dòng)氣象站防富工作現(xiàn)狀分析

自動(dòng)氣象站是氣象部門(mén)的數(shù)據(jù)采集站，通過(guò)傳感器采集氣象數(shù)據(jù)。自動(dòng)氣象站系統(tǒng)一般由兩部分組成，一部分是自動(dòng)站數(shù)據(jù)采集設(shè)備，另一部分是數(shù)據(jù)接收處理中心。這兩部分的系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中采用微電流信號(hào)，因此對(duì)電磁環(huán)境特別敏感。例如2011年7月中旬，一個(gè)自動(dòng)氣象站遭受雷擊。事故發(fā)生后，收集器和計(jì)算機(jī)沒(méi)有損壞。在更換R集熱器后發(fā)現(xiàn)這些風(fēng)向出現(xiàn)在正常觀(guān)測(cè)的中間。

2.自動(dòng)氣象站常見(jiàn)富擊事故分析

自動(dòng)氣象站發(fā)生雷擊事故的原因很多。例如有直擊雷影響，有感應(yīng)雷影響，有防雷接地網(wǎng)不合格引起的雷擊事故等，下面我們將對(duì)自動(dòng)氣象站雷擊事故進(jìn)行具體分析：

2.1直擊雷事故

在自動(dòng)氣象站，直擊雷容易損壞室外傳感器和數(shù)據(jù)采集器，導(dǎo)致雷擊事故。由于自動(dòng)氣象站的傳感器一般安裝在10m高的風(fēng)桿上，且采集器通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)與傳感器連接，因此此類(lèi)設(shè)備容易受到直接雷擊，造成設(shè)備損壞。

2.2感應(yīng)雷事故

在雷電活動(dòng)過(guò)程中，有可能雷電擊中與自動(dòng)氣象站相連的一些電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)，在其周?chē)纬蓮?qiáng)電磁場(chǎng)，使自動(dòng)氣象站周?chē)囊恍╇娫春推渌O(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)電動(dòng)勢(shì)，電氣設(shè)備被傳輸?shù)阶詣?dòng)站，導(dǎo)致設(shè)備損壞。

2.3防雷地網(wǎng)不合格導(dǎo)致的雷擊事故

在防雷接地網(wǎng)中，存在接地電阻過(guò)大的現(xiàn)象，使雷擊后形成的電流不能迅速排入地面，而是留在自動(dòng)站周?chē)?，造成設(shè)備損壞，自動(dòng)站無(wú)法正常運(yùn)行。這是一起因防雷接地網(wǎng)不合格引起的雷擊事故。

3進(jìn)一步完善自動(dòng)氣象站防護(hù)工作的有效措施

在對(duì)自動(dòng)氣象站主要雷擊事故進(jìn)行了一定程度的分析之后，我們需要探討自動(dòng)站的防雷技術(shù)措施，減少雷擊事故的發(fā)生以保證自動(dòng)氣?象站的正常運(yùn)行。一般從下面的幾個(gè)方面入手：

3.1自動(dòng)氣象站的外部防護(hù)

外部保護(hù)時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)位置安裝避雷帶和避雷針。其次，我們應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)直擊雷的保護(hù)。由于一般自動(dòng)氣象站的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足二級(jí)防雷建筑物的要求，即避雷針安裝在避雷針頂部上方，避雷針頂部?jī)?nèi)部高度一般為10.4m，避雷針安裝距離避雷針頂部約5m。由于導(dǎo)電裝置的主要功能是將雷電引入地面，因此其電阻不能太大。經(jīng)測(cè)量，其電阻基本不大于4Ω，對(duì)防止直擊雷起到重要作用。它不僅可以保護(hù)自動(dòng)氣象站設(shè)備免受直擊雷的影響，還可以降低雷電帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，為自動(dòng)氣象站的發(fā)展和廣泛應(yīng)用提供了可靠的依據(jù)。

3.2自動(dòng)氣象站的內(nèi)部防護(hù)

內(nèi)部保護(hù)時(shí)，必須首先安裝和連接所有重要的防雷儀表，如過(guò)電壓保護(hù)器、避雷器、調(diào)壓器等，以切斷雷電電流，屏蔽雷電電磁脈沖。系統(tǒng)能隔離雷電產(chǎn)生的電壓和電流，使整個(gè)系統(tǒng)的電位處于穩(wěn)定和安全的狀態(tài)，這為限制過(guò)電壓的幅度提供了依據(jù)

