新型自动气象站雷电灾害原因分析及安全防护

新型自动气象站雷电灾害原因分析及安
全防护
摘要：自新型自动气象站在各级气象部门中得到广泛应用以来，现成为气象观测工作中重要的组成部分，由于新型自动站的结构特点、安装技术、布设环境等因素的影响，使其遭受雷击的概率较大。

因此，本文在雷电入侵新型自动气象站途径的基础上，重点分析了新型自动气象站雷电灾害原因，并提出了几点安全防护对策，仅供同行进行参考借鉴。

关键词：新型自动气象站雷电灾害原因安全防护
引言
新型自动气象站可自动采集、储存和传输气象要素数据信息，并在地面气象观测中发挥着十分重要的作用。

新型自动气象站主要有传感器、数据采集器、传输线缆、计算机和供电系统组成，并布设在空旷地带或山顶上，由于这些区域有频繁的雷电活动，再加上观测仪器设备的耐压水平低和集成度高的特点，自身遭受雷击的概率较大，对于气象观测工作的开展极为不利。

因此，对新型自动气象站防雷系统不断进行完善，始终确保观测仪器设备持续稳定运行是防雷工作的关键所在。

1、雷电侵入新型自动气象站的途径
1.1直接雷击
直接雷击就是有关设备或建筑物直接被雷电击中。

虽然新型自动气象站出现直接雷击的概率不高，但雷电还可以借助于其他方式危害新型自动气象站中的凸出物体。

特别是风杆受雷电灾害的危害更大，若是风杆被雷电击中，很容易损坏台站有关设备安全，进而造成观测数据丢失。

1.2雷电波侵入
若是雷电击中导体，将会有强大的电流波或电压波出现，且雷击中心点会沿
着导体两侧传播，一旦新型自动气象站中的网络信号线或电源线等线路，这些强
大的电流波或电压波会以线路为媒介入侵到台站相关仪器设备中，并对观测仪器
设备造成不同程度的损坏，不利于气象观测工作的顺利开展。

1.3 雷电电磁干扰
当雷电对新型自动气象站进行放电时，将会产生强大的电磁场，一旦新型自
动气象站位于该电动势中，极易感应出新型自动气象站导体所在位置，在极短的
时间内，这些电动势会引入新型自动气象站的各个设备上，进而对其产生破坏。

1.4 地电位反击
若是新型自动气象站接地网中的电阻比标准要求高，遭受雷击后，强大的雷
电流传输将受到阻碍，尤其是在雷击事件出现后，受到电荷的影响将会造成电位
出现浮动，此时就会产生高电压，进而攻击自动气象站接地线的反向传输情况，
地电位反击出现后就会损坏气象站设备。

2、新型自动气象站雷电灾害原因
2.1缺少避雷带与避雷网格
为了降低雷电对新型自动气象站的危害，使其可以持续稳定运行，科学合理
设置台站中的外部防雷显得极其重要。

当前，气象部门主要是通过引导避雷带与
避雷网格的方式将雷电中的雷电流泄放进入大地，进而达到防雷的目标，降低直
击雷对新型自动气象站系统和设备的危害。

虽然部分台站设置有对应的防雷措施，但仍旧有一些问题存在，如避雷网格设置不合理、接闪器缺乏科学性水平，很难
起到引导雷电流的作用，雷灾危害不断加重。

另外，台站安装的避雷针保护范围
不合格，也极易遭受雷击。

在对新型自动气象站雷电防护设计中，部分设计人员
认为保护范围过大会使经济成本增加，还会出现资源浪费的情况，使得新型自动
气象站经常会有雷电灾害出现。

2.2混合安装风传感器铁塔与避雷针
当前，新型自动气象站中安装风传感器极其重要，且很多台站中会选用风传
感器铁塔与避雷针混合安装的方式，极易引发雷电灾害，而大部分气象站工作人
员与管理人员并未认识到这一点，仍旧选择混合安装的方式。

由于新型自动气象
站中的风传感器处于风塔最高位置处进行安装，由于风塔相较于避雷针要高，自
身遭受直击雷的概率也随之加大，一旦遭受雷击后将会损坏风传感器，影响新型
自动气象站的正常运行。

