自动气象站雷电防护技术探究

尹作鹏

摘 要：现代地面气象观测的成功进行，离不开自动气象站的支撑，是进行精密化预报时不能缺少的关键要素。自动气象站能够自动的观测和存储相关的气象数据，通常有多个部分组成。但是，对于雷电电磁脉冲、电子设备等尤为的敏感，所以，自动气象站的雷电防护技术就成为了确保其有效运行和发展的重要保证，需要引起相关单位的重视。

关键词：自动气象站；雷电；防护技术

近些年来，在经济和技术发展的推动下，我国自动气象站发展速度不断加快，在防灾减灾和气象服务方面发挥着非常重要的作用。然而，因为其所处环境不同及电子元件自身的脆弱性，雷击现象还很容易出现在气象站中。因此，为了能够确保我国新型自动气象台站系统能够稳定的快速发展，文章通过下文对相关方面的内容进行了分析与阐述，从而为有关研究人员在实际工作中提供一定的借鉴。

1 雷电的伤害级入侵形式

雷电为一种自然现象，当雷闪情况发生时，会将数百兆焦耳的能量释放出来。它威力极强的电流能够极具的提升放电通道中的瞬时温度，其产生的电效应、机械效应和热效应有着很大的破坏性。通过相关资料分析表明，在夏季的时候，世界上很多的国家都会发生雷击事故，并且因为雷电具有快速性、突发性的特征，人们一些时候都很难躲避开。而且，一旦有雷击现象发生在自动气象观测站中，其带来的危害也是非常巨大的。雷电一些时候会导致气象站采集器、主控微机和传感器的损坏，对气象站的正常运行必将带来极大的影响。

入侵形式分析：传导耦合与辐射耦合为雷电对自动气象站两种基本的入侵方式，一种为经过供电线路的侵入。雷雨天气，建筑物首先会被雷电击中，之后随着建筑物电流会向着地面传导，在经过保护地线、布线中的接地线和电路中的零线，通过脉冲的方式向着室内侵入，这样就会损坏到电器设备。另一种方式为利用通信线路入侵，当雷电击中建筑物之后，一些户外的设备。例如，采集器、传感器等就会被损坏。

2 自动气象站雷击事故发生的原因

按照现场和有关资料的勘察，主要有两种类型的自动气象站的建设场地：第一类为：在原气象观测场地建立气象站。另一种为：在气象数据监测需要的基础上，在非气象观测场的其它场所建立起来的气象站，单要素的自动气象站为此种类型的基本特征，多要素自动气象站在其中占据着重要的作用。针对在原气象观测场基础上建设起来的自动气象站而言，主要是在原气象观测防雷系统的基础上建立起来的防雷接地系统，因为机械制式的设备为传统人工观测场的基本构造形式，有着较强的耐压能力。所以，不会过于严重的出现雷击现象，而有集成程度较高的电子弱电设备构成了自动气象站，并且传输设备及处理设备都为弱电子设备。其有着较弱的耐压能力，在将自动气象站建立起来的过程中，因为对等电位连接、屏蔽措施和直接雷防护等方面考虑的不够全面，这样一旦发生雷击现象，就会严重的损害到自动气象站。而就非气象观测站的自动气象站而言，因为观测上的需求，很多的时候都在野外或者屋顶进行修建，通常它的防雷措施都只将一个避雷针安装在上面，对于雷击电磁脉冲的防护措施基本上都比较缺乏，一旦雷击现象出现，损坏度就会加大。

3 自动气象站的雷电防护技术分析

3.1 管道和设备进行等电位连接的防雷技术

首先根据相关要求，对那些断开的导体用金属元件实现相应的连接，在出现雷击情况时，将这些导体之间的电位差降低，从而将降低雷击电压的目的得以实现。其次，针对建筑结构中的那些经常使用的导电装置等，比如，金属水管、消防管道、线路屏蔽管等也应用导体把它们连接到一起，同接地装置有效的连接起来，同接地装置一同构成一个整体，进而能够很好的将这些导电体的电位差降低，在发生雷击现象时，不会由于存在过高的电位差而出现电流。同时，还应该高度注意的是，在等电位连接管道和设备的过程中，需要将等电位端口在导体连接处的那块区域中留设出来，这样对于以后新设备的连接会带来很大的帮助。

3.2 屏蔽建筑物内电子设备和电线路的防雷对策

有大量的导电体存在于建筑物的内部和外部，铁窗、阳台护栏、钢筋和铁窗等为建筑物外部的常见导电体。当有雷电天气发生时，磁场现象极易出现在这些导电体的周围，所以，电流会很容易出现在其中。接地屏蔽这些建筑物外部的导电体，可以很好的防止在外部导电体中通过雷电，避免向着建筑物的内部带入雷电。同时，还能够电磁屏蔽建筑内部的电子设备，也是将这些电子设备，利用金属导体进行连接封闭，来有效的防控雷电出现的电流对电子设备的正常使用带来损耗。

3.3 线路接闪器及纳米磁阻流器防雷技术

一般的时候，在控制电源的过程中，电源开关在其中会发挥着重要的作用，然而，在使用这些开关的时候，会有一定的强度的电磁场出现在其中，一旦发生雷击事故，这样电磁感应现象就很容易出现在其中，进而就会出现跳闸的情况。通过大量的实践调查能够发现，当导体被雷电击中的时候，当输电线路出现跳闸情况，会造成输电线路爆炸、燃烧等原因。因此，将雷击的跳闸率降低下来，为有效避免雷电造成输电线路起火的主要对策，进而将雷电带来的负面影响有效的降低下来。更具相关的研究发现，纳米磁阻流器和线路解散器可以很好的防止电磁干扰现象发生，进而令电源开关的电磁干扰被有效的降低，将雷电可能带来的输电线路跳闸率降到最低。

3.4 综合防雷对策

3.4.1 观测场和值班室一同防护直击雷

一般的建筑物在防止雷电时，通常都是将避雷针、避雷带和避雷网安装在建筑物顶，将它们组装成接闪器，将建筑内部柱子的主钢筋和顶部的板筋当做引下线，接地体用建筑物底部的基础钢筋来充当，这样，能够向着大地中安全的排放这些雷电电流。

3.4.2 设置观测场地网

根据QX4《气象台站防雷技术规范》，地网与观测场内的全部设备一定要紧密的连接。向着大地中传输雷电电流，是观测场地网的主要功能。通常的时候，是沿着围栏的四周，将地网设计成闭合的环形结构，在围栏以外安装接地极，进而确保接地线和数据线缆之间的安全距离。应该沿着自动气象站线缆地沟辐射将观测场的地网向着值班室中延伸，同值班室的计算机、采集器等设备及保护装置将一个共极设置出来，在线缆地沟的底部铺设辐射延伸接地体，在地面米左右控制埋设的深度，埋设好了以后，进行回填土，将挖出的土壤夯实处理。

4 结束语

由计算机控制系统和多种电子设备一同构成了自动气象观测站，这样，其在运转的过程中会产生大小不同的电磁场。因此，一旦有雷雨天气出现，雷电所带来的大量电磁脉冲和电流就会对其正常运行带来巨大的威胁。所以，我们必须要做好雷电的防护工作，通过将先进的设备设施引入进来，从多个方面找到突破口，进而有效的解决自动气象站的雷击问题，为确保自动气象站能够稳定的运行提供相应的保障。

参考文献

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