山西省柳林縣氣象站綜合防雷設計

王國斌

摘 要：氣象站的設備大多為精密的弱電子，它們抵御雷擊、電磁脈沖的能力較差，并且氣象站大多建在空曠處或山頂，遭遇雷擊的概率較大，因此，氣象站的防雷保護工作是非常重要的。通過對柳林縣氣象站現有的防雷設施進行改造和完善，提高了氣象站防御雷電的能力，確保氣象設備可以安全運行，并準確采集氣象數據。

關鍵詞：氣象站；弱電子；綜合防雷；設計

中圖分類號：TU895 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0143-02

1 雷電概述及危害

雷電是伴隨有閃電和雷鳴的一種恐怖而雄偉、壯觀的自然現象，它是在積雨云強烈發展的階段，當云層之間、云地之間、云與空氣之間的電位差達到一定程度時的放電現象。雷電災害被聯合國有關部門列為“最嚴重的十種自然災害之一”，被中國國防電工委員會稱為“電子化時代的一大公害”。雷電可引發建筑物火災、森林火災和航空航天事故，還會對電業、鐵路、通訊等行業造成一定程度的破壞。據粗略統計，我國每年因雷電事故造成的經濟損失高達上百億元人民幣，每年因雷擊造成的人員傷亡達數千人之多。

2 柳林縣氣象站綜合防雷改造方案

2.1 地理位置

柳林縣位于山西省中部西緣，呂梁山西麓，黃河東岸，黃土堆積豐腴，屬黃土丘陵溝壑區。柳林縣氣象站地處柳林縣西北部的薛家灣鄉賀昌大隊獅子峪山頂，觀測場海拔860.1 m，屬國家一般站。該觀測站有8間辦公室，建筑面積242 m2。

2.2 雷擊歷史

2013-07-17T17：00，氣象站遭到強感應雷擊，雷電流沿電源線路和信號線路侵入機房內，致使正在工作中的數據采集器、交換機、電腦、電話等多種設備被擊壞、損毀，并導致通訊系統中斷，無法正常采集氣象數據，業務工作癱瘓達多達6 h。

2.3 雷暴日數及原有防雷措施

根據氣象資料統計和柳林縣近10年的雷暴日數（2004—2013年），計算得出柳林縣的平均雷暴日數為21.4 d/a。依據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB 50343—2012）中對雷暴日等級劃分的規定，柳林縣氣象站所處地區屬多雷區。另外，由于該氣象站所處海拔位置較高，周圍無較高的建筑物或山體對其進行防雷保護，且氣象站內有大量的精密弱電子設備，所以，遭受雷擊的概率很大。同時，雷災會損壞氣象設備，直接影響氣象數據的采集和傳輸，而氣象數據采集的連續性和準確性又會直接影響到后續服務產品的質量，因此，氣象站的防雷保護工作必須要全面、有效。

經過對現場的實地勘察，柳林縣氣象站的雷電防護情況為：觀測場內無直擊雷防護措施；辦公區長30 m，寬10 m，高3 m，屋頂雖然有接閃針對衛星接收天線進行防直擊雷保護，但是，因為年久失修并且常年日曬雨淋，腐蝕情況比較嚴重。另外，屋面缺少直擊雷防護措施；進入辦公區內的電源線路裝有一級電源避雷器，信號線路分別為1路電話線路、2路天饋線路、4路普通網線，但未安裝信號避雷器；機房設備無等電位連接措施，監控設備與輔助人工地網連接時，導線因為時間過長而接觸不良，致使接地阻值過大等。這些問題的出現使氣象站存在嚴重的防雷安全隱患，亟需進行整改和修復。

2.4 防雷等級劃分

《自動氣象站場室防雷技術規范》（QX 30—2004）中對自動氣象站進行了防雷等級劃分，根據安裝自動氣象站的臺站性質，發生雷擊事故的可能性、后果和雷暴日數，將自動氣象站場室的雷電防護等級分為三級。其中，地處平均雷暴日大于（含）80 d/a的一般氣象站，將其劃分為一級；地處平均雷暴日大于（含）40 d/a且小于80 d/a的一般氣象站，將其劃分為二級；其余的一般氣象站，將其防雷等級設為三級。柳林縣氣象站屬于地處平均雷暴日數21.4 d/a的國家一般氣象站，依據此規定，將柳林縣氣象站的防雷等級設為三級。

2.5 綜合防雷設計

2.5.1 觀測場的防直擊雷保護

根據《自動氣象站場室防雷技術規范》中的要求，觀測場內的所有觀測設備均應處于LPZ0B區內（LPZOB區又被稱為直擊雷防護區，該區內的各類物體處在外部防雷裝置保護范圍內，一般不會遭到大于所選滾球半徑對應的雷電流直接雷擊）。當采用風向桿作為接閃針的支撐體，且尚有部分設備不在LPZ0B區內時，宜采用獨立接閃針進行防雷保護。

2.5.2 辦公區的防雷保護措施

經測試，辦公區的人工接地網阻值小于4 Ω，符合規范要求。采用φ10 mm鍍鋅圓鋼在辦公樓頂敷設1圈接閃帶，用以防止直擊雷侵襲辦公區。由于受地形條件的限制，無法在樓的對角處分別引2處引下線，所以，應在樓頂東北角和東南角兩處分別鋪設引下線，并與人工接地網可靠焊接，在焊接處進行熱鍍鋅。在距離樓頂的衛星接收天線2 m處放置1根3 m高的加強型接閃針，單只接閃針保護范圍的計算衛星接收天線在接閃針的保護覆蓋范圍之內，接閃針與樓頂的接閃帶通過熱鍍鋅圓鋼進行等電位連接。另外，針對網絡系統的防雷情況，從可能引雷的3種途徑，即電源線路、網絡線路、通訊線路來進行防雷保護，做到設備對直擊雷、感應雷和線路操作過電壓的全面防護。

3 結束語

柳林縣氣象站經過全面的防雷改造工程施工后，每年還應定期對防雷設施進行檢查、檢測，如果發現問題，必須及時處理，這樣才能保證氣象設備的防雷保護，進而提高信息系統的雷電防御能力，確保氣象站的運行安全和觀測資料的完備。

參考文獻

[1]梅衛群，江燕如.建筑防雷工程與設計[M].北京：氣象出版社，2008.

[2]山西省氣象局.基層氣象臺站簡史[M].北京：氣象出版社，2010.

[3]中國機械工業聯合會.GB 50057—2010 建筑物防雷設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2011.

〔編輯：白潔〕