做好自动气象站雷电防御工作的若干思考

作者简介：李振刚（1969-），男，汉族，大专学历，大气探测工程师，从事地面气象观测。

摘 要： 本文首先简述了自动气象站及其存在的雷击安全隐患，后分析了自動气象站雷电灾害防御工作中存在的问题，并提出切实可行的处理应对措施，仅供参考。

关键词： 自动气象站;雷电灾害;安全;防御

【中图分类号】P415.1+2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）03-0144-01

1 自动气象站概述及其存在的雷击安全隐患

1.1 自动气象站概述。自动气象站是一种自动观测与存储温度、湿度、雨量、风向风速等气象观测要素数据的一种气象设备，主要由软件与硬件两大部分组成。软件主要包括采集软件与业务软件两大部分，而硬件主要包括系统电源、通信、采集器、传感器与外围设备等多项组成部分。自动气象站各个部分均是不可或缺的，其中计算机负责处理传输数据，采集器负责采集数据，通讯系统主要负责对数据进行传输。每个系统设备的安全都会直接影响到自动气象站的运行状态。因此，必须做好自动气象站雷电防御工作，以保障各设备与系统均能够安全、正常运行。

1.2 自动气象站存在的雷击安全隐患

1.2.1 室内设备存在的雷击安全隐患

自动气象站室内设备主要包括计算机处理系统、通讯系统（光纤模块）等，与室外自动站设备相比，室内自动站设备更容易遭受雷电灾害的袭击，进而导致室内设备存在着巨大的雷击安全隐患。通常情况下，雷电灾害发生时往往会产生电磁脉冲进而对室内电子线路造成一定程度的破坏，也可以对电源线路造成电击破坏，最终导致计算机系统、通讯系统发生故障。另外，若接地设备无法规范设备，则雷电发生时极易导致电子设备之间产生电位差，进而损坏室内设备，并对自动气象站系统的正常运行产生严重影响。

1.2.2 室外设备存在的雷击安全隐患

自动气象站室外设备主要包括主采集器，温湿分采集器，地温分采集器，雨量传感器，气压传感器，温湿度传感器、地温传感器与风向风速传感器等，由于采集器，传感器具有较强的敏感性，且安装在室外，因此导致雷击风险较大。室外设备的雷击安全隐患主要表现在以下几个方面：①由于室外环境空旷，不会受到建筑物、树木等高大建筑物的遮挡，再加上传感器探头为金属材料所制，因此极易遭受雷电灾害的袭击;②风向风速传感器遭受雷击的概率最高，一旦遭受雷击，将会产生强烈的电磁波，并沿着电缆线到达采集器，威胁采集器;③雷电灾害发生时，避雷针在接收雷电的瞬间往往会产生强烈的电磁场及较高的电位，此时强烈的电磁场有可能会在瞬间击中感应器，使相关设备遭受损坏，或者较高的电位也会直接击中感应器的探头而将其损坏。

2 自动气象站雷电防御工作中存在的问题

2.1 接闪杆的保护范围不合格

自动气象站应当安排专业人员对防雷装置进行安装，在安装之前首先使用对接闪杆在观测场地的保护范围进行计算，以防止自动气象站观测仪器设备遭受雷电的袭击。但是在实际的雷电防御工作中，在安装防雷设备时并未安排专业的防雷设计工作人员，未能科学计算接闪杆的保护范围，导致部分气象观测仪器设备未位于接闪杆的有效保护范围之内。既导致接闪杆的作用无法得到充分发挥，还导致雷击风险概率大大增加。

2.2 接闪带与接闪网安装问题

在自动气象站上安装接闪带、接闪网等设备以期能够较好地起到防雷保护作用。然而无法采取合理的方式安装接闪带与接闪网，必将会对其防雷效果产生严重影响。目前，在实际工作中，部分防雷工作人员并未严格按照相关标准与要求对接闪带、接闪网等设备进行规范安装，进而对防雷设备的功能与效果产生严重影响。

2.3 风速风向信号线与引下线的布设不够规范

通常情况下，大多数自动气象站为追求外观美观，在安装接收信号线时往往将其与接闪杆下线相互交叉或并行，这一安装方式不符合建筑物防雷设计相关标准，主要是由于风向信号当中使用的电缆往往带有屏蔽层。当雷击现象发生时，电缆往往会屏蔽处理雷击产生的电磁脉冲，此时信号线上维持较高的感应电压，然而，采集器元件却无法承受信号线中的高压，进而导致采集器无法正常运行，严重时甚至还会损坏采集器。

3 做好自动气象站雷电防御工作的若干思考

3.1 合理安装接闪杆

接闪杆在自动站防雷保护中发挥着不可替代的防雷防闪作用，为有效保护传输线及风传感器，应当对其采用独立安装施工方式，以尽可能减少或避免雷击对传感器造成的影响及危害。通常情况下应当将接闪杆安装在整改之后的防雷器上，最适宜的安装距离在16m左右。为确保接闪杆的避雷作用得到充分发挥，同时又不会对金属管产生一定程度的影响，应当保证两者同时存在且电位应当保持一致。因此，在安装接闪杆时，应当首先使用滚球法测算接闪杆的有效保护范围，使自动站系统与各气象观测仪器设备均位于接闪杆的有效保护范围之内，以保证自动站系统与各气象观测仪器设备的安全性。

3.2 对信号线与防雷引下线进行合理设置

传感器作为自动气象站系统的重要组成部分，在正常开展地面气象业务中发挥着重要作用，因此合理选择与设置信号线非常重要。通常情况下，所选取的信号线外皮应当具备金属屏蔽功能，另外外套PVC套管最为适宜。此外，引下线应当选用避雷针引下线，在安装避雷针引下线与电源线、信号线时应当对其进行分管引入，严禁并管操作，以防止引下线上的雷电流对信号线与电源线发生反击，而且在引入引下线时还应当正确安装接闪器。

3.3 做好接地防护工作

要实现自动气象站对雷击承受能力的显著增强，做好接地防护工作必不可少。有效的接地防护工作能够及时将雷击产生的雷电流引入大地，不仅能够有效降低雷电对自动气象站造成的影响及危害，还能保障自动站系统与各仪器设备的安全性。通常情况下，应当以弱电子设备的特点为依据合理设置防雷标准，用地网环绕观测地一周，之后再沿着管道安装接地体，而且在安装接地体时还应当预留部分接地端子。接地防护工作当中接地电阻应当位于4Ω以下，若电阻较大应当使用降阻措施以减小电阻，之后将自动气象站内部的所有防雷设施进行接地处理，以大大降低雷电对自动气象站造成的影响及危害，进而实现雷电防御效果的显著提升。

参考文献

[1] 张伟.自动气象站雷电防御存在的问题及措施分析[J].科技创新导报，2018（22）：109-110.

[2] 彭哲文.自动气象站雷电防御存在的问题及措施探究[J].科技创新导报，2019（15）：130，15.