探究自动气象站防雷工作现状及对策

陈强 周俊淼 刘丁维

摘 要：随着气象事业自动化水平的逐渐提高，自动气象站也得到了广泛的普及和应用，在一定程度上提高了我国天气预报的准确性和观测质量。但是在对天气感应的过程中，可能会由于安装位置受到雷击，使自动气象站遭到破坏。因此本文从雷电对自动气象站的影响着手，分析了其破坏形式，以及自动气象站雷电防护的参数，并基于自动气象站防雷工作的现状提出了相应对策。

关键词：自动气象站；防雷工作；防护参数

自动气象站是融合了传感器、数据采集、数据处理、数据存储、数据通信等综合技术的气象观测电子设备，通过感应外界的气候变化产生传感器中的电量变化，随后这种变化会以数据的形式存储在信息系统当中，然后传输到观测部门，最后工作人员对数据进行整理分析得到当地的气象概况，为各气象要素的观测提供技术设备支撑。

1 雷电对自动气象站的破坏形式

1.1 直击雷

主要是指雷电直接击中气象站使设备系统损害，严重时还会使设备停止运行。目前自动气象站都安装了接闪杆等装置，可以避免直击雷的现象。

1.2 高压电脉冲

这种破坏方式是来源于静电感应或电磁感应，当这两种感应同时在电线中反应时会造成高达十几千伏的电压，从而破坏气象站的感应装置，特别是位置较高的气象装置会率先受到沖击。

1.3 电位升高

电位升高也是由于直击雷现象引起的，雷电是通过接地线传入导线中的，这样和导线相连接的设备可能会受到间接的雷电冲击损害。

1.4 交流电线路入侵

自动气象站在自动工作时的用电是由低压输电产生的，如果此装置被雷电击中，产生的电冲就会经导线进入自动气象站的其他装置中，使设备失灵，特别电源板是比较容易发生故障的装置，更应当加强维护。

2 自动气象站雷电防护参数

自动气象站系统主要是由室外设施、室内设施以及通讯数据传输系统组成，室外设施是感应部件，室内设施是资料处理和显示部门。要根据以上对雷击方式的分析，做好自动站防雷的等级划分，并以此为基础确定雷电防护的基本参数。

2.1 防雷等级划分

一般情况下，根据自动气象站的属性、地理位置、地质环境、雷电活动频率和雷击破坏后果将气象站划分为3个等级：国家基准气候站、大气本底站，平均雷暴日大于（含）30天/年的国家基准气象站和平均雷暴日大于（含）80天/年的一般气象站及其他场所为一级站；平均雷暴日小于30天/年的国家基准气象站和平均雷暴日介于80天/年和（含）40天/年之间的一般气象站及其他场所为二级站；除上述情况以外的气象站为三级站。

2.2 防雷基本参数

感应雷一般是通过电源系统、天馈、通信网络等途径引入，其中电源系统被侵入的概率最大，因此，首先要知道感应雷侵入自动气象站之后各个通道的过电压和过电流值来进行感应雷的防雷设计，其参数的确定可以一句防雷装置本身和其他资料。经研究，一般感应雷的雷电压在5kV左右，雷电流可以达到百安培的量级，其引起的过电流在3kA左右，过电压在6kV以下。因为防雷装置的不同，其中的核心组成器件也都不相同，因此峰值耐电压的表现也会不同。我国的通信部门有相关规定，交流220V的系统直流48V系统以及电信交换用户终点的元器件或部件的冲击耐电压值分别为1500V、330V、1000V。

3 自动气象站防雷工作现状及对策

3.1 自动气象站防雷工作现状

3.1.1 观测场防雷装置不合格

有的气象站观测场内的风向和风速信号线只考虑了布线美观改变了风速测线的方向，不仅不单独外套金属管进行保护，还和风杆上接闪杆引下线在风杆的金属管内并行引下，直接将风速信号的电缆敷设在接闪杆引下线上，严重违反了防雷装置规范，一旦发生这种情况，风向电缆自身的屏蔽层无法抵挡雷电冲击的脉冲，接闪杆会承受雷闪后会损坏，且由于风向感应导线无法承受过高的电压使采集器受损，从而无法保障自动气象站的防雷安全。

3.1.2 电缆和防雷接线设置缺陷

自动气象站的观测场为了屏蔽电磁干扰而让观测场内的电子设备使用金属外壳，传输线路使用屏蔽电缆并穿金属管埋地敷设。由于工作人员可能没有按照要求进行敷设，或是屏蔽层面该接地的设置没有接地，造成电缆在接地过程中屏蔽层一侧和相同电位的导线相连接时在另一侧发生电位悬浮，这样屏蔽层没有办法有效防护由于磁场变化引起的电流变化。

3.2 防雷防护措施

3.2.1 合理安装避雷针

根据历史许多自动气象站遭雷击的案例可以发现，风塔作为避雷针会加重受雷击损坏程度的同时，增加了遭受雷击入侵的概率，因此应当改变这种方式确保避雷针在接闪时能够单独抵抗雷电流而不影响到周边设备。在进行直击雷防护时，可以采取独立避雷针来和周围的设备隔开距离，但是都在保护范围以内，位于场地边缘的设备若无法处于保护范围内可以另设避雷针。

3.2.2 合理设置信号线

为了做好接闪器的设置，对于传感器中的信号电缆要进行合理的设置，使其可以及时放置在已经接地的金属管内活着带金属管的PVC套管中。对避雷针设置上引下线和信号线，电源管要分管穿行，这样可以有效的放置线上雷电反击信号线，而且也不会影响到电源线和信号线。

3.2.3 科学规划接地网

要对接地网进行合理科学的规划和制作，按照工程的有关要求下，根据自动气象站的布局状况和管道走向，将地网环绕整个观测场一圈，并沿管道走向安装接地体，使自动气象站内的观测设备、金属管都能够就近接地，并使信息采集箱上的静电线也能接入接地网中。

4 結语

综上所述，在自动气象站中针对目前存在的诸多防雷问题而采取相应的防护措施，可以提升防雷的防护效果，对已经投入使用的防护设备进行规范整改，确保自动气象站可以安全稳定的运行。

参考文献

[1]段成国，吕昆坤.自动气象站防雷工作中的问题及应对[J].通讯世界，2015，（11）：104-105.

[2]林苗青，翁武坤，周如梅，等.自动气象站防雷工作中的问题及应对措施[J].气象水文海洋仪器，2011，（3）：110-113.

（作者单位：1.广东省信宜市气象局；2.广东省茂名市气象局）