淺析氣象觀測場防雷中的問題和解決方法

施亮

摘 要：地面氣象觀測場由于其所處的地理位置和環境，極易遭受雷擊。雖然已有相關防雷技術規范的出臺，但由于規范的滯后及其他客觀原因，觀測場的防雷措施未能及時、有效地進行完善。觀測場儀器設備遭雷擊事故屢有發生，嚴重影響了氣象觀測業務的發展。該文對觀測場防雷措施中存在的問題進行了分析，并提出了整改意見。

關鍵詞：氣象觀測場 ?防雷措施 ?解決方法 ?氣象觀測業務

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0072-02

隨著科學技術的飛速發展，氣象觀測工作已逐漸步入自動化的軌道。然而隨之裝備的大量自動化觀測儀器都包含非常敏感的器件，抵御強電流的能力非常脆弱，近年來，各地相繼發生多起觀測場雷擊事故，使業務工作受到很大影響。防雷措施是否有效合理，直接影響到儀器設備的正常運行和地面觀測業務的健康發展。因此，非常有必要對氣象觀測場目前的防雷工作進行探討。

1 氣象觀測場防雷現狀

目前市、縣氣象觀測場及其氣象探測裝備大都已采取了防直擊雷、雷電波侵入、感應雷等措施，但是這些措施各自獨立，沒有遵循系統防護的理念。此外，以往的防雷施工不規范，工藝粗糙，這些都給防雷工作留下了隱患。

2 氣象觀測場防雷存在的主要問題

2.1 防雷設施未能滿足目前防雷規范的要求

目前，大部分觀測場仍重點建設外部防雷設施，許多地方只注意防直擊雷和簡單地安裝SPD（浪涌保護器，下同），或雖然采取了一定的內部防雷措施，但是沒有綜合防雷的理念，如對屏蔽，合理布線都沒有足夠地重視，無法滿足現行防雷規范的各項要求。發生雷擊事故后只從防直擊雷的接地電阻上找原因，導致問題長期得不到解決。

2.2 觀測場的客觀環境很難適應防雷規范的要求

關于氣象臺（站）的防雷，參見《氣象臺（站）防雷技術規范QX4-2000》的規定：

（1）氣象臺（站）的防雷應采用接閃、分流、屏蔽、等電位連接、共用接地系統、合理布線、電涌保護、隔離等措施進行綜合防護;

（2）氣象臺（站）應采用共用接地系統。然而觀測場具有其特殊性。首先，觀測場一般處于山上或者比較空曠的地方，與周圍障礙物都保持一定的距離，容易遭受雷擊。

其次由于觀測場所處地理環境的影響，特別是山上土壤電阻率通常比較大，受雷擊時，電流不能迅速導入地表。此外，觀測場與值班室大多不屬于同一地網，兩者之一遭受雷擊時，其接地網將產生一定的電位差，雷電流通過埋地的電纜連接線侵入到另一方，導致儀器或者電腦的損壞。

此外，一般觀測場的風向風速桿高度在10～12 m，處于觀測場最高處，因而通常在風向桿的頂端安裝接閃桿作為接閃裝置。由于目前自動化儀器的普及使觀測場內線路越來越多，尤其是當采集器安裝在風桿下的機箱內時，很難保證風向桿的引下線與線路之間的距離能夠滿足《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）中的間隔距離要求。按照二類設計標準即Sa3≥0.06kclx（Sa3：空氣中間隔距離;kc：分流系數;lx：引下線計算點到連接點的長度，連接點即金屬物或電氣電子系統線路與防雷裝置之間直接或通過電涌保護器相連之點），此處為單根引下線，即kc=1，設lx=12 m，則Sa3最小為0.72 m。因此當風桿上的接閃桿接閃時，雷電流可能會擊穿周圍的空氣對穿入機箱的線路產生反擊，從而破壞采集器。