3.2.1良好的屏蔽

因?yàn)殡姶琶}沖對(duì)電子設(shè)備有很強(qiáng)的干擾，我們應(yīng)該采取一些措施來(lái)屏蔽這些電磁干擾。一方面，這可以限制電磁傳播過(guò)程中的能量損失，節(jié)省電磁波在波中攜帶的能量。另一方面，它可以防止電磁輻射，確保附近人員的安全。它還可以用能量中斷電磁波的輻射，保護(hù)自動(dòng)氣象站，延長(zhǎng)自動(dòng)氣象站的使用壽命。

3.2.2?均壓等電位

均壓等電位的特點(diǎn)是連接處的電壓相同，沒(méi)有電位差。通過(guò)連接所有導(dǎo)電性良好的導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)等電位。雖然系統(tǒng)具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性，但在連接完成后仍需要將其連接到接地系統(tǒng)，以防止出現(xiàn)安全問(wèn)題。從根本上講，均壓等電位主要通過(guò)金屬導(dǎo)線(xiàn)、接地系統(tǒng)、浪涌保護(hù)器、地線(xiàn)隔離器等部件與導(dǎo)線(xiàn)組配合的共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，共用接地系統(tǒng)是自動(dòng)氣象站應(yīng)采用的主要設(shè)備。為了更好地保證自動(dòng)氣象站的正常運(yùn)行，我們還需要建立一個(gè)聯(lián)合接地網(wǎng)，即用一組接地裝置連接站內(nèi)所有電子設(shè)備，共同保證其安全，然后根據(jù)電壓作用原理對(duì)電壓進(jìn)行等分，達(dá)到等電位的目的。最后，根據(jù)聯(lián)合接地網(wǎng)的功能，將與工作有關(guān)的接地線(xiàn)、保護(hù)接地線(xiàn)以及外部和內(nèi)部防雷接地線(xiàn)連接在一起，以達(dá)到收集電流的目的。

3.2.3?分流

由于自動(dòng)氣象站自身的一些特點(diǎn)，安裝自動(dòng)氣象站電源線(xiàn)時(shí)一般采用架空引入式，即電源線(xiàn)與自動(dòng)氣象站空中連接，并與TT系統(tǒng)供電方式相匹配。設(shè)置保護(hù)措施時(shí)，一級(jí)保護(hù)措施一般為接至總配電箱的一套浪涌保護(hù)器，二級(jí)保護(hù)措施為接至自動(dòng)氣象站機(jī)房進(jìn)線(xiàn)的一套浪涌保護(hù)器。為了安全起見(jiàn)，我們需要將連接到這兩級(jí)保護(hù)器的線(xiàn)路之間的最短距離保持在5m左右。將所有與機(jī)房浪涌保護(hù)器連接的接地線(xiàn)和機(jī)房設(shè)備外殼用等電位連接排連接。在連接過(guò)程中，確保浪涌保護(hù)器和機(jī)房外殼能正常工作。同時(shí)，將所有接地線(xiàn)連接到一組設(shè)備上，并在設(shè)備前端串聯(lián)一個(gè)20A電源空氣開(kāi)關(guān)，達(dá)到最快放電的目的，降低自動(dòng)氣象站遭受雷擊災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.4?合理接地

合理接地是指在共用接地的前提下，將防雷接地與自動(dòng)氣象站信息系統(tǒng)接地連接。在此過(guò)程中，公共接地點(diǎn)作為基石，為其他接地提供參考零電位，如工作接地、防雷接地、保護(hù)接地等，合理接地解決了各系統(tǒng)單獨(dú)接地引起的電位差問(wèn)題，降低了接地系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。還有信號(hào)傳輸電纜的全屏蔽問(wèn)題，信號(hào)全屏蔽雖然能給工作人員帶來(lái)方便，但信號(hào)全屏蔽裝置在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量低頻電磁波，影響電子設(shè)備的正常工作。再加上單點(diǎn)接地系統(tǒng)存在著很大的風(fēng)險(xiǎn)，要深入研究人工智能技術(shù)，拓展技術(shù)手段，強(qiáng)化平臺(tái)建設(shè)，這樣才可以為人們提供更為優(yōu)質(zhì)、精準(zhǔn)的氣象預(yù)報(bào)服務(wù)。

4結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于自動(dòng)氣象站來(lái)說(shuō)，雷電造成的危害相當(dāng)嚴(yán)重。因此，需要采取防雷和接地措施，為自動(dòng)氣象站提供良好的保護(hù)。同時(shí)，在進(jìn)行防雷接地時(shí)，有必要綜合考慮自動(dòng)氣象站的特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行防雷和接地設(shè)計(jì)。

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作者簡(jiǎn)介：

徐揚(yáng)（1993-08-）男，漢族，籍貫四川仁壽，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向——雷電防御類(lèi)