气象观测场雷电防护要点分析

杨珂

甘肃省酒泉市肃北蒙古族自治县气象局  甘肃酒泉  735000

摘要：气象观测场使用雷电防护技术，其主要目的是达到安全效果。因此，在安全保护应用过程中，地面观测场应重点使用雷电防护方法在选定的位置安装雷电保护设备。其中，自动气象观测设备可防止雷电影响自动气象观测场和电子设备，因此可作为接地保护设备使用。

关键词：气象观测场;雷电防护;要点分析

气象观测场具有抵御雷击的能力，但是在使用过程中问题仍然很普遍，对财产和人身安全构成了严重威胁。随着技术变得更加智能和自动化，雷电对气象站观察设施的影响也越来越大。此结果有几个原因。一方面，气象观测场是抵御雷电攻击的最重要防御手段，相应的防雷技术正在发展，但是各个部门的某些防雷设施并没有随着时间的推移而改善。这些防雷设施都不是标准化的结构，并且由于气象观测设备是在这些标准倡议之前就引入的，因此较早创建的气象观测设备没办法实现实践和理论的结合。

1气象观测场雷电防护工作中出现的问题

1.1防雷设计不够全面

在实施《防雷技术规范》之前，许多气象观测场都只有较少的电气设备来防止直接雷击，但没有完整的附加雷电保护。即使启用了此规范，仍有许多气象观测场未使用完整的防雷保护，许多站点只安装了简单的SPD，而未安装所有必需的设备，例如保护线和集成线。

1.2防雷设备的不规范安装

气象观测场轴上用于风向和风速的信号线不受单独的金属管保护，只考虑电线完好无损，电缆被放置在避雷針上，以向风的方向和速度发出信号，这对使用者的安全造成了许多隐患。风向和速度信号线使用了屏蔽电缆，因为屏蔽电缆无法将雷电型攻击连接到屏蔽层，这样一来，所有电磁脉冲都会受到冲击，并且信号线感应的电流是高于集热器电子组件可以承受的电流和电压的，因此太阳能集热器无法正常工作或发生故障。例如，惠州气象观测场的自动监视系统集合连续三四次受到雷电的破坏，破坏了气象观测场收集器的电探测器，导致发生故障。根据对此案件进行研究，结果发现这是由于风杆避雷针和信号线的不规则，以及风的方向和速度引起的。在研究风速信号的传输时，建设者不考虑设备的实用效果以获得良好的导电性，而只考虑纯度。这样一来，没有与金属避雷针平行的工作线进入金属管，当接收到由避雷针产生的电磁脉冲时，避雷针通过风速信号线和连接至太阳能收集器的电源线进入收集器。其中，太阳能收集器的内部连接至接收器，主控计算机。

1.3风杆上避雷针引下线和气象观测场的设备在观测场内网上两点之间的距离不符合标准

观测场通过提供恒定的适度气压恒定流，并使不同的接地设备之间以及不同的系统之间的可能出现的差异最小化，从而尽可能避免了机箱接地护罩和其他金属设备的保护性接地检查。同样，要让气象观测场创建通用的基本集成系统，路径必须位于通用的地面网络中。同时，工作人员对气象观测场的雷电防护的知识储备不走，这会对气象观测场的雷电防护构成潜在威胁，会遇到了大量气象观测场的雷电接地问题。安装设备气象观测场并将其连接到接地网络观测场时，需要防止附近的设备在避雷针的作用下干扰避雷针中的电流，必须严格遵守国家生产标准。

2气象观测场雷电防护要点分析

2.1雷电波侵入的防护

对气象观测场雷电波侵入的原因进行全面分析，发现工作人员极度缺乏对雷电的预防意识，以及不按照要求和规则进行雷电防护的工作。在这种情况下，需要电气安全专家，电气安全专家人员使用信号技术连接到接收器，在选定的位置使用埋地技术，并按照规定使用信号技术，以便在地面上可以进行实时观测雷电防护工作装置和气象观测场。首先，根据雷电防护的理论，雷电攻击并不受气象观测的变化影响，必须要保护接地设备和气象观测场免受影响我们需要一种雷电防护方法和一条接地线来防止气象观测场受到雷电波侵袭，这样可以提高雷电防护效果和安全性，保护人们生命和财产的安全。

2.2使避雷针和风杆之间绝缘

风向和速度指示器线由金属条控制，将金属导条放置在地面上，金属导条依据风的方向放置在风杆下。这样，闪电将会遵循风杆的导线方向变换方向，避免闪电攻击。气象观测场必须将金属管沿风向穿过金属管，并使其风速朝向雷电，使其接地。在风杆下方的金属导条的引导下，它穿过金属探测器，并最终到达避雷针的设置点。气象观测场设备安装站点需要进行严格测试，并且风杆的底部避雷器与位置与气象观测场之间的距离必须大于11 m。

