刘赛 次仁白玛
西藏自治区气象灾害防御技术中心 西藏 拉萨 850000
摘要：自动气象站的建立，能够对天气进行准确预测。但由于安装位置与自身的构造问题，在实际运行中很容易遭受到雷击，进而损坏自动气象站的相关设备，严重影响着地面气象观测工作的顺利开展。基于此，本文重点对自动气象站雷电防护措施进行分析。
关键词：自动气象站；雷电防护；措施
引言
自动气象站属于固定式地面自动观测站，主要有气象传感器、控制处理器、数据采集器等组成，可以对降水量、温湿度、风向风速、气压、地温等气象要素进行连续监测，通过自动采集、分析后生成气象要素数据，并及时上传。西藏位于我国西南部，西藏的气候，由于地形、地貌和大气环流的影响，独特而且复杂多样。气候总体上具有西北严寒干燥，东南温暖湿润的特点。自西藏地区在全境内推广使用自动气象站以来，使得气象数据网格采集密度得到了很大程度的提升，增强了西藏地区气象观测数据的准确性和及时性水平，获得了显著的经济效益和社会效益。雷电是一种破坏力极大的自然现象，其产生的电压高达数百万伏，瞬间电流则达到数十万安培。全世界每年因雷电灾害造成的损失巨大，因此雷电灾害已经成为联合国公布的十种最严重的自然灾害之一。由于西藏属于雷电高发区，再加上自动气象站是由大量的弱电子设备和计算机组成，很容易遭受雷击，进而造成自动气象站数据采集器失败、传输失真、系统瘫痪等现象，严重阻碍了地面气象观测工作的顺利开展。因此，做好自动气象站雷电防护具有十分重要的现实意义。
1、自动气象站的雷电侵入途径
1.1直接雷击
雷电直接击中在建筑物或电子设备上称之为直击雷。直击雷有较强的破坏力，一旦直击雷击中自动气象站内的观测仪器设备时，会在瞬间产生巨大的电压，形成火花放电，进而转化为热能和机械能，将会使气象站内的部分设备或全部电路设备出现不同程度的损坏，最终造成观测数据信息丢失，对气象数据的正常采集以及上传工作都会造成严重影响。
1.2雷电电磁感应
若自动气象站被雷电击中放电，短时间内会在台站四周产生巨大的变化电磁场，处于该电磁场中的导体将会感应出巨大的电动势。若导体与自动气象站观测仪器设备相连，巨大的电动势将会以导体为媒介进入到观测仪器设备上，进而导致台站设备受到不同程度的损坏。
1.3雷电波侵入
雷电击中导体后，会有巨大的电压波和电流波出现，从雷击点向导体两端进行传播。若自动气象站相关设备未被雷电直接击中，而击中了同自动气象站相连的电源线、信号线等导体时，将会借助于耦合的方式将雷电波引入到自动气象站观测仪器设备上，进而损坏观测仪器设备，不利于地面气象观测工作的正常开展。
1.4地电位反击
若自动气象站内的地网同标准要求不相符，使得接地电阻值超过规定值，导致雷电流不能迅速泄放进入大地。出现雷击时，在地极周围会有大量的电荷堆积，使得电位不断向上浮动，进而形成强大的电压，该电压会通过接地线反击到设备上，造成自动气象站设备受损。
2、自动气象站雷电防护措施
2.1直击雷防护
直击雷防护是整个自动气象站防护系统中的关键，良好性能可以增强自动气象站在雷雨天气下的正常运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据《建筑物防雷设计规范》以及《气象台（站）防雷技术规范》中的规定，做好直击雷防护十分重要。通常情况下，接闪器、接闪杆以及立柱钢筋等共同组成了一个有效的直击雷防护装置，钢筋的作用是接地，在雷电天气出现的过程中，借助于直击雷防护装置会将雷电流迅速泄放进入大地，避免或者降低雷电流造成的危害。台站内安装的风向传感器与地面的距离大都超过10m，很容易遭受到雷电的侵袭，因此需要与接闪杆一起使用。将防雷装置架设在风向杆上，可以结合螺母使用起到加固针体的作用，沿着风杆的方向在接闪杆的最下端引出一根导线并进行接地操作，并将其在地网中心与其他接地线进行汇合，在安装接闪杆时，为了确保传感器在其的保护范围内，时刻注意接闪杆与传感器间的高度差，为了避免接闪杆下端导线出现腐蚀，应在导线外部增加一层铜包钢材料。
