自動氣象站雷電防護技術探析

黃嘉穩

摘要：實際運行過程中的自動氣象站很容易遭受雷擊，這與其所處環境的特殊性和電子元件的脆弱性有直接關系。基于此，本文將簡單介紹自動氣象站雷電防護常用技術，深入探討自動氣象站雷電防護技術的具體應用，希望研究內容能夠給相關從業人員以啟發。

關鍵詞：自動氣象站;雷電防護

引言

自動氣象站是利用綜合性電子電氣設備、系統實行的數據采集、計算、分析活動的氣象勘察體系。它主要包括風向、溫度、濕度、雨量、蒸發量等方面的信息收集。為了確保自動氣象站能夠精準地進行氣象資訊的傳輸和發送，做好雷電防護，是該部分活動實施開展的重要內容。

1自動氣象站雷電防護常用技術

1.1防地閃回擊保護技術

直擊雷電對自動氣象站的威脅較大，直擊雷防護能力不足是很多自動氣象站存在的通病，因此需采用防地閃回擊保護技術，以此實現對富蘭克林避雷針不足和缺陷的彌補，強化自動氣象站的直擊雷防護性能，該技術的應用需以防地閃回擊保護裝置為核心。防地閃回擊保護技術能夠對雷電主放電渠道進行改變，通過雷電與防地閃回擊保護裝置的“梯級先導”相互作用，保護物上方的電場強度和電流密度即可得到有效控制，保證具體數值不會達到擊穿空氣標準，自動氣象站可由此實現地閃“回擊”的有效預防并規避直擊雷問題。防地閃回擊保護裝置能夠由雷云電場啟動，雷電自身能量可在防地閃回擊保護技術作用下開展雷擊發生的抵御，屬于無源設備的防地閃回擊保護裝置存在較低的接地電阻值要求，在自動氣象站中的應用價值較高。

1.2地網優化設計技術

自動氣象站雷電防護還需要得到地網優化設計技術的支持，該技術能夠有效地解決電位反擊、電磁輻射等雷電相關問題，具體應用需關注四方面內容：第一，科學設置隔離措施，地網優化設計技術的應用需結合自動氣象站實際進行接地裝置的獨立設置，保證其他金屬管線與觀測場內地網間的安全距離達標。考慮到一些特殊因素影響下自動氣象站無法獨立設置接地裝置，此時可采用共用接地的獨立接閃桿地網與觀測場內地網，同時保證二者連接于地網最遠端，沿接地體的兩者地網連接長度最小應控制為20m，土壤電阻率帶來的影響需同時得到重視;第二，采用正方形網格狀環形地網。均勻分布的地網電位直接影響自動氣象站雷電防護性能，基于地網優化設計技術，可考慮設置正方形網格狀環形地網，以此優化控制各地網節點地電位差。具體需保證存在5m×5m內的尺寸，并遵循一類防雷網格標準進行正方形網格狀環形地網的布置，且與值班室地網并電位連接，最少需存在2處連接點;第三，合理設置等電位連接帶。在風桿接閃桿接地線附近直接將觀測場電纜溝接入的情況較為常見，而結合地網優化設計技術，需在該處進行等電位連接帶的合理設置，等電位連接帶應以安全散流距離作為主要依據，均壓水平接地極的敷設需與電纜溝平行;第四，垂直接地極的針對性增設。為實現自動氣象站對地電位反擊和電磁輻射的更好應對，基于地網優化設計技術，還應關注垂直接地極的科學增設，接閃桿、主采集器等設備的接地處應設置垂直接地極，接閃桿外引接地需同時設置深基礎接地，作為自然接地體的風桿拉線塔基礎可得到有效利用，具體接地深度需要不小于3m。

1.3 SPD保護技術

自動氣象站很容易受到雷擊接閃桿帶來的影響，因此SPD保護技術需要得到充分應用，以此強化信號系統和電源系統的保護。SPD保護技術在信號系統中的應用可選擇PCB集成電路板式設計，這種SPD設計能夠適應有限的采集終端安裝空間，有效實現分采終端、主采集器、主采集器至分采終端的SPD保護。同時，該SPD設計需結合高能量信號電涌保護器（D1類），有效防護直擊雷能量;SPD保護技術在電源系統的應用需基于場室低壓配電線路的具體需要設置專線供電，電纜需具備金屬護套或絕緣護套，以此穿金屬管全線埋地引入電纜，同時需要就近可靠接地電纜金屬管及金屬護套兩端。為保護低壓配電系統，SPD需科學設置，一般主采集器箱保護選用SPD4（B+C型），也可以采用復合型SPD，充分利用其直擊雷與感應雷防護功能，直擊雷能量地電位反擊可實現有效應對。

