氣象海洋探測基地雷電防護設計

倪穗燕 李靜

摘 要：由于氣象海洋探測場內部分布著一些電子信息設備，且地理區域環境比較特殊，極易引發雷電災害。因此，做好氣象海洋探測基地雷電防護工作就顯得尤為重要。本文主要根據氣象海洋探測防雷實際，從氣象海洋觀測場在雷電防設計規劃重點、設計流程以及設計內容等方面來探討科學合理的雷電防護設計措施，以供相關部門參考借鑒。

關鍵詞：氣象海洋探測；觀測場；雷電防護；設計

中圖分類號：P429 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）14-0208-02

近些年來，隨著我國氣象事業的迅猛發展，各個地區開始建立氣象探測基地開展氣象觀測。氣象海洋探測基地通常臨近海面，具有觀測海上、海岸線、陸地的動量、水汽通量、熱量、雨量、風、溫度、濕度垂直廓線、GPS/MET觀測、臺風破壞力、閃電定位及輻射特征等要素的綜合探測能力，能夠較好反映重大天氣過程發生發展和突發性小區域海面強風、強對流和暴雨機理，有利于服務海島農漁養殖業發展，加快基本實現氣象現代化建設步伐。但是，基于氣象海洋探測基地所處的地理區域環境，其和普通的建筑進行比較而言更容易受到雷電襲擊。假如探測基地儀器被雷擊，不但會使基地設備受到損害，還會導致氣象觀測無法正常開展，沒有辦法及時作出有效的氣象預警。因此，本文重點探討了氣象海洋探測接地雷電防護設計工作，以期確保氣象海洋探測接地能夠長期安全、穩定的運行。

1 雷電防護設計規劃重點

1.1 科學規范采用材料

氣象海洋探測雷電防護設計材料的選用對雷電防護設備的使用效果和應用壽命會產生直接影響。假如防雷材料質量不達標或者是材料應用不夠科學合理將會影響到雷電防護效果。例如在給接閃桿和接閃帶采用防腐材料的時候，需要優先采用高質量的材料，在涂抹的時候應該反復依據要求進行操作，防止運用中防腐材料出現脫落而對雷電防護效果產生不利影響。

1.2 嚴格依據相關技術進行設計

在氣象海洋探測接地施工過程中應該嚴格按照設計圖紙和有關技術進行施工，保證雷電防護裝置裝設的全面性和可靠性。以接閃桿的技術設計和裝設為例，在設計施工中有可能會因為電纜的屏蔽層以及避雷針長度選取、引下線設計不夠合理等問題，而對接閃桿的雷電防護的有效性產生影響。所以雷電防護設計人員以及施工人員均要全面思量氣象探測基地的氣候以及地理區域環境等因素，從而保證防雷設計規劃的有效性和可用性。

1.3 高電阻接地方式

地形地質結構的不同，土壤電阻率的高低也有所區別，并且也直接關系到雷電防護工程接地體材料的選取。接地材料的選取應該遵循因地制宜的原則。

1.4 做好現場勘查與制定預案

因為氣象海洋探測基地觀測場在外且臨近海洋，地理區域比較廣闊，一旦發生雷電災害，觀測場被雷擊中的概率更大。所以在雷電防護設計時應該提前對現場環境進行全面認真的勘察分析，在特殊環境下積極制定雷電應急方案，充分借助于現有材料，確保對氣象海洋探測基地進行保護，避免其被雷擊損壞。

2 雷電防護設計流程

2.1 接閃桿的設計

在出現雷電天氣時，接閃桿的主要作用是把雷電引到引下線，進而使得電流得到有效釋放。一般來說，氣象海洋探測基地觀測場的接閃桿布設在比較高的位置，還應保證其不會被風吹倒。在抗風能力方面，應該采取角鋼和扁鋼進行設計構建，增強接閃桿的可靠性與穩定性。此外，因為接閃桿常常會受大風、暴雨等外界惡劣環境的侵蝕，所以在圓鋼以及接閃桿的外端應該采取防腐措施。

