浅谈如何利用“雷电防护区”对气象信息系统进行雷电防护

朱兵兵

【摘要】在我国的气象信息系统里，关于对雷电的防护始终有着一些问题，现在我们利用“雷电防护区”对气象信息系统进行雷电的防护，通过“雷电防护区”的利用使气象系统遭受雷电的损失减小。

【关键词】气象信息系统；雷电防护区；雷电防护

引言

最近几年，对气象部门在气象信息系统进行雷电防护的工作上，我们国家逐渐开始高度重视这个问题。我国在很久以前就在许多领域都采取了雷电保护措施，比如说：气象卫星通信、局域网络、宽带网络、可视会商等信息系统，甚至还有在自动气象站、天气雷达站等，可是，这样做的效果并没有什么成效，在近两年里，我国还是时常遭受雷电的损坏在气象信息系统的有些设备里，这其中损失最大的是自动气象站。所以我们对雷电袭击气象系统进行研究，分析问题的原因，并提出解决对气象信息系统进行雷电防护的措施。

一、气象信息系统雷电防护的基本原则

当我们在进行对气象信息系统懂得雷电防雷设计时，应该认真调查气象站周边的地理环境、气象、地质等条件，以及研究在这区域的雷电活动的可循规律，在根据气象信息系统的性能特点再进行全面的规划防护措施。在雷电发生的时会发出一种电磁脉冲，电磁脉冲是一种很强的干扰源，它是属于电磁效应，在闪电时，直接雷击在建筑物的附近和防雷装置上产生的。其中很大一部分是通过连接导体而形成的干扰，比如部分雷电流、被雷击中的防雷装置的电位升高[1]。对于气象信息系统雷电总的防护技术有：屏蔽、分流、等电位连接、合理布线、过电流电涌防护等，我们应该这许多措施的综合进行防护。

二、雷电防护区的划分

对于雷电防护区的划分，我可以从被保护设备的位置以及设备能够承受的电磁场强度，在根据防护要求相应采取的防护措施再进行防护区域的划分，所分的区域就是雷电防护区。通常，雷电防护区可以分为5个，分别是：直击雷非防护区、直击雷防护区、第一屏蔽防护区、第二屏蔽防护区、第三屏蔽防护区。

三、气象信息系统的防雷措施

（1）在直击雷防护区采取直击雷防护措施

我们可以在直击雷防护区通过使用避雷带、避雷针以及引下线，它们可以使雷电分流转到地里，用此防护直击雷对气象信息系统的危害。

（2）在第一屏蔽防护区利用屏蔽对雷击电磁脉冲进行防护

对于减低雷击的电磁脉冲的最基本的防护措施使屏蔽，它将有利于降低信息系统的干扰。对于屏蔽是如何形成的，它是通过建筑物中的混凝土中含有的金属构件组成的格栅形的大屏蔽，从而降低雷击电磁脉冲对气象站内的设备干扰[1]。除此之外，电缆的外导体也静电屏蔽作用对内导体，因为电缆的外导体与内导体共同组成电容，这个电容能够将芯线上具有的高频性质感应电荷转入到地，这也可以防止雷击电磁脉冲的干扰程度。由此，我们应该把建筑物内所有线缆的金属屏蔽层，把它们的两端正确的接地，如何要求系统只在一端接地时，这时我们应该使用双层屏蔽电缆，其中对于外层屏蔽我还是要两端接地。对于室外的各种线缆，线缆应该通过铁管或者是敷设在金属槽内而引入，但是铁管或金属槽的两端要放在雷电防护区交界处并且让它们等电位连接。

（3）利用等电位连接进行第二屏蔽防护区的雷击电磁脉冲防护

通过等电位连接可以减小电位差，等电位连接的形成是将建筑物内所有金属外露的电气装置以及可导电部分用金属导体将它们连接在一起。对于等电位连接可以分为三种形式，分别为总等电位连接、辅助等电位连接以及局部等电位连接[2]。而对于气象信息系统的等电位连接，它主要是利用各种地网然后采用等电位连接器将它们连接在一起；如果是在机房或者是电子设备密集的地方，我们还要应该在防静电的地板下敷设等电位连接网，并且还要与建筑物混凝土钢筋中的金属结构的共用接地系统正确可靠的连接；将室内的PE线、SPD接地、防静电接地、屏蔽地以及各电气设备的金属外壳等都应该作等电位连接网。与此同时，我们也要做好等电位连接在雷达天线、雷电监测系统、观测场、卫星天线、人影作业系统、自动站、雨量站、预报室和机房内以及值班室内各金属设备外壳。

（4）巧用“雷电防护区”设计安装电源SPD和信号SPD

对于不能直接参加等电位连接的带电体（电源线、信号线），我们可以通过SPD与等电位连接带连接，这样一来，电源线、信号线就变成了等电位连接的组成部分，这样会起到限制瞬态过电压的作用，把电涌电流分走从而起到对信息系统设备保护的作用。

依据我们对雷电防护区的划分，在直击雷防护区与第一屏蔽防护区界面上最好是用Ⅰ级开关型电源SPD，开关可以安装在建筑物的总配电箱旁，这样就可以当作设备的第一级防护在整栋建筑物内；在第一屏蔽防护区至第二屏蔽防护区界面上应该使用Ⅱ级能量稍低的限压型电源SPD，安装地方与上述一样，它可以作为第二級防护对第二屏蔽防护区内的各用电设备；在保护的信息系统设备的旁边应该安装Ⅲ级电源SPD进行保护，将Ⅳ级限压型电源安装在第三屏蔽防护区设备前，这样可以对设备精细保护。

（5）接地系统

众所周知，一个良好的接地系统是作为泄放雷电电流的最基本的保障，然而信息系统设备是一类精密、较为敏感的电子器件，因此它对防雷接地有着更高的要求。我们应该充分利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统，假如建筑物无基础钢筋地网，则应该采取在建筑物周围埋设人工垂直接地体和水平环型接地体，但是要求其接地电阻小于或等于4欧。

四、结束语

由于气象信息系统的损坏主要时原因遭受雷电电磁脉冲的危害。我们应该根据雷电防护区，随时注意直击雷防护，在气象信息系统里，最好的雷电防护方法就是采取等电位连接、合理布线、屏蔽、安装多级SPD等措施，如果能将这些措施综合使用，那么将会有更好的防雷效果。此外，我们要经常对气象信息系统安装的防雷装置进行安全检查，确保它们正常运行，达到保护的效果，并且对于个别重要的、特别的防雷装置，我们要针对性的维护，如果运到故障，应在第一时间进行解决。

参考文献

[1][英]R.H.GOLDE.李文恩译.雷电（下卷）[M].北京：水利电力出版社，1983.

[2][美]E.A.雷西.仇钰译.电子安全防护手册[M].北京：科学普及出版社，1982.

[3]王霁宗.工企电气设备及其运行（变、配电部分）[M].北京：水利电力出版社，1983.