氣象電子設備的防雷保護方式

文/周立清 王貞林

1 雷電的危害及氣象電子設備防雷的必要性

1.1 雷電的危害分析

雷電是一種自然現象，雷電在放電的過程中，會產生高壓、大電流及電磁脈沖，由于雷電具有發生頻率高、破壞性強等特點，從而使其對地面建筑物、高壓線路、各種電子設備帶來了巨大的威脅。此外如果雷電擊中森林中的樹木，還可能引起森林火災，其后果非常嚴重。正因如此，雷電現已被列入到最嚴重的自然災害當中。

1.2 氣象電子設備防雷的必要性

電子設備是各類氣象臺站的重要組成部分，比較常見的有通訊系統、氣象傳感器、氣象探測器、數據記錄器、微電腦氣象數據采集儀、計算機系統等等。其中有些氣象電子設備裝于室內，有些則需要安裝在室外空曠的場地上。對于室內的氣象電子設備而言，雷電放電時產生的電磁脈沖會經由各種通道侵入到室內，由此會對電子設備的運行造成影響，嚴重時可能會導致設備損壞；安裝在室外的氣象電子設備，在雷電出現時，會受到直擊雷的威脅。一旦氣象電子設備遭受雷擊發生故障，便無法獲取相關的氣象信息，不利于氣象業務的開展。為最大限度地降低雷擊對氣象電子設備的危害，必須采取合理可行的防雷方式，對氣象電子設備進行保護。由此可見，對氣象電子設備進行防雷顯得尤為必要。

2 氣象電子設備的防雷保護方式

由上文分析可知，氣象電子設備的種類比較繁雜，并且安裝的位置也不集中，有的在室內，有的在室外。因此，在防雷保護方式的選擇上必須要有針對性，這樣才能達到最佳的防雷效果。

2.1 室內氣象電子設備防雷

在氣象臺、氣象觀測站中，主要的電子設備有氣象傳感器、通訊系統和計算機系統等，對于這些電子設備的防雷保護，可以采取如下技術措施：

2.1.1 屏蔽技術

雷電產生出來的電磁干擾會導致氣象傳感器無法正常采集數據，并且還可能造成計算機系統死機。通過屏蔽技術的運用，可以使電子設備免受電磁干擾的影響，具體做法如下：室內的數據傳輸線全部采用屏蔽電纜引入，并在屏蔽層的兩端進行等電位連接，非屏蔽電纜全部敷設在金屬管內，借此來降低電磁干擾對線路的影響，確保氣象電子設備的穩定運行。

2.1.2 等電位連接

雷電會使不同電子設備之間產生出電位差，等電位連接就是通過等電位導體，將各種電子設備連接到一起，以此來達到消除電位差的目的。可將氣象電子設備所在建筑中的金屬管道與電纜在建筑的入口處做成等電位連接，這樣即使雷電流侵入，也會直接泄放到大地當中，不會對氣象電子設備造成影響。

2.1.3 加裝 SPD

SPD即浪涌保護器，這是一種非常實用的防雷裝置。氣象電子設備本身都是精密的儀器，它們存在一個共性，即耐過電壓的能力較差，當雷擊出現時，瞬間產生的過電壓較高，若是作用到電子設備上，會直接導致設備損壞。通過SPD的使用，可以在雷電流出現后完成導通分流，從而對電子設備起到保護效果。

2.1.4 接地保護

在電子設備的防雷措施中，接地是較為重要的環節，任何的雷擊形式產生的雷電流均可以通過接地裝置直接泄放到大地當中。對氣象電子設備進行接地保護時，可與防雷接地系統共用一個接地體，在此需要注意的一點是，接地電阻應當小于1Ω。

2.2 室外氣象電子設備防雷

對處在室外的氣象電子設備防雷時，應對如下事項加以注意：

（1）為避免室外的衛星天線遭受雷擊，可在距離天線3m以上的位置處加裝一個獨立的接閃桿，借此來對天線所在的區域進行保護。

（2）可將室外的衛星天線與防雷裝置進行可靠連接，具體做法如下：用圓鋼將立柱與防雷網焊接在一起，這樣便可使天線與大地形成等電位。

（3）衛星天線上所有的金屬部件均應當進行良好的接地，同時，接閃桿可以與建筑的接地體共用一個接地裝置。

（4）可在設備與電源進線的位置處加裝避雷器，如果信號的傳輸距離比較遠，為避免信號衰減，可只對衛星接收機的電源進行防雷保護。

2.3 移動氣象系統防雷

移動氣象系統是一類較為特殊的氣象電子設備，它以專用的車輛作為載體，系統內部集成了大量的電子設備，相對而言，其抗雷電干擾能力較差，并且作業環境也比較惡劣，所以必須做好防雷保護，從而確保系統能夠穩定運行。對該系統可采取如下防雷保護方式：

2.3.1 合理選擇作業地點

若是需要在比較空曠的地帶進行作業時，應當盡可能遠離鐵塔、金屬立桿及體量較為高大的樹木，這樣可以減少系統遭受雷擊的概率。同時為了保證接地效果，移動氣象系統應選擇潮濕的環境作為作業地點。

2.3.2 對信號進行防雷保護

由于移動氣象系統中有著不同類型的數據傳輸線，這在一定程度上增大了雷擊的可能性，為達到最佳的防雷保護效果，可按照傳輸線的類型選擇適宜的防雷保護器，如通信設備的I/O接口、網絡設備的接口可加裝電涌保護器；信號收發設備的射頻信號出入端口，則可加裝天饋線電涌保護器。

2.3.3 設置接閃桿

可在移動氣象系統的載體上裝設一個獨立的接閃桿，借此來對直擊雷進行防護，接閃桿的支架應當與車體絕緣。由于移動氣象系統需要長時間在野外環境中作業，故此選用的接閃桿應當具備提前放電的功能。此外，可以按照載體的具體情況，在其頂部位按對角線設計可折疊式的接閃桿。

3 結論

綜上所述，雷電對氣象電子設備的正常運行會造成一定程度的影響，嚴重時，可能導致設備損壞，這極不利于氣象業務的開展。為此，必須采取行之有效的方式，對氣象電子設備進行防雷保護，最大限度地降低雷電對設備的威脅，從而使設備能夠安全、穩定、可靠運行，這對于推動我國氣象領域的發展具有重要的現實意義。

參考文獻

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