自動氣象站的雷電防護工程關鍵技術探討

摘要：自動氣象站的特點是無人操控便可工作，它可以自動探測某地區的風速、雨量、風向、空氣溫度、濕度等多種和氣象有關的因素，是氣象預報必不可少的天氣信息來源。本文便對自動氣象站的雷電外部防護與內部防護的屏蔽、均壓等電位、分流、接地做一個簡要的介紹，并針對其中存在的問題給出一些可靠的建議，希望對自動氣象站的管理有引導意義。

關鍵詞：自動氣象站;雷電防護工程;工程概述;建議

近年來雷電襲擊的案例屢見不鮮，往往雷擊都會帶來巨大的危害，有時候甚至還會對人們生命安全造成威脅。有關部門以及防雷技術人員都對此做出了巨大的努力，積極采用對策來減少雷電對我們生活的損害。自動氣象站作為氣象部門業務的組成部分之一，由于其結構以及系統的特殊性，在獲取有效高質的氣象資料，降低觀測成本等方面發揮著重大的作用。但是也是由于自動氣象站在結構以及系統配置安裝位置等方面的特殊性，導致其在運行的過程中很容易受到雷電的侵襲，從而影響其正常的安全運作。所以.對于自動氣象站的防雷技術的研究，對氣象部門的高質有效的工作以及對災害天氣的預警等都有著重大的意義。

1.自動氣象站防富工作現狀分析

自動氣象站是氣象部門的數據采集站，通過傳感器采集氣象數據。自動氣象站系統一般由兩部分組成，一部分是自動站數據采集設備，另一部分是數據接收處理中心。這兩部分的系統在數據傳輸過程中采用微電流信號，因此對電磁環境特別敏感。例如2011年7月中旬，一個自動氣象站遭受雷擊。事故發生后，收集器和計算機沒有損壞。在更換R集熱器后發現這些風向出現在正常觀測的中間。

2.自動氣象站常見富擊事故分析

自動氣象站發生雷擊事故的原因很多。例如有直擊雷影響，有感應雷影響，有防雷接地網不合格引起的雷擊事故等，下面我們將對自動氣象站雷擊事故進行具體分析：

2.1直擊雷事故

在自動氣象站，直擊雷容易損壞室外傳感器和數據采集器，導致雷擊事故。由于自動氣象站的傳感器一般安裝在10m高的風桿上，且采集器通過數據傳輸線與傳感器連接，因此此類設備容易受到直接雷擊，造成設備損壞。

2.2感應雷事故

在雷電活動過程中，有可能雷電擊中與自動氣象站相連的一些電源線和信號線，在其周圍形成強電磁場，使自動氣象站周圍的一些電源和其他設備產生強電動勢，電氣設備被傳輸到自動站，導致設備損壞。

2.3防雷地網不合格導致的雷擊事故

在防雷接地網中，存在接地電阻過大的現象，使雷擊后形成的電流不能迅速排入地面，而是留在自動站周圍，造成設備損壞，自動站無法正常運行。這是一起因防雷接地網不合格引起的雷擊事故。

3進一步完善自動氣象站防護工作的有效措施

在對自動氣象站主要雷擊事故進行了一定程度的分析之后，我們需要探討自動站的防雷技術措施，減少雷擊事故的發生以保證自動氣?象站的正常運行。一般從下面的幾個方面入手：

3.1自動氣象站的外部防護

外部保護時，應在適當位置安裝避雷帶和避雷針。其次，我們應該加強對直擊雷的保護。由于一般自動氣象站的設計滿足二級防雷建筑物的要求，即避雷針安裝在避雷針頂部上方，避雷針頂部內部高度一般為10.4m，避雷針安裝距離避雷針頂部約5m。由于導電裝置的主要功能是將雷電引入地面，因此其電阻不能太大。經測量，其電阻基本不大于4Ω，對防止直擊雷起到重要作用。它不僅可以保護自動氣象站設備免受直擊雷的影響，還可以降低雷電帶來的風險，為自動氣象站的發展和廣泛應用提供了可靠的依據。

3.2自動氣象站的內部防護

內部保護時，必須首先安裝和連接所有重要的防雷儀表，如過電壓保護器、避雷器、調壓器等，以切斷雷電電流，屏蔽雷電電磁脈沖。系統能隔離雷電產生的電壓和電流，使整個系統的電位處于穩定和安全的狀態，這為限制過電壓的幅度提供了依據

3.2.1良好的屏蔽

因為電磁脈沖對電子設備有很強的干擾，我們應該采取一些措施來屏蔽這些電磁干擾。一方面，這可以限制電磁傳播過程中的能量損失，節省電磁波在波中攜帶的能量。另一方面，它可以防止電磁輻射，確保附近人員的安全。它還可以用能量中斷電磁波的輻射，保護自動氣象站，延長自動氣象站的使用壽命。

3.2.2?均壓等電位

均壓等電位的特點是連接處的電壓相同，沒有電位差。通過連接所有導電性良好的導體實現等電位。雖然系統具有很強的導電性，但在連接完成后仍需要將其連接到接地系統，以防止出現安全問題。從根本上講，均壓等電位主要通過金屬導線、接地系統、浪涌保護器、地線隔離器等部件與導線組配合的共同作用來實現。因此，共用接地系統是自動氣象站應采用的主要設備。為了更好地保證自動氣象站的正常運行，我們還需要建立一個聯合接地網，即用一組接地裝置連接站內所有電子設備，共同保證其安全，然后根據電壓作用原理對電壓進行等分，達到等電位的目的。最后，根據聯合接地網的功能，將與工作有關的接地線、保護接地線以及外部和內部防雷接地線連接在一起，以達到收集電流的目的。

3.2.3?分流

由于自動氣象站自身的一些特點，安裝自動氣象站電源線時一般采用架空引入式，即電源線與自動氣象站空中連接，并與TT系統供電方式相匹配。設置保護措施時，一級保護措施一般為接至總配電箱的一套浪涌保護器，二級保護措施為接至自動氣象站機房進線的一套浪涌保護器。為了安全起見，我們需要將連接到這兩級保護器的線路之間的最短距離保持在5m左右。將所有與機房浪涌保護器連接的接地線和機房設備外殼用等電位連接排連接。在連接過程中，確保浪涌保護器和機房外殼能正常工作。同時，將所有接地線連接到一組設備上，并在設備前端串聯一個20A電源空氣開關，達到最快放電的目的，降低自動氣象站遭受雷擊災害的風險。

3.2.4?合理接地

合理接地是指在共用接地的前提下，將防雷接地與自動氣象站信息系統接地連接。在此過程中，公共接地點作為基石，為其他接地提供參考零電位，如工作接地、防雷接地、保護接地等，合理接地解決了各系統單獨接地引起的電位差問題，降低了接地系統的風險系數。還有信號傳輸電纜的全屏蔽問題，信號全屏蔽雖然能給工作人員帶來方便，但信號全屏蔽裝置在工作過程中會產生大量低頻電磁波，影響電子設備的正常工作。再加上單點接地系統存在著很大的風險，要深入研究人工智能技術，拓展技術手段，強化平臺建設，這樣才可以為人們提供更為優質、精準的氣象預報服務。

4結束語

對于自動氣象站來說，雷電造成的危害相當嚴重。因此，需要采取防雷和接地措施，為自動氣象站提供良好的保護。同時，在進行防雷接地時，有必要綜合考慮自動氣象站的特點，并在此基礎上進行防雷和接地設計。

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作者簡介：

徐揚（1993-08-）男，漢族，籍貫四川仁壽，大學本科學歷，助理工程師，研究方向——雷電防御類