2.2 引下線的設計

氣象海洋探測基地，其接閃桿的設計通常與第二類建筑物引下線的要求保持相符，所以通常不需要另外對引下線進行設計。可以在風標邊上裝設引下線，材料可以采取圓鋼，直徑保證在1厘米左右，并且采用前應該采取防腐措施。

2.3 接地裝置的設計

在接地裝置設定方面，地面設施為接地體，地下設施為接地線，二者應該保持緊密連接才能夠取得較好的雷電防護效果。氣象海洋探測基地觀測場因為地面相對寬闊，接地體無法直接運用，所以應該人工設置。可以采取深孔接地的手段，把金屬接地極拓展到深層土壤內，同時采取將阻劑填充至地極周邊，進而使得接地極的等效直徑有所增加，取得良好的降阻作用。

2.4 等電位裝置設計

等位端子板可以把導線、導電設備和有關的外來設備同時進行可靠連接，確保其構成等電位差。把設備裝設至等位端子板上，能夠在雷電天氣防止設備被雷電破壞。在對等電位裝置進行設計時，可以觀測接地的各項設備進行布局好，特別要將各個設備間的距離控制好，一般應該保持在10-80厘米，把設備裝設至等位端子板上構成等位電差對有關設備進行保護。假如設備之間距離為不超過10厘米，則需要采取跨接處理，確保端子板正常使用。

3 雷電防護設計內容

3.1 建筑物和設備的防雷

氣象海洋探測基地通常涵蓋較多的建筑設施，在對觀測場主體建筑進行設計時以采取框架結構，屋面是女兒墻聯合平面或者是混凝土坡面結構。接閃器可以屋面網狀鋼筋或者是女兒墻接閃帶，接地系統通常和構造柱鋼筋保持相連接，促使整個建筑主體能夠得到有效的雷電防護。探測基地的觀測儀器、實驗設備等都應該進行雷電防護設計，在設計過程中應該思量獨立接閃桿的數量，防止數量太多而對雷電防護效果產生不利影響。假如觀測儀器外殼是金屬材質的，那么應該與接地系統進行連接，以此來增強防雷效果。

3.2 信息系統的防雷

氣象海洋探測基地涉及到的信息系統繁多，要想更好的開展氣象預報預警工作，便應該確保信息系統可以長期處于安全可靠運行狀態，在氣象海洋探測基地防雷設計中對信息系統的雷電防護設計應該充分考慮到辦公室、業務平臺、控制室、中心機房、多媒體會議室等各個區域的布設，應始終保證信息的有效、穩定傳輸。

基地各個建筑內的金屬線路都應該借助電井橋架套金屬線管纜加以布設，降低復雜天氣對線路產生的不利影響，信息傳輸線路能夠采取明敷或者是暗敷的途徑，都應該采取金屬套管，全部的金屬管和橋架都應該和接地系統保持連接，防止雷電感應下對信息系統的信息處理造成影響。接地觀測場信息網絡通常可以劃分成內網與外網兩類，在設計時應該進入建筑的金屬連接構建應該采取屏蔽措施、埋地接地等途徑進行接地，避免受雷電侵襲。在戶外的設備要想保證其相互間進行信息傳輸可以借助于傳感器來實現。設備串口服務器、主采集器以及實驗設備間的數據傳輸都應該采取金屬屏蔽線槽，把金屬信息傳輸線路放入后，保證支架和線槽可靠接地。

3.3 人工接地系統的防雷

因為氣象海洋探測基地地理區域環境的復雜性，所以自然基地沒有辦法很好的滿足原來的電阻需求，所以應采取人工接地方式實現降阻。在對接地系統進行設計時可在垂直接地體的底端添加適量填充劑與高分子降阻劑，同時在水平接地體的表層涂抹一層電膠。

4 結語

總之，氣象海洋探測接地雷電防護屬于一項綜合性強、技術難度較高的系統工程，其涉及到防雷技術領域的專業技術，在雷電防護設計時應該充分思量探測基地周邊環境以及氣候特征等相關因素，還應該從材料選取、技術掌控以及保護設計方面進行探索。只有對雷電防護措施進行逐步優化，不放過雷電防護的任何細節，才可以確保防雷措施取得最佳的防雷效果，從而確保氣象海洋探測基地觀測系統的安全、穩定運行。

參考文獻

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