自動氣象站場室防雷技術(shù)的設(shè)計要求

張益瑞

摘 要：隨著我國計算機(jī)技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)的普及，現(xiàn)代氣象的檢測手段也在不斷進(jìn)步，很多基層的氣象站都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動化。為了加強(qiáng)氣象自動站的防雷技術(shù)，筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，對雷電襲擊的方式進(jìn)行了概括，然后對自動氣象站場室的防雷問題進(jìn)行了總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上對如何進(jìn)行防雷設(shè)計提出了相應(yīng)的要求。

關(guān)鍵詞：自動氣象站場室 防雷技術(shù) 設(shè)計要求

中圖分類號：P44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0038-01

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國自動氣象站的建設(shè)已經(jīng)普及，實(shí)現(xiàn)了氣象數(shù)據(jù)的自動采集和計算機(jī)處理，然后利用其中的各種氣象因素在傳感器中輸出電量的不同，將這些不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，對未來的天氣狀況進(jìn)行預(yù)測。所以天氣預(yù)報的數(shù)據(jù)來源于自動氣象站，并對預(yù)報數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性起著決定性的影響，具有非常重要的作用。再加上自動氣象站屬于微電子系統(tǒng)的范疇，大多位于比較偏遠(yuǎn)的郊區(qū)，很多傳感器都位于雷區(qū)，所以防雷工作對于維護(hù)自動氣象站的正常運(yùn)行具有非常重要的作用。故筆者認(rèn)為對自動氣象站場室的防雷技術(shù)提出設(shè)計要求是必要的，并在下文中進(jìn)行具體探討。

1 概述

一般情況下，高位雷電侵入自動氣象站是通過兩種途徑完成的。第一種就是直擊雷將架空的線纜直接擊中，利用導(dǎo)線，它就會采用電波的方式進(jìn)入到室內(nèi)；另外一種就是電磁或者靜電感應(yīng)利用過電壓的方式，通過線纜被引入室內(nèi)。

當(dāng)雷電進(jìn)入自動氣象站之后會造成非常嚴(yán)重的后果，最典型的就是導(dǎo)致各種儀器和設(shè)備遭到雷電的破壞。而且損害的程度會由于原因不同而有所差異。大多數(shù)情況下，雷電導(dǎo)致設(shè)備損壞的具體原因如下：（1）強(qiáng)加熱效應(yīng)和電動力作用；（2）靜電或者電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的火花；（3）閃電或者靜電釋放中的電位瞬間變化；（4）接地技術(shù)和等電位操作不當(dāng)；（5）電位的瞬時升高。

2 自動氣象站場室防雷技術(shù)設(shè)計的原則

第一，從實(shí)際情況出發(fā)的原則。在進(jìn)行風(fēng)雷設(shè)計時，一定要對當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境、地質(zhì)條件、氣候環(huán)境和雷電情況進(jìn)行充分調(diào)研，將當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和自動氣象站的特點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，全面做好雷電防護(hù)工作。第二，同步原則。防雷技術(shù)的設(shè)計和施工應(yīng)該和場室的建設(shè)或改造進(jìn)度保持一致。第三，遵守法律法規(guī)的原則。直擊雷和雷擊電磁防護(hù)的設(shè)計都應(yīng)該遵守相應(yīng)的設(shè)計規(guī)則進(jìn)行。第四，綜合防護(hù)原則。在進(jìn)行自動化氣象站場室的防雷設(shè)計時，可以采用多種方法，例如接閃、分流、等電位連接等做好綜合防護(hù)工作。第五，防雷裝置應(yīng)該符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定。

3 自動氣象站場室的防雷設(shè)計要求

3.1 做好直擊雷的防護(hù)工作

由于風(fēng)傳感器必須設(shè)置在10 m高的風(fēng)桿上，所以要在傳感器的頂部安裝避雷針。安裝避雷針時要和風(fēng)向傳感器保持足夠遠(yuǎn)的距離，并且它的高度需要將風(fēng)傳感器囊括在安全范圍之內(nèi)，具體的奇偶算可以按照滾球法進(jìn)行計算。

3.2 做好跨步電壓和接觸電壓的防護(hù)工作

跨步電壓在地面上的距離應(yīng)該相隔80 cm，這是保護(hù)觀測場內(nèi)觀測人員安全的重要措施。這是因為場內(nèi)風(fēng)桿裝置上的避雷針和場外獨(dú)立避雷針具有引雷作用，若觀測人員和相距80 cm處的金屬物件發(fā)生接觸時，手和腳之間的電壓（接觸電壓）就有可能存在一定的危險性。

當(dāng)閃電的電流泄入地表，并發(fā)生流動時，地內(nèi)的電阻也會產(chǎn)生一定的電位差。當(dāng)雷的電流為正時，一般閃電接入地面的電位最高，遠(yuǎn)處電位最低的地方電流幾乎為零，也就是零電位。在這種情況下，如果人的雙腳分開站立，那么兩腳之間的電位差（跨步電壓）也會導(dǎo)致危險的發(fā)生。為了降低跨步電壓的危險性，在預(yù)防直擊雷的接地部位應(yīng)該和出入口的位置相隔3 m以上。

3.3 制作接地網(wǎng)

接地是分流和瀉放直擊雷和雷電電磁干擾能量的最有效的手段之一，也是電位均衡補(bǔ)償系統(tǒng)基礎(chǔ)。目的是使雷電流通過低阻抗接地系統(tǒng)向大地泄放，從而保護(hù)建筑物、人員和設(shè)備的安全。這是防雷措施中必不可少的一項措施，而且接地的效果會直接影響整個防雷體系的防護(hù)效果。通常情況下，會采用垂直接地和水平接地的方式進(jìn)行接地處理。在自動氣象站的防雷設(shè)計中，接地地網(wǎng)的電阻范圍可以適當(dāng)拓寬，但是必須采用多種環(huán)形的接地體進(jìn)行接地處理，并使用多根支線進(jìn)行延伸性的接地處理。這里需要注意的就是延伸接地的長度要大于接地網(wǎng)的有效長度。除了這種方法之外，還可以利用土壤交換的方法進(jìn)行接地處理。具體的操作就是在接地體周圍的土壤中加入煤渣、木炭等物質(zhì)來降低土壤的電阻率。

4 結(jié)語

綜上所述，自動氣象站場室的防雷設(shè)計具體重要意義，在設(shè)計時應(yīng)該采用綜合防雷的方法。筆者從四個方面具體介紹了場室的防雷設(shè)計要求，希望能為大家提供參考意見。

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