2.3 電源、信號線路防雷存在隱患

2.3.1 電源SPD安裝不當

由于當前的SPD都是后加裝的，安裝上存在一定的問題，如兩端接線過長、接線與端子接觸不良、接地線接地不良等，導致SPD兩端電壓降變大從而破壞設備。此外，由于沒有遵循綜合防雷的理念，往往在SPD配合上沒有采取任何措施，認為只要安裝SPD就沒問題了。

2.3.2 信號線路的防雷產品不配套

目前，防雷產品已比較成熟，SPD對設備的防護有一定的功效，但是觀測儀器的信號線并沒有配套的防雷產品，自動站數據采集器遭到雷擊破壞的情況也很多見，尤其是如今自動氣象站的大范圍普及和使用，僅靠風桿上接閃桿和電源SPD的防護是不夠的。

3 防雷存在問題的解決方法

3.1 完善相應的綜合防雷措施

在原有防直擊雷的基礎上，進一步完善內部防雷相應措施，做到規范施工，合理布線，對原有的不符合規范要求的設置進行整改。

3.2 完善觀測場等電位連接以及聯合接地

聯合接地包括觀測場和值班室在內的建筑物的接地，接地體可以設在周圍2（為觀測場土壤電阻率）范圍內電阻率較小的土壤內，并用引線連接至觀測場和值班室整個接地網。設置M型等電位連接網后，將所有儀器的外殼和設備以及線路的屏蔽網等均連接到等電位連接網上，以減少彼此之間的電位差，達到防護的目的。

3.3 合理配合安裝SPD，綜合布線防護信號線路

除了在LPZ0和LPZ1區安裝SPD外，在LPZ1與LPZ2區及后續防雷區的分界面都應該配合地安裝復合型SPD（如圖2）。在綜合布線上，首先電纜線都穿金屬管做好屏蔽并兩端接地，強電和弱電線纜必須分開穿管。其次，線纜的布線與建筑物的引下線必須要保持一定的距離，按照現行防雷設計規范，做到管線間、與引下線間的最小距離符合要求。

4 結語

隨著地面觀測全自動化的發展，對地面觀測場防雷措施進行改進的必要性日益顯現。當然，防雷工作是一項系統而復雜的工程，存在很多亟待解決的問題。因此，為保證觀測業務又好又快地發展，必須對氣象觀測場的防雷問題采取足夠的重視，并在此基礎上完善科學防雷安全制度，才能從根本上減少雷擊事故的發生。

參考文獻

[1] 建筑物防雷設計規范GB50057- 2010[S].北京：中國計劃出版社.

[2] 自動氣象站場室防雷技術規范QX30-2004[S].

[3] 氣象臺（站）防雷技術規范QX4-2000[S].

[4] 建筑物電子信息系統防雷技術規范（GB 50343-2012）[S].endprint

摘 要：地面氣象觀測場由于其所處的地理位置和環境，極易遭受雷擊。雖然已有相關防雷技術規范的出臺，但由于規范的滯后及其他客觀原因，觀測場的防雷措施未能及時、有效地進行完善。觀測場儀器設備遭雷擊事故屢有發生，嚴重影響了氣象觀測業務的發展。該文對觀測場防雷措施中存在的問題進行了分析，并提出了整改意見。

關鍵詞：氣象觀測場 ?防雷措施 ?解決方法 ?氣象觀測業務

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0072-02

隨著科學技術的飛速發展，氣象觀測工作已逐漸步入自動化的軌道。然而隨之裝備的大量自動化觀測儀器都包含非常敏感的器件，抵御強電流的能力非常脆弱，近年來，各地相繼發生多起觀測場雷擊事故，使業務工作受到很大影響。防雷措施是否有效合理，直接影響到儀器設備的正常運行和地面觀測業務的健康發展。因此，非常有必要對氣象觀測場目前的防雷工作進行探討。

1 氣象觀測場防雷現狀

目前市、縣氣象觀測場及其氣象探測裝備大都已采取了防直擊雷、雷電波侵入、感應雷等措施，但是這些措施各自獨立，沒有遵循系統防護的理念。此外，以往的防雷施工不規范，工藝粗糙，這些都給防雷工作留下了隱患。