2.2雷电感应和雷电波入侵的防护
2.2.1信号线路防雷
若自动气象站选用光纤通信，在进入值班室或观测场地之前，应将光纤外金属保护层和金属加强芯进行接地处理；若选用其它通信线缆，应优先选用金属屏蔽层线缆；若埋地引入存在困难，在引入业务楼或观测场之前，将线缆穿钢管埋地或沿着电缆沟敷设，并在线缆和架空线连接处安装SPD，将SPD、钢管两端、拉线等同接地装置相连。若观测场同业务楼距离较近，应将线缆从地下电缆沟敷设或直接穿钢管埋地敷设，并安装SPD，随后分别将SPD、线缆金属护层、钢管两端分别与接地装置连接。
2.2.2供电线路防雷措施
对于进入到业务楼总配电柜的低压供电线路，若选用铠装电缆埋地引入存在困难，应在引入之前选用铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地；将电涌保护器安装在电缆和架空线连接处，同时将电涌保护器、电缆金属外皮、钢管两端等同接地装置连接起来；若引入时选用的架空方式，应在业务楼配电柜处安装电涌保护器，并将靠近业务楼两基电杆的金属横担进行接地。从值班室引导观测场的低压线路应采用铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，若值班室同观测场之间的距离较远，应将电涌保护器安装在引出处和引入处合适的位置，并将电涌保护器、电缆金属外皮或钢管两端同接地装置连接起来。
2.2.3数据线路的防护
禁止对数据线路进行架空敷设，应穿PVC管后埋地引入；为了方便后期维护，每间隔10m应在线管及其拐弯处设置规格为400mm×400mm的电缆井，PVC管设置在距离电缆井1/2的高度上，井口加盖，避免鼠虫、雨水的侵入。将观测场内的数据线敷设在电缆沟的PVC管内。PVC管架空在电缆沟内横担上，每间隔10m的距离进行一次接地。
2.3接地系统
防雷的基础是接地，接地主要包括有保护性接地和功能性接地两种。为了增强自动气象站的接地性能，应保证接地连线坚固、地网可靠、泄流通畅。接地网设计时应保证材料规格、地网面积、土壤电阻率同规范要求相符。自动气象站的接地宜选用共同地网，单点接地方式，接地电阻值在4Ω左右；若接地电阻值高于4Ω，可以通过改变土壤结构、增加地桩、采用降阻剂等方式降低电阻值，确保接地电阻值同规定要求相符。对于新建地网，可以选用规格不小于50mm×50 mm×5 mm 的镀锌角钢作垂直接地体，用不小于 40 mm×4 mm 的镀锌扁钢做水平环形地网，埋设深度应在1m以上。
3、结论
综上所述，自动气象站雷电防护涵盖了各个领域，属于综合性较强的技术，不仅需要技术人员考虑直击雷防护，还要综合考虑感应雷等防护。在自动气象站雷电防护中，应对当地的地理环境进行严格勘察，熟练掌握自动气象站各组成部分的技术参数，并选用科学有效的防护措施，降低雷电对其的影响，确保自动气象站可以正常运行。
参考文献
[1]王芳,席云亮.新型自动气象站综合防雷技术探讨[J].农业与技术,2017,37(18).
[2]李荣迪,潘田凤.新型自动气象站防雷设计探讨[J].农业与技术,2015,35(20).
[3]王南玉,薛玲英,董利平.自动气象站雷击及防雷措施[J].时代农技,2016,43(3).
作者简介
刘赛（1992-），男，藏族，甘肃省庆阳市宁县人，本科，助工，从事雷电防御工作。
论文作者:刘赛,次仁白玛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/13
标签：雷电论文; 自动气象站论文; 防护论文; 气象论文; 防雷论文; 直击论文; 电缆论文; 《防护工程》2018年第18期论文;