广东天文防雷工程有限公司中山分公司
摘要：防雷工程是建筑工程中的重要部分，能够保护建筑内部不受雷击伤害，其施工设计水平的高低直接关系着建筑使用安全。本文主要对高山气象综合监测站中的防雷工程进行了分析探讨，对其在设计方面存在的问题进行了分析，并提出了相应的改进意见，以期能够充分发挥防雷工程在气象监测站中的保护作用。
关键词：防雷工程；高山；气象综合监测；设计
高山气象综合监测站是对气象进行监测的重要机构，能够对气象变化提供实时监测数据，同时还能够对气象进行与判断，监测站当中的设备众多，且线路复杂，一旦受到雷击就会影响整个气象监测站的正常工作，给气象监测工作带来不可挽回的损失，因而防雷工程一直是气象监测站中的建设重点。
一、原防雷工程中存在的设计缺陷
防雷工程是保护气象监测站不被雷击损伤的重要防护工程，尤其是在高山气象综合监测站当中，由于海拔较高，综合监测站中的精密设备更多，使得其对防雷要求也就更高，但当前的防雷工程当中还存在着很多问题和缺陷，影响了防雷工程安全防护功能的发挥，使得气象监测站中的设备和线路处在被雷击的安全威胁当中，针对于此，技术人员应该加强对原有防雷工程的设计分析，找出其中的设计缺陷加以改进，从而为气象监测站的安全提供保障。具体来说，当前的防雷工程当中存在的普遍设计缺陷主要包括以下几个方面：
（一）机房中等电位连接设计
等电位连接是原防雷工程设计当中的常见设计，主要是将机房中的接地汇流母排和屏蔽网格等电位连接，这样能够有效减少在雷击发生时所产生的电位差，但没有对其他的设施、设备机柜进行等电位连接，如果这时发生雷击，那么雷电会直接攻击其他设备和设施使其和屏蔽网格之间产生高电位差，从而导致设备被损坏。如果假设首次雷击的电流为150kA，接地装置的电阻为4Ω，如果只存在一条引下线，那么这时入地点的电位就是600kV，而这个数字显然超过了系统当中能够承受的电压，屏蔽网格和接地母排之间的电位有几百千伏，这就会和其他设备、设施之间的电位相差过大，设备、设施会因电位差过大，承受不了高电压的冲击而被直接击穿，一旦击穿雷电就会随着机柜外的引线进入到设备当中，直接对电气设备造成损害。
（二）电源SPD接地连接线设计
原防雷工程当中的SPD接地连接线过长，就会使得连接线上感抗引起的电压较高，在传导过程中会将这些电压传导在设备上，使得电气设备电压也随着升高，如果设备两端的电压过高，超过设备本身能够承受的范围，就会对设备造成一定的损害，而且这一设计缺陷在末级SPD中表现更为明显。假设SPD对计算机设备保护如图1模型所示，SPD的额定通流为20KA，额定电压为1000V，线路长度分别是0.5m和1m，这时当SPD处于启动状态时可以对电源两端电压、线路两端电压进行计算，可以得到线路两端电压可达到6812V，而通常监测站中的电子设备对电压的耐受程度在1500V左右，显然如此连接会使电子设备承受的电压过高，电压过高就会直接损坏电子设备。
（三）电子信息系统屏蔽设计
电子信息系统屏蔽是防雷工程中的重要环节，通过屏蔽能够有效保护电子信息系统不受雷击的干扰，保证信息系统的正常运行和传输数据的准确性，而在实际的气象综合监测站防雷工程当中，技术人员为了操作上的便利，往往在设计时会在屏蔽箱背后预留空间，这样就会直接影响屏蔽箱原有的屏蔽效果发挥。电子设备由于本身对于电磁脉冲比较敏感，为了防止外部的电磁脉冲对电子设备运行造成影响，一般都会采取屏蔽措施来将其保护起来，用连续完整的金属外壳进行封闭，并且在进出口位置与金属外壳进行电气连接，但在实际运行过程中，金属外壳由于本身很难做到完全的连续完整，外壳上还存在着散热缝、排气孔和插件孔等部分，这就使得外壳本身的屏蔽功能会大打折扣，影响对外壳内部电子设备的保护屏蔽作用，而且随着外壳上开孔尺寸的增加，金属外壳本身的屏蔽保护作用也会随之减小，从而使得外部的雷击电磁脉冲进入到内部的电子设备中，影响电子设备的正常运行，甚至会导致电子设备的损坏。
