地面氣象觀測站防雷常見問題及其對策侯

蘇玲 戴美彈

摘 要 雷電災害是世界最嚴重的十大自然災害之一，減少和避免雷電災害帶來的損失，已成為社會關注的熱點問題。氣象觀測站對數據的及時性和設備的可靠性要求極高，更加突出了觀測站防雷安全的特殊性及重要性?；诖耍缘孛鏆庀笥^測站防雷保護措施為研究對象，分析了觀測站防雷裝置檢測過程中存在的問題，并提出了相應的解決對策。

關鍵詞 雷電;防雷裝置;地面氣象觀測站

中圖分類號：P415.12 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.09.085

雷電是一種常見的自然現象，是雷雨云內部之間或雷雨云與地面之間由于所帶電荷性質不同而產生的強烈放電現象。目前，云對地的雷電對人類的危害大、破壞性強，一些高大空曠的建筑物和設施易遭受雷擊。氣象觀測站大多建在野外空曠地帶，存在著較高的雷擊風險，部分站點的電源、信號線路架空引入室內，加上戶外的觀測設備絕大多數為微電子設備，長期暴露在戶外，抗雷電電磁干擾能力差。近幾年，因雷擊造成觀測站的線路及設備損壞的事故屢有發生，嚴重影響了觀測數據的傳輸質量[1-4]?；诖耍槍Φ孛鏆庀笥^測站防雷中機房的選址、防閃電電涌侵入措施、綜合布線、屏蔽措施、等電位連接措施、電涌保護器設置等存在的問題進行分析，并提出了解決的對策，供防雷技術人員參考。

1 地面氣象觀測站防雷中常見的問題

1.1 機房的選址不合理

觀測值班室地面一般要求與地面觀測場在同一個水平面上，日照等觀測設備對周邊物體有限高的要求，觀測值班室高度也有一定限制。因此，絕大多數的值班室為建筑物的頂層，機房多數就設置在建筑物的頂層且靠建筑物的內墻側，不符合《建筑物防雷設計規范》（GB 50057—2010）[5]中機房位置的選擇要求。

1.2 防閃電電涌侵入措施不完整

1）地面氣象觀測站選址大多為山邊或山上，電源、信號線路多數為直接架空引入，線路布設不規范。2）主采集器、降水現象儀、電信、聯通等光纖線路入戶的加強筋未做等電位連接。

1.3 綜合布線不合理、屏蔽措施不全面

1）電源線路與信號線路布設不規范，安全距離達不到規范要求，風傳感器信號線路、雪深傳感器信號線路等均未做屏蔽，有部分做了屏蔽，但金屬屏蔽層有些未接地，部分屏蔽層僅一端做等電位連接，這樣做僅能防止靜電感應，無法防止磁場強度變化所產生的感應電壓，所以無法保證電子信號的穩定通暢。2）建筑物未采取空間屏蔽措施，建筑物內的金屬門窗等均未采取屏蔽及接地措施。3）站內的局域網線路暴露戶外只套PVC管，未套金屬屏蔽管。

1.4 等電位連接措施不規范

1）觀測場內新增的觀測儀器，如負氧離子、PM2.5等設備未采取等電位連接措施。2）機房設備多為數字線路采用S型等電位連接，機柜只采用一根等電位連接線，且長度大于0.5 m。

1.5 電涌保護器的設置不合理

1）第一級電涌保護器的參數選擇不符合《建筑物防雷設計規范》（GB 50057—2010）的要求。2）計算機設備末端未設置電涌保護器，或電涌保護器參數不符合規范要求。

1.6 防雷裝置定期維護不到位

觀測站屋頂接閃帶焊接處、場地內的設備接地部位連接處有生銹，局部地方有脫焊、松動的情況，室內外防雷設施和金屬外殼有存在連接處松動或斷路。

2 地面氣象觀測站防雷常見問題的解決對策

2.1 站點合理規劃與機房合理布局

地面氣象觀測站在選址時應進行可行性論證，應依據當地的地理、地質、氣候、環境等因素和雷電活動規律，對雷電歷史數據進行分析，避開雷電高發區域。計算機機房應在Vs空間內，電子信息系統設備應盡量安放在建筑物中心位置，與建筑物保持一定的距離。

2.2 防閃電電涌侵入和安裝電涌保持器

低壓配電系統線路應埋地并套金屬管，入戶端采取等電位連接并接地。低壓電源線路引入總配電箱處應安裝Ⅰ級試驗的電涌保護器，沖擊電流Iimp≥12.5 kA，電壓保護水平≤2.5 kV;分配電箱上安裝標稱放電電流In≥15 kA，電壓保護水平應≤1.5 kV的Ⅱ級試驗電涌保護器;計算機設備末端應增設插座型的電涌保護器;各級電涌保護器之間做好級間配合。

2.3 合理布線、屏蔽及等電位連接措施

2.3.1 合理布線空間屏蔽及等電位措施

電源線路與信號線路分開設置，保持安全距離，線路應套金屬管兩端做好接地。電子信息系統機房可利用金屬物、金屬框架或鋼筋混凝土等自然構件構成建筑物或房間的格柵形大空間屏蔽，或機房單獨設置銅網做屏蔽，所有穿入大空間屏蔽的導電金屬物就近與其做等電位連接。機柜、橋架、門窗等金屬物應采取等電位連接措施，每臺設備的等電位連接線的長度不宜大于0.5 m，并宜設兩根等電位連接線安裝于設備的對角處，其長度相差宜為20%。

2.3.2 室外設備屏蔽及等電位措施

1）室外風向、風速數據傳輸線應采用帶屏蔽層的線纜經金屬風桿內敷設，傳輸線的外屏蔽層首尾兩端與風桿應電氣連接;當數據傳輸線無法敷設在金屬風桿內或采用金屬塔作為支撐物時，應將數據傳輸線穿金屬管垂直敷設，傳輸線的外屏蔽層和金屬管均應在首尾兩端與風桿或金屬塔作電氣連接，金屬管首尾應電氣貫通。

2）雪深傳感器等室外觀測設備信號線路均應采用屏蔽管兩端接地。3）主采集器、降水現象儀、電信、聯通等光纖線路入戶的加強筋應采取等電位連接措施，所有戶外金屬設備均應采取等電位連接措施。

2.4 防雷裝置定期維護

防雷裝置應定期維護，每年的雷雨季節前進行一次全面檢測，及時檢查外部防雷裝置的電氣連續性，若發現有脫焊、松動和銹蝕等，應進行相應的處理，并采取有效措施進行整改;檢查接閃帶、接地裝置的腐蝕情況，銹蝕部位超過截面1/3時應更換。

3 結語

地面觀測站環境相對復雜、惡劣，防雷措施細節不忽視，只有全面系統的采取綜合防雷保護措施，才能有效地防止或減少雷擊造成的財產損失，以及雷擊電磁脈沖引發的電氣和電子系統損壞或錯誤運行，才能做到安全可靠，確保觀測設備正常運行。

參考文獻：

[1] 周圣軍，陳成國，劉長海，等.自動氣象站觀測場防雷常見問題與防護措施[J].海洋氣象學報，2010，30（1）：54-57.

[2] 鄒瑋玉，胡燕輝.自動氣象觀測站防雷技術探討[J].安防科技，2010（9）：39-41.

[3] 廖必軍.山區自動氣象觀測站防雷設計[J].氣象科技，2007，35（s1）：75-78.

[4] 施亮.淺析氣象觀測場防雷中的問題和解決方法[J].科技創新導報，2014（32）：72.

[5] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50057-2010 建筑物防雷設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

（責任編輯：劉昀）