2.3雷电感应的防护

如果保护了气象观测场，则必须考虑气象观测场对雷电的影响，以便根据需要实现雷电对气象观测场的感应保护。在保护过程中，应注意安装地面结构，在安装过程中连接雷电引脚，当然，其中反雷电设备应与其他设备区分开。并需要严格遵循规则来解决此问题，检查避雷装置与其他装置之间的距离最大为5 m，如果距离太远，效果将不足。在使用过程中雷电期间的气象观测场很难对闪电的后果进行预测，因此，配备了相应的雷电接地装置，当看到雷电防护技术闪烁，需要及时开启雷电防护设备，以达到最佳雷电防护效果。

2.4在电缆的屏蔽层整体做好大于两个地方的接地处理

电缆屏蔽层的一端应连接到金属平面，并与气象观测场接地设备进行连接，另一端应通过螺栓连接到工作区域。气象观测场中的配备的电话线，网络电缆和其他电气设备相对较旧，使用效率较低。有几种SPD产品支持来自各种监视设备的信号线，连接到信号线的数据收集器配备了防雷保护，但是收集器的高压设备实际上非常脆弱，为了实现双重保护，必须使用兼容的SPD信号。选择SPD产品时，需要根据国家和行业标准以及实际条件做出科学，适当的选择。在进行实际实施时，请特别注意当前的下载级别和安全标准。

2.5接地装置的隔离

以前，气象观测场受雷电困扰，气象机器观测站无法正常工作，并且气象观测的结果无法确保准确性。因此，必须将气象观测场的接地设备安装在正确的接地导体上。在安装过程中，有必要采用连续的方法，按气象观测场实地每距离5m放置避雷针，避开雷电对自动站气象的攻击，并保护气象观测场，气象观测场外围线路，数据传输设备，气象观测装置和安全线电源等各个部分。可以看出，在气象观测场上安装接地防雷装置可以隔离雷电，并可以根据需要对雷电进行感应保护，从而增强气象观测场对雷电的保护效果，并增强防雷效果。气象观测场根据需要进行研究的同时，还注重雷电防护技术的使用，以达到防雷的目的，优先保护气象观测场，气象站和各种设备。

2.6感应雷防护措施

连接到观测场的金属工具（或金属防护罩）可以连接到最近的地面，其中，观测场区与地面之间的电缆线必须加以保护，以防损坏可以埋入管道或金属竖井中。用于跟踪风向和风速的设备安装在最高位置，下面安装有超过10m的电缆线，这些电缆线必须使用两层金属管（或导线槽）进行保护。外部金属的顶部和底部是连接到唯一接地的铜芯线的管道，金属管底部的下部在主体内部，并且金属管的内外两层必须绝缘分开，每层金属管都必须安装在密封管上。

2.7涌保护器（SPD）选型

在正常情况下，由雷电产生的雷电波的功率会传输到用户设备的内部，而由于SPD会发出雷电电流，因此会受到设备和雷电传输的影响。在正常情况下，所有雷电电流都会流过，在某些过程中，SPD会累积残留的雷电电流，并排放到其他电气设备中，这些电流通过线路会传输到下一级的电气设备，因此，需要安装多级浪涌保护器以消除线路中剩余的雷电电流。通常，SPD以相对较高的速度安装在生产线的前端，因此它可以去除大部分雷电电流。但是，SPD有利有弊。根据当前的国内外产品，多级浪涌保护器目前流速通常对工作的响应很慢，这将导致第一阶段的雷电流动和第二阶段的雷电流動的应接不暇，导致雷电电流的不彻底和不完善，影响整个SPD的运行效率。当SPD处的响应时间超过低电平电流雷电响应时间时，高电压电流雷电开始第二级SPD操作。如果雷电流线太大，则大多数雷电流将影响第2层SPD，因为第1层SPD处于暂时故障状态。这是由于SPD第二层的带宽较低。在初始SPD级别，还可能会损坏雷电元件，并且保护功能会失控。结果，大多数雷电电流不会通过SPD放电，而是直接流入器件。它产生的过高电压可以认为是对设备的损坏。如果在气象观测场上安装了ISPD1测试，并且在监视站的外部面板上安装了SPD2 II级测试，则必须进行能量和时间调整，使SPD1和SPD2之间的反应适当。当零流量流动时，SPD2导线的张力会减小，从而使最敏感的SPD2首先反应，SPD2首先驱动，SPD1驱动更高的电压，SPD1导线在SPD1导线之下，而SPD2也变为10/350。在SPD2超载之前，SPD1必须响应一次能量去除。

3结语

为了确保气象观测场不会暴露在雷电中，必须仔细考虑将雷电防护设备连接到气象观测场上，以断开雷电的连接，并消除由雷电引起的潜在安全问题。根据防雷系统的要求，积极使用雷电防护技术，使用具有较高雷电防护意识的技术人员，并且定期维修和测试所有电子设备，防雷设备，并安装接地和防雷设备，以确保正常运行。

参考文献：

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[2]施亮.浅析气象观测场防雷中的问题和解决方法[J].科技创新导报，2014，11（32）：72+74.