图1 SPD对计算机设备保护电路模型
二、防雷工程设计改进分析
针对于原防雷工程当中存在的种种设计缺陷，技术人员可以从设计上对防雷工程进行改造，以便有效提升防雷工程的保护功能，具体来说可以从以下几点来入手：
（一）等电位连接改造
针对于原来工程当中等电位连接设计所造成的设计缺陷，技术人员可以将机房中的其他设备机柜和金属设施和汇流母排都进行等电位连接，这样能够明显避免在发生雷击时屏蔽网格和其他设备机柜之间产生高电位差，从而有效保护其他设备机柜和金属设施。气象监测站机房当中所使用的所谓兆赫兹级信号电子系统，在等电位连接形式上应该选择M型，其他金属组件与接地系统组件之间不存在绝缘关系，连接时可采用6mm的多股铜线进行等电位连接，设备之间连接线长度控制在0.5m以下，然后将两根连接线安置在设备的对角位置上，这样即使在运行过程中，电路频率升高使得其中一根产生谐振，那么另一根还是接地的，同样能起到保护作用。
（二）SPD连接线设计改造
针对于SPD连接线过长的设计问题，技术人员可以选择凯文接线方法来进行SPD连接，如图2所示，从SPD接线端进行凯文接线，这样能够有效消除链接线上感抗产生的电压，从而能够有效减少设备上所承受的电压值，保证电子设备能够正常运行工作。在实际设计施工过程中，为了能够有效缩短接地连接线，技术人员可以将电源SPD安置在房屋立柱旁，安置位置大约是距离20cm，然后再从电源SPD接地端引出16mm的多股铜线进行连接，在立柱柱钢筋处引出扁钢，将铜线和螺丝直接固定在扁钢上，这样就能够缩短电源SPD的连接线长度，从而减少连接线上产生的电压。
图2 凯文接线法保护模型图
（三）设备屏蔽设计改造
针对于原来电子设备外壳屏蔽效果不佳的设计缺陷，技术人员可以从设备外壳不连续处上进行入手处理，包括外壳上的孔洞进行处理，在开孔口上加设透光导电层或是直接在孔口内设置屏蔽网，这样能够有效增强金属外壳的屏蔽效果，保护内部的电子设备。再者，为了满足操作方便的需求，技术人员在外部加设一个可翻掩铁丝网，这样能够形成完整法拉第笼将外壳和设备保护在其中。
结语：
高山气象综合监测站由于其地理环境比较特殊，在防雷方面的要求更高，所需要采取的防雷措施更加严格。气象监测站的技术人员在传统的防雷工程基础上应该深入进行分析当前工程存在的技术缺陷和问题，从防雷工程设计上对其进行整改，以便有效提升气象监测站的防雷功能，保护气象监测站中的设备和线路不被雷击所损坏。
参考文献：
[1]李志江，王伟，王华.沈阳新一代天气雷达站防雷工程设计与实践[J].建筑电气，2009（01）
[2]季芬琴，陈霞芳，蔡河章.浅谈某无线电监测站雷电防护及监测预警建设[J].无线互联科技，2014（03）
[3]梁景峰.高山广播电视发射台防雷技术的研究与探讨[J].中国科技信息，2014（09）
[4]闫旭东，姚天明.关于广播电视高山台站防雷减灾措施与应用技术实践[J].电子世界，2012（03）
[5]孙贵文，李少伯.试论广播电视高山台站的雷电损害成因和防雷措施[J].甘肃科技，2013（17）
[6]高登银，刘志忠，龙正强.高山转播台防雷避雷的技术改造[J].广播电视信息（下半月刊），2008（11）
[7]吴跃，张怀珠.移动通信基站防雷整改的设计与施工[J].吉林气象，2010（03）
论文作者:袁杰燕,吴伟娣
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/6
标签：防雷论文; 监测站论文; 气象论文; 设备论文; 屏蔽论文; 高山论文; 电压论文; 《基层建设》2016年6期论文;