自动气象站雷电防护技术探析

黄嘉稳

摘要：实际运行过程中的自动气象站很容易遭受雷击，这与其所处环境的特殊性和电子元件的脆弱性有直接关系。基于此，本文将简单介绍自动气象站雷电防护常用技术，深入探讨自动气象站雷电防护技术的具体应用，希望研究内容能够给相关从业人员以启发。

关键词：自动气象站;雷电防护

引言

自动气象站是利用综合性电子电气设备、系统实行的数据采集、计算、分析活动的气象勘察体系。它主要包括风向、温度、湿度、雨量、蒸发量等方面的信息收集。为了确保自动气象站能够精准地进行气象资讯的传输和发送，做好雷电防护，是该部分活动实施开展的重要内容。

1自动气象站雷电防护常用技术

1.1防地闪回击保护技术

直击雷电对自动气象站的威胁较大，直击雷防护能力不足是很多自动气象站存在的通病，因此需采用防地闪回击保护技术，以此实现对富兰克林避雷针不足和缺陷的弥补，强化自动气象站的直击雷防护性能，该技术的应用需以防地闪回击保护装置为核心。防地闪回击保护技术能够对雷电主放电渠道进行改变，通过雷电与防地闪回击保护装置的“梯级先导”相互作用，保护物上方的电场强度和电流密度即可得到有效控制，保证具体数值不会达到击穿空气标准，自动气象站可由此实现地闪“回击”的有效预防并规避直击雷问题。防地闪回击保护装置能够由雷云电场启动，雷电自身能量可在防地闪回击保护技术作用下开展雷击发生的抵御，属于无源设备的防地闪回击保护装置存在较低的接地电阻值要求，在自动气象站中的应用价值较高。

1.2地网优化设计技术

自动气象站雷电防护还需要得到地网优化设计技术的支持，该技术能够有效地解决电位反击、电磁辐射等雷电相关问题，具体应用需关注四方面内容：第一，科学设置隔离措施，地网优化设计技术的应用需结合自动气象站实际进行接地装置的独立设置，保证其他金属管线与观测场内地网间的安全距离达标。考虑到一些特殊因素影响下自动气象站无法独立设置接地装置，此时可采用共用接地的独立接闪杆地网与观测场内地网，同时保证二者连接于地网最远端，沿接地体的两者地网连接长度最小应控制为20m，土壤电阻率带来的影响需同时得到重视;第二，采用正方形网格状环形地网。均匀分布的地网电位直接影响自动气象站雷电防护性能，基于地网优化设计技术，可考虑设置正方形网格状环形地网，以此优化控制各地网节点地电位差。具体需保证存在5m×5m内的尺寸，并遵循一类防雷网格标准进行正方形网格状环形地网的布置，且与值班室地网并电位连接，最少需存在2处连接点;第三，合理设置等电位连接带。在风杆接闪杆接地线附近直接将观测场电缆沟接入的情况较为常见，而结合地网优化设计技术，需在该处进行等电位连接带的合理设置，等电位连接带应以安全散流距离作为主要依据，均压水平接地极的敷设需与电缆沟平行;第四，垂直接地极的针对性增设。为实现自动气象站对地电位反击和电磁辐射的更好应对，基于地网优化设计技术，还应关注垂直接地极的科学增设，接闪杆、主采集器等设备的接地处应设置垂直接地极，接闪杆外引接地需同时设置深基础接地，作为自然接地体的风杆拉线塔基础可得到有效利用，具体接地深度需要不小于3m。

1.3 SPD保护技术

自动气象站很容易受到雷击接闪杆带来的影响，因此SPD保护技术需要得到充分应用，以此强化信号系统和电源系统的保护。SPD保护技术在信号系统中的应用可选择PCB集成电路板式设计，这种SPD设计能够适应有限的采集终端安装空间，有效实现分采终端、主采集器、主采集器至分采终端的SPD保护。同时，该SPD设计需结合高能量信号电涌保护器（D1类），有效防护直击雷能量;SPD保护技术在电源系统的应用需基于场室低压配电线路的具体需要设置专线供电，电缆需具备金属护套或绝缘护套，以此穿金属管全线埋地引入电缆，同时需要就近可靠接地电缆金属管及金属护套两端。为保护低压配电系统，SPD需科学设置，一般主采集器箱保护选用SPD4（B+C型），也可以采用复合型SPD，充分利用其直击雷与感应雷防护功能，直击雷能量地电位反击可实现有效应对。

