山西省柳林县气象站综合防雷设计

王国斌

摘 要：气象站的设备大多为精密的弱电子，它们抵御雷击、电磁脉冲的能力较差，并且气象站大多建在空旷处或山顶，遭遇雷击的概率较大，因此，气象站的防雷保护工作是非常重要的。通过对柳林县气象站现有的防雷设施进行改造和完善，提高了气象站防御雷电的能力，确保气象设备可以安全运行，并准确采集气象数据。

关键词：气象站；弱电子；综合防雷；设计

中图分类号：TU895 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0143-02

1 雷电概述及危害

雷电是伴随有闪电和雷鸣的一种恐怖而雄伟、壮观的自然现象，它是在积雨云强烈发展的阶段，当云层之间、云地之间、云与空气之间的电位差达到一定程度时的放电现象。雷电灾害被联合国有关部门列为“最严重的十种自然灾害之一”，被中国国防电工委员会称为“电子化时代的一大公害”。雷电可引发建筑物火灾、森林火灾和航空航天事故，还会对电业、铁路、通讯等行业造成一定程度的破坏。据粗略统计，我国每年因雷电事故造成的经济损失高达上百亿元人民币，每年因雷击造成的人员伤亡达数千人之多。

2 柳林县气象站综合防雷改造方案

2.1 地理位置

柳林县位于山西省中部西缘，吕梁山西麓，黄河东岸，黄土堆积丰腴，属黄土丘陵沟壑区。柳林县气象站地处柳林县西北部的薛家湾乡贺昌大队狮子峪山顶，观测场海拔860.1 m，属国家一般站。该观测站有8间办公室，建筑面积242 m2。

2.2 雷击历史

2013-07-17T17：00，气象站遭到强感应雷击，雷电流沿电源线路和信号线路侵入机房内，致使正在工作中的数据采集器、交换机、电脑、电话等多种设备被击坏、损毁，并导致通讯系统中断，无法正常采集气象数据，业务工作瘫痪达多达6 h。

2.3 雷暴日数及原有防雷措施

根据气象资料统计和柳林县近10年的雷暴日数（2004—2013年），计算得出柳林县的平均雷暴日数为21.4 d/a。依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB 50343—2012）中对雷暴日等级划分的规定，柳林县气象站所处地区属多雷区。另外，由于该气象站所处海拔位置较高，周围无较高的建筑物或山体对其进行防雷保护，且气象站内有大量的精密弱电子设备，所以，遭受雷击的概率很大。同时，雷灾会损坏气象设备，直接影响气象数据的采集和传输，而气象数据采集的连续性和准确性又会直接影响到后续服务产品的质量，因此，气象站的防雷保护工作必须要全面、有效。

经过对现场的实地勘察，柳林县气象站的雷电防护情况为：观测场内无直击雷防护措施；办公区长30 m，宽10 m，高3 m，屋顶虽然有接闪针对卫星接收天线进行防直击雷保护，但是，因为年久失修并且常年日晒雨淋，腐蚀情况比较严重。另外，屋面缺少直击雷防护措施；进入办公区内的电源线路装有一级电源避雷器，信号线路分别为1路电话线路、2路天馈线路、4路普通网线，但未安装信号避雷器；机房设备无等电位连接措施，监控设备与辅助人工地网连接时，导线因为时间过长而接触不良，致使接地阻值过大等。这些问题的出现使气象站存在严重的防雷安全隐患，亟需进行整改和修复。

2.4 防雷等级划分

《自动气象站场室防雷技术规范》（QX 30—2004）中对自动气象站进行了防雷等级划分，根据安装自动气象站的台站性质，发生雷击事故的可能性、后果和雷暴日数，将自动气象站场室的雷电防护等级分为三级。其中，地处平均雷暴日大于（含）80 d/a的一般气象站，将其划分为一级；地处平均雷暴日大于（含）40 d/a且小于80 d/a的一般气象站，将其划分为二级；其余的一般气象站，将其防雷等级设为三级。柳林县气象站属于地处平均雷暴日数21.4 d/a的国家一般气象站，依据此规定，将柳林县气象站的防雷等级设为三级。

2.5 综合防雷设计

2.5.1 观测场的防直击雷保护

根据《自动气象站场室防雷技术规范》中的要求，观测场内的所有观测设备均应处于LPZ0B区内（LPZOB区又被称为直击雷防护区，该区内的各类物体处在外部防雷装置保护范围内，一般不会遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击）。当采用风向杆作为接闪针的支撑体，且尚有部分设备不在LPZ0B区内时，宜采用独立接闪针进行防雷保护。

2.5.2 办公区的防雷保护措施

经测试，办公区的人工接地网阻值小于4 Ω，符合规范要求。采用φ10 mm镀锌圆钢在办公楼顶敷设1圈接闪带，用以防止直击雷侵袭办公区。由于受地形条件的限制，无法在楼的对角处分别引2处引下线，所以，应在楼顶东北角和东南角两处分别铺设引下线，并与人工接地网可靠焊接，在焊接处进行热镀锌。在距离楼顶的卫星接收天线2 m处放置1根3 m高的加强型接闪针，单只接闪针保护范围的计算卫星接收天线在接闪针的保护覆盖范围之内，接闪针与楼顶的接闪带通过热镀锌圆钢进行等电位连接。另外，针对网络系统的防雷情况，从可能引雷的3种途径，即电源线路、网络线路、通讯线路来进行防雷保护，做到设备对直击雷、感应雷和线路操作过电压的全面防护。

3 结束语

柳林县气象站经过全面的防雷改造工程施工后，每年还应定期对防雷设施进行检查、检测，如果发现问题，必须及时处理，这样才能保证气象设备的防雷保护，进而提高信息系统的雷电防御能力，确保气象站的运行安全和观测资料的完备。

参考文献

[1]梅卫群，江燕如.建筑防雷工程与设计[M].北京：气象出版社，2008.

[2]山西省气象局.基层气象台站简史[M].北京：气象出版社，2010.

[3]中国机械工业联合会.GB 50057—2010 建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011.

〔编辑：白洁〕