探讨自动气象站的雷电防护技术

陈强

[摘 要]雷电灾害就是一种较为常见的自然干扰源，由雷击产生的直击雷和雷击电磁脉冲损害对自动气象站的危害很大，因而雷电防护对于自动气象站的长期正常安全运行不可忽视。

[关键词]自动气象站 雷电防护 技术

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0184-01

自动气象站随着我国气象的发展而被广泛的应用起来，作为一种全新的地面气象自动观测处理系统——自动气象站，它对气象数据可以实现自动采集、自动计算、自动处理、自动显示、自动存贮、自动通讯及打印等一系列自动功能。但由于其核心是集成电路微电子设备，非常容易受到电磁脉冲的干扰，对雷电的抵抗能力相对也较弱，它自身所有的防雷板根本起不到防护作用，一旦雷电电磁侵袭气象站，就会使设备遭到破坏，使大量气象数据丢失，严重者可将设备整体摧毁。加强防雷技术就显得尤为重要，确保自动气象站的设备在良好的环境下运行，可以有效的提高自动气象站的稳定性及安全性 。

一、自动气象站遭雷击的原因

根据有关资料和现场实地勘察，自动气象站的建设场地主要分为两大类：一类是建设在原气象观测场，另一类是根据气象数据监测的需要，建设在非气象观测场的其他场所，这类大为单要素自动气象站，有少部分为多要素自动气象站。对于建设在原气象观测场的自动气象站，其防雷接地系统主要是在原气象观测场防雷系统的基础上改建而成。由于以前的人工观测场大多为机械制式的设备，耐压能力较强，因此，雷击表现不是很严重。而自动气象站大多由集成度较高的电子弱电设备组成，且处理及传输设备均为电子弱电设备，其耐压能力相对较弱。在建设自动气象站时，由于对风杆的直击雷防护、等电位连接以及屏蔽措施考虑不周全，导致雷暴时自动气象站很容易损坏，严重影响了自动气象站的正常运行。而对于在非气象观测场的自动气象站，由于观测需要，大多建设在建筑物的屋顶或野外，其防雷措施一般仅安装一只避雷针，基本上缺乏雷击电磁脉冲的防护措施，一旦自动气象站遭受雷击就很容易损坏。

二、雷电的危害和入侵方式

雷电是大气现象当中的其中一种，每次雷闪能够释放出数百兆焦耳的能量。其强大的电流能让放电通道中的瞬时温度升高到6000-10000摄氏度，产生的热效应、电效应和机械效应具有严重的破坏性。根据资料显示，世界上很多国家和地区每年都会发生多起雷击灾害事故。并且由于雷电具有突发性、快速性的特点，让人避之不及。有数据统计，2007年我国雷电灾害共发生19902起，其中死亡人数是678人，受伤人数是768人，雷电造成的经济损失达到10亿元人民币。雷电对自动气象站带来的危害具有破坏性，雷电可造成气象站的传感器、采集器和主控危机的破坏。雷击电磁脉冲可通过电源线路和通信线路入侵自动气象站，这种入侵造成破坏的概率很大。通常情况下，自动气象站都是建立在空旷的地方，传输线从传感器到采集器再到计算机有一段距离，加上数据传输线和电源及接地线等都在相同的电磁环境中，相互之间有影响，数据传输线难以做到电磁屏蔽。这就导致雷电通过磁场、电场和电阻耦合以传导或者辐射的方式破坏自动气象站。

雷电对自动气象站的入侵方式主要是传导耦合和辐射耦合这两种方式。一种是通过供电线路的入侵，雷雨天气时，雷电首先会电击到建筑物，然后电流会随着建筑物传导给地面，再通过电路中的零线、保护地线和布线中的接地线，以脉冲的形式侵入室内，造成电器设备的损坏。另一种是通过通信线路入侵，当建筑物遭到雷击后，一些处于户外的例如传感器、采集器等设备很容易受到损坏。

三、自动气象站的防雷措施

1 针对直雷击的防御措施

针对这种直接雷击现象，气象站的管理人员和防护人员采取了一系列的防护措施和设计方案。考虑风杆防雷措施，一般情况下，设计人员会在风杆上安装避雷针、连接导体，从而实现引雷击电流倾入大地的目的，达到防雷效果。

2 防御雷电波以及电磁波干扰的方法

气象站的设计人员主要是通过供电线、数据线以及信号线等线路的连接从而起到导电传输作用，所以说，对2种电波的防御就是对这3种线路进行保护。对于供电线，由于其线路较长，因此也比较容易引入雷电波。所以要特别注意的就是对供电线路的保护，可通过安装泄流型保护器对接线位置进行保护；对信号线而言，可依据其不同的材质，分别采取电缆敷设和电涌防护与接地装置相连达到防护的目的；数据线，主要是引入PVC管或设立电缆井或电缆沟，并做好防雨、防虫、防腐等工作，从而达到防雷效果。

3 地电位反击的防御措施

其根本在于将电流引入大地，从而避开雷电流对气象站的影响。因此接地防雷装置就是基础，其关键在于接地电网的质量，这是由于防雷措施是通过接地电网将电流引入大地的。因此，气象站的工作人员必须将自身的地理位置特点与电路情况相结合，进行合理的设计，选择质量较好的防雷地网，同时也要充分考虑接地网的材质、面积以及电阻等，从而使接地网能更好的服务于气象站的防雷工作。除此之外，自动气象站在进行防雷工作时还要安装这些泄流及防雷装置外，还有对这些设备进行及时的检修，特别是在雨季要确保其全面、系统、科学的运行，一旦有问题发生，及时处理，保障其处于良好的状态中运行。

总而言之，自动气象站是一种全新的、高科技的、更加准确、高效的地面自动观测微机处理系统，自动气象站的雷电防护建设是一项复杂、专业性强、危险性高的系统化工程，应以预防为主、安全可靠为原则，长期坚持，并在工作中将自身特点同分流、屏蔽、等电位连接等技术相结合，不断的完善，归纳总结，合理安排防雷措施及防雷工作，从而确保自动气象站的防雷安全，确保自动气象站的正常运行。

参考文献

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