2自动气象站雷电防护方式

2.1电源线防护策略

范围内自动气象站雷电防护工作开展期间，电源线部分主要是针对直击雷进行防护。一方面，直击雷会通过高压线出现压力提升的问题，造成自动气象站内部线路损毁。另一方面，直击雷耦合电压突然增大，会造成自动气象站内低压供电稳定性的降低。为此，自动气象站雷电防护时，电源线部分主要采取线路防雷调节设计，以及日常电源线防雷监管两种方式。前者是在总电源线进户部分，采用电源线单相专项调配法进行处理优化。比如技术人员采用专业的线路，进行气象站中电源线的针对性防护。后者是通过做好供电系统、自动站设备线路日常监管等活动，进行电动气象站的综合管理和防护。比如形成与自动气象站日常工作相互对应的管理制度，从基层工作人员，到管理人员相互协调的日常管理。

2.2传感器通道雷电预防法

自动气象站雷电防护工作具体过程中，针对传感器部分进行预防管理，能够达到内部与外部设备因素综合防护的效果。外部进行传感器防护调节时，做好空旷传感器外部电压过大的防护，可避免雷电直击的危险。自动气象站雷电防护时，传感器防雷通道部分，可通过接线绝缘保护法进行防护。气象站雷电防护工作具体实施期间，在传感器通道雷电预防方面应采取了以下措施：①按照自动气象站设备规划结构，做好传感器设备主体、以及關联线路部分的电压调整，利用空气开关进行自动化控制。一旦气象站中外部设备受到雷电直击时，线路上关联的空气开关将在第一时间自动关闭，切断外部干扰电流传输渠道。②自动化气象站雷电内部防护部分，主要采取的是金属屏蔽PVC塑料套管操控法进行线路外部辅助调节。结合当前自动气象站传感器设备基本情况，不断进行防雷通道中传感器管控要素的管理与调节，是做好信号传输体系的有效方法。

2.3利用地网防护设备

自动气象站雷电防护，充分利用地网作为围栏防护，也是有效策略。观测厂内所有设备均与地网之间相互关联，以实现范围之内，自动气象站基础设备部分的延展性防护与调节。计算机设备保护与接地线路部分采用共极法进行调节，也是辐射延展性接地铺设的有效方式，它能够通过地下传导与阻隔，将自动气象站雷电防护工作控制到最佳。自动气象站雷电防护技术方法实际运用期间，地网防护设备方面的系列工作内容主要包括：①自动气象站雷电防护操作时，通过观测场地面线路设定法，在气象站范围之内，形成外部设备传感器、信息收集装置关联防护，以及服务器、路由器、交换机等内部操控装置与之关联的设备雷电防护体系。②将自动气象站防雷电网络部分线路，采用共极法进行对应调节。即，内部设备与外部设备同时与接地网中同一根雷电线路进行衔接。一旦设备受到雷电信号干扰，关联设备除了接地网单独连接部分消除自身雷击隐患，还通过共同链接线路，辅助另外一部分设备也做好雷击防护辅助，从而达到自动气象站防雷工作的综合性展开。

结论

综上所述，有效进行气象防雷工作，是保障人民生命安全的重要前提。每位气象工作人员都应该对防雷工作提起重视，运用现有的技术手段，发挥出气象防雷技术应有的作用。努力提高专业技术水平，建立起一个相对完整的气象预报体系，增强群众意识，把握技术要点，做好工作风险控制，从而推动气象防雷工作的顺利开展，保障好人民的人身财产安全。

参考文献：

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