2 氣象觀測場防雷存在的主要問題

2.1 防雷設施未能滿足目前防雷規范的要求

目前，大部分觀測場仍重點建設外部防雷設施，許多地方只注意防直擊雷和簡單地安裝SPD（浪涌保護器，下同），或雖然采取了一定的內部防雷措施，但是沒有綜合防雷的理念，如對屏蔽，合理布線都沒有足夠地重視，無法滿足現行防雷規范的各項要求。發生雷擊事故后只從防直擊雷的接地電阻上找原因，導致問題長期得不到解決。

2.2 觀測場的客觀環境很難適應防雷規范的要求

關于氣象臺（站）的防雷，參見《氣象臺（站）防雷技術規范QX4-2000》的規定：

（1）氣象臺（站）的防雷應采用接閃、分流、屏蔽、等電位連接、共用接地系統、合理布線、電涌保護、隔離等措施進行綜合防護;

（2）氣象臺（站）應采用共用接地系統。然而觀測場具有其特殊性。首先，觀測場一般處于山上或者比較空曠的地方，與周圍障礙物都保持一定的距離，容易遭受雷擊。

其次由于觀測場所處地理環境的影響，特別是山上土壤電阻率通常比較大，受雷擊時，電流不能迅速導入地表。此外，觀測場與值班室大多不屬于同一地網，兩者之一遭受雷擊時，其接地網將產生一定的電位差，雷電流通過埋地的電纜連接線侵入到另一方，導致儀器或者電腦的損壞。

此外，一般觀測場的風向風速桿高度在10～12 m，處于觀測場最高處，因而通常在風向桿的頂端安裝接閃桿作為接閃裝置。由于目前自動化儀器的普及使觀測場內線路越來越多，尤其是當采集器安裝在風桿下的機箱內時，很難保證風向桿的引下線與線路之間的距離能夠滿足《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）中的間隔距離要求。按照二類設計標準即Sa3≥0.06kclx（Sa3：空氣中間隔距離;kc：分流系數;lx：引下線計算點到連接點的長度，連接點即金屬物或電氣電子系統線路與防雷裝置之間直接或通過電涌保護器相連之點），此處為單根引下線，即kc=1，設lx=12 m，則Sa3最小為0.72 m。因此當風桿上的接閃桿接閃時，雷電流可能會擊穿周圍的空氣對穿入機箱的線路產生反擊，從而破壞采集器。

2.3 電源、信號線路防雷存在隱患

2.3.1 電源SPD安裝不當

由于當前的SPD都是后加裝的，安裝上存在一定的問題，如兩端接線過長、接線與端子接觸不良、接地線接地不良等，導致SPD兩端電壓降變大從而破壞設備。此外，由于沒有遵循綜合防雷的理念，往往在SPD配合上沒有采取任何措施，認為只要安裝SPD就沒問題了。

2.3.2 信號線路的防雷產品不配套

目前，防雷產品已比較成熟，SPD對設備的防護有一定的功效，但是觀測儀器的信號線并沒有配套的防雷產品，自動站數據采集器遭到雷擊破壞的情況也很多見，尤其是如今自動氣象站的大范圍普及和使用，僅靠風桿上接閃桿和電源SPD的防護是不夠的。

3 防雷存在問題的解決方法

3.1 完善相應的綜合防雷措施

在原有防直擊雷的基礎上，進一步完善內部防雷相應措施，做到規范施工，合理布線，對原有的不符合規范要求的設置進行整改。

3.2 完善觀測場等電位連接以及聯合接地

聯合接地包括觀測場和值班室在內的建筑物的接地，接地體可以設在周圍2（為觀測場土壤電阻率）范圍內電阻率較小的土壤內，并用引線連接至觀測場和值班室整個接地網。設置M型等電位連接網后，將所有儀器的外殼和設備以及線路的屏蔽網等均連接到等電位連接網上，以減少彼此之間的電位差，達到防護的目的。

