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摘要：自动气象站作为地基观测系统的重要组成部分，是用来弥补空间区域中气象探测数据空白的重要手段。然而雷电对自动气象站有着极大的威胁，影响着自动气象站的正常工作，甚至会对自动气象站造成严重破坏。因此，要保护自动气象站免受雷电干扰，研究新型雷电防护技术就变得很有必要。本文简单介绍自动气象站遭雷击的原因以及雷电防护技术的重要性，并探究新型雷电防护技术。
关键词：自动气象站；雷电防护；技术
自动气象站作为新型的气象观测设备，具备自动观测并生成信息报告，通过网络定时发往观测基站的功能。建设自动气象站多是对某一地区范围进行气象观测，从而准确获取该区域气象观测数据。由于自动气象站是人为值守，一旦出现问题，尤其是雷电危害问题，很容易导致其损毁而无法正常运作。因此对自动气象站进行雷电防护很有必要。
一、自动气象站遭雷击的原因
一般来说，自动气象站可以按照其和基站间的距离长短分为近观测基站和远观测基站两种。对于近观测基站的自动气象站而言，其通常会在观测基站的防雷系统上基础上进行改建，从而形成一套相对独立而完善的防雷系统。但是自动气象站本身多由电子弱电设备组成，其防雷系统设备的耐压能力远不如观测基站的防雷系统设备，因此其对于雷电的防护效果远远达不到观测基站那样的强度。再加上自动气象站的雷电防护系统相较观测基站的雷电防护系统而言要简陋的多，不够完善的雷电防护系统让自动气象站容易遭受雷击。而那些远观测基站的自动气象站，一般都是设立在建筑楼顶甚至是荒郊野外等易遭雷击的地方，由于环境条件使然，其防雷措施更加简单，通常只有一根避雷针，更别谈对雷击电磁脉冲等进行防护了。
二、雷电防护技术的重要性
在自动气象站工作过程中，雷电会对其造成巨大危害。雷电对自动气象站的危害可以简单分为直击雷、感应雷、雷电磁脉冲辐射、雷电波侵入和雷电过电压侵入几种形式，其中感应雷破坏和雷电磁脉冲辐射对自动气象站造成的危害最为巨大。直击雷破坏是雷电直接击中自动气象站造成设备毁坏。而感应雷破坏又分为静电感应雷和电磁感应雷两种，能产生强大的感应电流或交变磁场，对自动气象站设备产生破坏。雷电磁脉冲辐射以电磁波的形式耦合到自动气象站设备上，造成设备元件严重损坏。雷电波侵入则会产生高压冲击波，从而引入高电流使自动气象站电子设备失效。至于雷电过电压侵入，则是会产生过电压并侵入到自动气象站设备内部，使设备电压过高并产生损毁。由此可见，雷电对自动气象站的危害深远而巨大，从各个方面威胁着自动气象站的安全。雷电防护技术能针对不同的雷电危害类型，对自动气象站做出适当的保护，使得气象观测工作能正常、有序进行。
三、新型自动气象站雷电防护技术研究
（一）直击雷防护技术
直击雷是雷电危害中较为常见的一种，因为许多自动气象站建立在建筑物顶或者荒郊野岭等易遭雷击的地方，难免会受到直击雷的影响。一般在防护直击雷破坏时，都会在自动气象站安装接闪装置，其中最常见的就是接闪杆，即人们俗称的避雷针。避雷针的安装可以分为连接时接闪杆和独立式接闪杆两种，前者直接连接在自动气象站设备上，引导直击雷并免使自动气象站设备遭到损毁。而独立式接闪杆则是设立在自动气象站的附近，距离不能超过其保护半径，否则就无法起到保护作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆接闪杆之所以能防护直击雷破坏，原理在于其能够把直击雷引到自己身上，再通过引线和地下装置把雷电引入地下，从而能起到保护自动气象站的作用。除开接闪杆外，常见的接闪装置还有界山带、接闪线、接闪网等。
（二）静电感应雷防护技术
静电感应雷防护技术主要是通过对电源进线进行防护来完成的。静电感应是是因为带电积云在接近地面的时候，由于带有大量电荷，从而会在自动气象设备近带电积云端感应出大量与带电积云相反的电荷，自然而然的自动气象设备的远带电积云端会产生大量和带点积云相同的电荷。因此，带电积云和自动气象设备、以及自动气象设备自身内部会产生极大的静电电压，从而极易引起电火花并发生电击、火灾乃至爆炸等情况。对静电感应雷进行防护，则主要是让电源进线能够把自动气象设备上强大的静电电压逐步分级减弱，最终达到泄放强大电静电感应雷能量的目的。所以静电感应雷防护技术的重心就在于通过在电源进线上安装多级电涌，让静电电流在传递的过程中不断被泄放减小，并最终被引入大地。在这一过程中，需要计算静电感应雷的逐步缩减情况并进行适当分级泄放，每一级所采取的电源避雷器规格都需要满足泄放要求，否则可能达不到泄放目的并烧毁电源避雷器。
（三）电磁感应雷防护技术
电磁感应雷实际上是雷电在放电时，巨大的电流冲击感应产生强大的磁场而引起的，即电磁感应原理。根据麦克斯韦电磁原理，电磁感应雷是因为电场变化引起的磁场变化，同时它会引起自动气象站的电子设备和元件发生电场变化，并造成干扰和破坏。因此，电磁感应雷防护技术的重点在于减弱该过程中的电磁感应现象，从而减小电磁感应雷对电子设备及元件的影响，该技术最常见的实施方式在于对信号进线进行防护。在信号进线的高压端安装防雷装置进行过电压防护，避免磁场变化造成巨大电场变化所引起的高压电流大量涌入相关设备，并造成设备失灵。对于电源系统，应当使用电涌保护器防护电磁感应，并使用金属线对金属管道等连接点进行跨接。在选用电涌保护器时，需要参考信号传输线所连接设备的电压、功率、频带宽度等参数来进行确定，才能使其发挥正常的功用。
（四）接地网防护技术
接地网是直接和大地接触的金属导体，具有接地可靠、接地电阻小的特点，能有效传递并泄放电击能量，从而保护自动气象站的安全。现在的接地网防护技术可以分为独立接闪杆的接地网和自动气象站接地网两种，前者是因为独立接闪杆独立于自动气象站的观测场围栏之外，所以需要建设相应的接地网。自动气象站的接地网和独立接闪杆的接地网最好能够共用，这样既能免受地形和区域面积的影响，又能充分结合两接地网系统，使其性能可以得到更好的发挥。并且共用接地网系统能够减少地网和地网、地网和设备之间的电位差，可以大幅度降低电位反击的发生概率。
结束语：
新型自动气象站的雷电防护技术是气象观测行业发展下必须面对并发展的重要技术，其对于解决自动气象站的雷电危害问题有着重要的作用。雷电对自动气象站的危害情况复杂而多样化，因此在研究新型自动气象站雷电防护技术时，需要综合考虑雷电的危害类型，并结合不同危害类型完善防护技术，保障新型自动气象站能正常运行。
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第一作者简介：黄云（1971年8月-），男，汉族，广西壮族自治区蒙山县人， 大学本科，助理工程师，从事气象防雷服务工作。
论文作者:黄,云,李伟明
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/25
标签：雷电论文; 自动气象站论文; 防护论文; 设备论文; 技术论文; 基站论文; 电磁感应论文; 《防护工程》2017年第26期论文;