2自動氣象站雷電防護方式

2.1電源線防護策略

范圍內自動氣象站雷電防護工作開展期間，電源線部分主要是針對直擊雷進行防護。一方面，直擊雷會通過高壓線出現壓力提升的問題，造成自動氣象站內部線路損毀。另一方面，直擊雷耦合電壓突然增大，會造成自動氣象站內低壓供電穩定性的降低。為此，自動氣象站雷電防護時，電源線部分主要采取線路防雷調節設計，以及日常電源線防雷監管兩種方式。前者是在總電源線進戶部分，采用電源線單相專項調配法進行處理優化。比如技術人員采用專業的線路，進行氣象站中電源線的針對性防護。后者是通過做好供電系統、自動站設備線路日常監管等活動，進行電動氣象站的綜合管理和防護。比如形成與自動氣象站日常工作相互對應的管理制度，從基層工作人員，到管理人員相互協調的日常管理。

2.2傳感器通道雷電預防法

自動氣象站雷電防護工作具體過程中，針對傳感器部分進行預防管理，能夠達到內部與外部設備因素綜合防護的效果。外部進行傳感器防護調節時，做好空曠傳感器外部電壓過大的防護，可避免雷電直擊的危險。自動氣象站雷電防護時，傳感器防雷通道部分，可通過接線絕緣保護法進行防護。氣象站雷電防護工作具體實施期間，在傳感器通道雷電預防方面應采取了以下措施：①按照自動氣象站設備規劃結構，做好傳感器設備主體、以及關聯線路部分的電壓調整，利用空氣開關進行自動化控制。一旦氣象站中外部設備受到雷電直擊時，線路上關聯的空氣開關將在第一時間自動關閉，切斷外部干擾電流傳輸渠道。②自動化氣象站雷電內部防護部分，主要采取的是金屬屏蔽PVC塑料套管操控法進行線路外部輔助調節。結合當前自動氣象站傳感器設備基本情況，不斷進行防雷通道中傳感器管控要素的管理與調節，是做好信號傳輸體系的有效方法。

2.3利用地網防護設備

自動氣象站雷電防護，充分利用地網作為圍欄防護，也是有效策略。觀測廠內所有設備均與地網之間相互關聯，以實現范圍之內，自動氣象站基礎設備部分的延展性防護與調節。計算機設備保護與接地線路部分采用共極法進行調節，也是輻射延展性接地鋪設的有效方式，它能夠通過地下傳導與阻隔，將自動氣象站雷電防護工作控制到最佳。自動氣象站雷電防護技術方法實際運用期間，地網防護設備方面的系列工作內容主要包括：①自動氣象站雷電防護操作時，通過觀測場地面線路設定法，在氣象站范圍之內，形成外部設備傳感器、信息收集裝置關聯防護，以及服務器、路由器、交換機等內部操控裝置與之關聯的設備雷電防護體系。②將自動氣象站防雷電網絡部分線路，采用共極法進行對應調節。即，內部設備與外部設備同時與接地網中同一根雷電線路進行銜接。一旦設備受到雷電信號干擾，關聯設備除了接地網單獨連接部分消除自身雷擊隱患，還通過共同鏈接線路，輔助另外一部分設備也做好雷擊防護輔助，從而達到自動氣象站防雷工作的綜合性展開。

結論

綜上所述，有效進行氣象防雷工作，是保障人民生命安全的重要前提。每位氣象工作人員都應該對防雷工作提起重視，運用現有的技術手段，發揮出氣象防雷技術應有的作用。努力提高專業技術水平，建立起一個相對完整的氣象預報體系，增強群眾意識，把握技術要點，做好工作風險控制，從而推動氣象防雷工作的順利開展，保障好人民的人身財產安全。

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