3.3 合理配合安裝SPD，綜合布線防護信號線路

除了在LPZ0和LPZ1區安裝SPD外，在LPZ1與LPZ2區及后續防雷區的分界面都應該配合地安裝復合型SPD（如圖2）。在綜合布線上，首先電纜線都穿金屬管做好屏蔽并兩端接地，強電和弱電線纜必須分開穿管。其次，線纜的布線與建筑物的引下線必須要保持一定的距離，按照現行防雷設計規范，做到管線間、與引下線間的最小距離符合要求。

4 結語

隨著地面觀測全自動化的發展，對地面觀測場防雷措施進行改進的必要性日益顯現。當然，防雷工作是一項系統而復雜的工程，存在很多亟待解決的問題。因此，為保證觀測業務又好又快地發展，必須對氣象觀測場的防雷問題采取足夠的重視，并在此基礎上完善科學防雷安全制度，才能從根本上減少雷擊事故的發生。

參考文獻

[1] 建筑物防雷設計規范GB50057- 2010[S].北京：中國計劃出版社.

[2] 自動氣象站場室防雷技術規范QX30-2004[S].

[3] 氣象臺（站）防雷技術規范QX4-2000[S].

[4] 建筑物電子信息系統防雷技術規范（GB 50343-2012）[S].endprint

摘 要：地面氣象觀測場由于其所處的地理位置和環境，極易遭受雷擊。雖然已有相關防雷技術規范的出臺，但由于規范的滯后及其他客觀原因，觀測場的防雷措施未能及時、有效地進行完善。觀測場儀器設備遭雷擊事故屢有發生，嚴重影響了氣象觀測業務的發展。該文對觀測場防雷措施中存在的問題進行了分析，并提出了整改意見。

關鍵詞：氣象觀測場 ?防雷措施 ?解決方法 ?氣象觀測業務

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0072-02

隨著科學技術的飛速發展，氣象觀測工作已逐漸步入自動化的軌道。然而隨之裝備的大量自動化觀測儀器都包含非常敏感的器件，抵御強電流的能力非常脆弱，近年來，各地相繼發生多起觀測場雷擊事故，使業務工作受到很大影響。防雷措施是否有效合理，直接影響到儀器設備的正常運行和地面觀測業務的健康發展。因此，非常有必要對氣象觀測場目前的防雷工作進行探討。

1 氣象觀測場防雷現狀

目前市、縣氣象觀測場及其氣象探測裝備大都已采取了防直擊雷、雷電波侵入、感應雷等措施，但是這些措施各自獨立，沒有遵循系統防護的理念。此外，以往的防雷施工不規范，工藝粗糙，這些都給防雷工作留下了隱患。

2 氣象觀測場防雷存在的主要問題

2.1 防雷設施未能滿足目前防雷規范的要求

目前，大部分觀測場仍重點建設外部防雷設施，許多地方只注意防直擊雷和簡單地安裝SPD（浪涌保護器，下同），或雖然采取了一定的內部防雷措施，但是沒有綜合防雷的理念，如對屏蔽，合理布線都沒有足夠地重視，無法滿足現行防雷規范的各項要求。發生雷擊事故后只從防直擊雷的接地電阻上找原因，導致問題長期得不到解決。

2.2 觀測場的客觀環境很難適應防雷規范的要求

關于氣象臺（站）的防雷，參見《氣象臺（站）防雷技術規范QX4-2000》的規定：

（1）氣象臺（站）的防雷應采用接閃、分流、屏蔽、等電位連接、共用接地系統、合理布線、電涌保護、隔離等措施進行綜合防護;

（2）氣象臺（站）應采用共用接地系統。然而觀測場具有其特殊性。首先，觀測場一般處于山上或者比較空曠的地方，與周圍障礙物都保持一定的距離，容易遭受雷擊。

其次由于觀測場所處地理環境的影響，特別是山上土壤電阻率通常比較大，受雷擊時，電流不能迅速導入地表。此外，觀測場與值班室大多不屬于同一地網，兩者之一遭受雷擊時，其接地網將產生一定的電位差，雷電流通過埋地的電纜連接線侵入到另一方，導致儀器或者電腦的損壞。

