新型自動氣象站綜合防雷技術(shù)探討

王芳+席云亮

摘 要：本文探討了雷電入侵新型自動氣象站主要途徑，概況新型自動氣象站綜合防雷工程設(shè)計原則，探討自動氣象站綜合防雷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：新型自動氣象站；綜合防雷技術(shù)；探討

中圖分類號：P415.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170932216

1 雷電入侵自動氣象站途徑

1.1 直擊雷入侵

直擊雷侵入新型自動氣象站，并擊中觀測設(shè)備，會使得自動站部分設(shè)備或所有電子信息設(shè)備受到不同程度的損害，導(dǎo)致觀測資料丟失，還會影響自動氣象站對氣象要素的正常采集以及上傳。

1.2 高電壓脈沖入侵

若自動氣象站周邊的高層建筑物或突出物受到雷擊，電磁感應(yīng)或靜電感應(yīng)將會感應(yīng)過電壓，并憑借線纜引入室內(nèi)，導(dǎo)致新型自動氣象站采集器及傳感器等設(shè)備受到損壞，嚴(yán)重時會使通信電纜絕緣層破裂，形成瞬時高壓將通訊電纜作為介質(zhì)直接引入值班室，使傳感器受到嚴(yán)重?fù)p壞，自動站氣象觀測系統(tǒng)也會出現(xiàn)故障，致使觀測資料丟失，產(chǎn)生重大損失。

1.3 接地線入侵

若地面附近的自動氣象臺受到雷擊，地面附近的電位在很短時間內(nèi)會快速增加，導(dǎo)致瞬間高電位將沿自動氣象站內(nèi)接地線進(jìn)入，使電路呈強電流，易燃燒電路元件，損毀觀測儀器。

2 自動氣象站綜合防雷工程設(shè)計原則

新型自動氣象站防雷應(yīng)充分考慮直擊雷防御，加強雷電感應(yīng)及雷電波入侵防護(hù)。新型自動氣象站綜合防雷主要涵蓋2部分：即外部雷電與內(nèi)部防雷，應(yīng)做好調(diào)研，要充分掌握新型自動氣象站氣候條件、周邊環(huán)境、觀測場區(qū)域及觀測儀器安裝及布局等，嚴(yán)格依據(jù)防雷相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求開展雷電整體防御工作，層層設(shè)防，多級防護(hù)。

3 新型自動氣象站綜合防雷技術(shù)

3.1 外部防雷

結(jié)合《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010 等防雷規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對新型自動氣象站進(jìn)行防雷分類，依據(jù)二類建筑物防雷要求對新型自動氣象站的建筑物以及標(biāo)準(zhǔn)觀測場開展防雷設(shè)計與施工。使用避雷針、避雷網(wǎng)（帶）等作為接閃器，借助引下線同地網(wǎng)保持相連，要求其與相關(guān)防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求相符，憑借滾球法計算接閃器保護(hù)范圍，確保自動氣象站建筑物均在接閃器的保護(hù)范圍中，避免被雷電襲擊。

3.1.1 接閃器

新型自動氣象站辦公樓、值班室、機房等建筑物的接閃器均要截閃器采用避雷網(wǎng)（帶）混合的方式構(gòu)成。可以使用Φ12mm的鍍鋅圓鋼材質(zhì)，要用0.15 m支撐卡子支撐，間距是1.0m；對于避雷網(wǎng)（帶）需要沿屋檐、屋角及屋脊等易遭受雷電襲擊位置敷設(shè)，其中接閃網(wǎng)組成的網(wǎng)格要求≤10m×10m，接閃帶組成的網(wǎng)格要求12m×8m。針對觀測場接閃器，借助風(fēng)塔作為避雷針裝置，要求長度達(dá)11m。

3.1.2 引下線

可以采用新型自動氣象站各個建筑物內(nèi)的鋼筋當(dāng)作引下線，要求引下線的根數(shù)≥2，且需沿建筑物均勻布設(shè)，其間距要求≤25m。風(fēng)塔直接可借助金屬風(fēng)桿當(dāng)作引下線，并同接地裝置保持相連接。

3.1.3 接地裝置

新型自動氣象站采取的防雷接地技術(shù)為單點接地及共用地網(wǎng)接地方式，接地電阻要求≤4Ω。并且要確保接地引線長度和截面面積與相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)相符。

3.2 內(nèi)部防雷

3.2.1 等電位連接

要使用25mm×4mm鍍鋅扁鋼把百葉箱、傳感器以及自動氣象站與接地裝置等進(jìn)行就近焊接；自動站觀測場的金屬護(hù)欄要同25mm×4mm 焊接并同接地裝置保持連接；要使用5m×5m網(wǎng)狀接地裝置對觀測場地面采取電位均壓處理。在2風(fēng)塔之間布設(shè)1m×1m呈網(wǎng)狀的接地裝置并且同跨步電壓地網(wǎng)保持相連接，構(gòu)成統(tǒng)一閉合環(huán)路；要求共同接地網(wǎng)分別同太陽能板、衛(wèi)星天線底座等所有金屬物做等電位連接。

3.2.2 屏蔽

從供電室引出的電力電纜通過鋪設(shè)鋼管埋入，并屏蔽處理，然后通向樓層配電箱。 金屬管由一端至另一端應(yīng)通電，應(yīng)在防雷保護(hù)區(qū)交界區(qū)域內(nèi)進(jìn)行等電位連接并且同防雷接地裝置相連。

3.2.3 安裝浪涌保護(hù)器

新型自動氣象站配電處、通信機房及計算機房均應(yīng)該安裝浪涌保護(hù)器。調(diào)制解調(diào)器前邊安裝以RJ11為接口形式的浪涌保護(hù)器，業(yè)務(wù)計算機網(wǎng)絡(luò)前邊加裝以RJ45為接口形式的浪涌保護(hù)器。其中浪涌保護(hù)器的箝位電壓要求>1.5Uc，標(biāo)準(zhǔn)放電流In≥3kA（8/20us），響應(yīng)時間≥10ns，數(shù)據(jù)采集器上通常涵蓋RS232以及RS458的通訊接口，需要加裝相應(yīng)規(guī)格信號浪涌保護(hù)器。

參考文獻(xiàn)

[1]胡斌.對GB 50057——2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中幾個問題的理解[J].現(xiàn)代建筑電氣，2013（1）：464-469.endprint