2.3电源、部分通讯系统缺少避雷器
在避雷器的作用下雷击中产生的雷电流随之加大，并在断路器开始动作前快
速泄放雷电中的雷电流，以确保电路和用电设备安全。

新型自动气象站遭受雷击后，很容易出现雷电灾害。

若是避雷器直接安装到新型自动气象站的电源和部分
通讯系统中，在遭受雷击后，雷电中的雷电流很容易侵入到电缆线路上，进而引
发雷电灾害。

3、新型自动气象站雷电安全防护
3.1合理设置避雷针
通过对新型自动气象站防雷案例进行分析，同时根据防雷实践经验，虽然选
择风塔作为避雷针使用，会起到支撑的作用，但却极易引入雷电，使得新型自动
气象站遭受雷击的概率加大，应停止使用这种方法。

可对独立避雷针进行设置，
还要使其与周边建筑物保持适当的距离。

这种设置方式在减少避雷接闪的同时，
还能防御雷电流，将雷电对周围设备的危害降到最低。

在安装避雷针的过程中，
应确保观测场内的设备均处于保护范围内，若场地边缘不在有效保护范围内，需
增加避雷针布设数量，以保证观测场内所有设备安全。

另外，根据新型自动气象
站的保护等级，全面分析避雷针合适安装位置和保护范围，以找出安装适宜高度。

3.2布设独立风传感器接闪装置
结合防雷设计规范相关要求，为了将直击雷对风传感器的雷击破坏作用降到
最低，在距离风传感器铁塔3m位置处安装比风传感器要高的独立接闪杆，并与
雷电流引下线进行可靠连接，还要确保接地电阻值符合规范要求，确保风传感器始终位于独立接闪杆的直击雷防护区域内，以降低直击雷对风传感器的危害。

3.3增大防雷塔与风塔距离，增设风塔顶端金属框网格
根据气象观测的有关要求，由于风塔顶端的金属框长度属于固定值，当防雷塔接闪的情况下，在金属框上感应到的电压大小取决于金属框的宽度和风塔与防雷塔的距离，在确保防雷塔可有效保护观测场内全部仪器设备的情况下，适当加大防雷塔与风塔之间的距离，金属框内可适当增加金属网格数量，将金属框上的耦合电流降到最低。

3.4屏蔽、等电位与综合布线
由于观测场内放置有不同种类的金属设备，应根据就近原则，将金属设备与最近的地网电气进行有效连接；将带屏蔽层的电缆作为观测设备数据传输线路，在穿金属管后直接埋地进行敷设，当进入到电缆沟后需要做好金属管与数据传输线外屏蔽层的就近接地。

始终确保金属管道首尾间的电气贯通，若是金属管道长度高于规范要求，可将接地点数量适当增加；若是不能对数据传输线进行埋地操作，在穿金属管或金属桥架后，应做好屏蔽敷设，并与地网可靠连接。

若是线缆和接地线的性质不同，可利用金属走线槽分开辐射。

在电磁兼容原理的基础上，对各个线缆的电流方向全面了解，并选择科学有效的方法，合理布置线缆距离与地线走向。

3.5合理设置接地网
根据新型自动气象站的布局、管道走向及防雷要求，沿着观测场一圈对接地网进行布设，并在结合管道方向将安装和连接工作做好，以体现出金属接地效果。

做好信息采集箱静电线与接地网的连接；同时还要将采集器箱的金属固件与金属管的连接工作做好，进而形成等电位连接，可使防雷效果大幅度增强。

4、结论：
综上所述，引起新型自动气象站雷电灾害的原因较多，需要防雷人员熟练掌握，并根据自身实践经验和掌握的知识制定出科学合理的雷电防护对策，还要不
断增强台站工作人员的安全和责任意识，及时发现防雷问题，确保新型自动气象
站可以持续稳定运行。

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作者简介：李鑫（1990-）男，汉，四川省成都市都江堰市人，本科学历，：助理工程师，从事防雷工作。