此外，一般觀測場的風向風速桿高度在10～12 m，處于觀測場最高處，因而通常在風向桿的頂端安裝接閃桿作為接閃裝置。由于目前自動化儀器的普及使觀測場內線路越來越多，尤其是當采集器安裝在風桿下的機箱內時，很難保證風向桿的引下線與線路之間的距離能夠滿足《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）中的間隔距離要求。按照二類設計標準即Sa3≥0.06kclx（Sa3：空氣中間隔距離;kc：分流系數;lx：引下線計算點到連接點的長度，連接點即金屬物或電氣電子系統線路與防雷裝置之間直接或通過電涌保護器相連之點），此處為單根引下線，即kc=1，設lx=12 m，則Sa3最小為0.72 m。因此當風桿上的接閃桿接閃時，雷電流可能會擊穿周圍的空氣對穿入機箱的線路產生反擊，從而破壞采集器。

2.3 電源、信號線路防雷存在隱患

2.3.1 電源SPD安裝不當

由于當前的SPD都是后加裝的，安裝上存在一定的問題，如兩端接線過長、接線與端子接觸不良、接地線接地不良等，導致SPD兩端電壓降變大從而破壞設備。此外，由于沒有遵循綜合防雷的理念，往往在SPD配合上沒有采取任何措施，認為只要安裝SPD就沒問題了。

2.3.2 信號線路的防雷產品不配套

目前，防雷產品已比較成熟，SPD對設備的防護有一定的功效，但是觀測儀器的信號線并沒有配套的防雷產品，自動站數據采集器遭到雷擊破壞的情況也很多見，尤其是如今自動氣象站的大范圍普及和使用，僅靠風桿上接閃桿和電源SPD的防護是不夠的。

3 防雷存在問題的解決方法

3.1 完善相應的綜合防雷措施

在原有防直擊雷的基礎上，進一步完善內部防雷相應措施，做到規范施工，合理布線，對原有的不符合規范要求的設置進行整改。

3.2 完善觀測場等電位連接以及聯合接地

聯合接地包括觀測場和值班室在內的建筑物的接地，接地體可以設在周圍2（為觀測場土壤電阻率）范圍內電阻率較小的土壤內，并用引線連接至觀測場和值班室整個接地網。設置M型等電位連接網后，將所有儀器的外殼和設備以及線路的屏蔽網等均連接到等電位連接網上，以減少彼此之間的電位差，達到防護的目的。

3.3 合理配合安裝SPD，綜合布線防護信號線路

除了在LPZ0和LPZ1區安裝SPD外，在LPZ1與LPZ2區及后續防雷區的分界面都應該配合地安裝復合型SPD（如圖2）。在綜合布線上，首先電纜線都穿金屬管做好屏蔽并兩端接地，強電和弱電線纜必須分開穿管。其次，線纜的布線與建筑物的引下線必須要保持一定的距離，按照現行防雷設計規范，做到管線間、與引下線間的最小距離符合要求。

4 結語

隨著地面觀測全自動化的發展，對地面觀測場防雷措施進行改進的必要性日益顯現。當然，防雷工作是一項系統而復雜的工程，存在很多亟待解決的問題。因此，為保證觀測業務又好又快地發展，必須對氣象觀測場的防雷問題采取足夠的重視，并在此基礎上完善科學防雷安全制度，才能從根本上減少雷擊事故的發生。

參考文獻

[1] 建筑物防雷設計規范GB50057- 2010[S].北京：中國計劃出版社.

[2] 自動氣象站場室防雷技術規范QX30-2004[S].

[3] 氣象臺（站）防雷技術規范QX4-2000[S].

[4] 建筑物電子信息系統防雷技術規范（GB 50343-2012）[S].endprint