自动气象站雷击原因及防雷措施

【摘要】本文着重针对自动气象站遭受雷击的原因进行分析，并提出有效的防雷保护措施，旨在减少雷电对自动气象站的危害，并确保自动气象站位于安全、正常工作状态。

【关键词】自动气象站；雷电灾害；原因；防雷保护

1雷电入侵自动气象站的途径

近些年来，吉林省长白山池西区雷电灾害发生频率居高不下，由此对自动气象站的影响及危害越来越不容忽视。雷电主要通过以下途径入侵自动气象站：1）感应雷入侵。当测站附近供电线路处于雷击区域内并形成感应雷，在供电线路中产生瞬间高压并通过自动站交流供电系统入侵自动气象站，造成自动气象站设备损坏。2）直击雷入侵。雷电直接击中自动气象站当中的气象观测仪器设备，并在瞬间产生高电压而形成火花放电，还会产生大量的热能与机械能，导致自动气象站的气象观测设备遭受严重损坏，不仅导致气象观测数据丢失，还会对正常采集与上传气象观测数据产生严重影响；3）接地线入侵。雷电击中自动站附近的接地点，其周围的电位会显著增加，由此产生的瞬间高电位往往会通过自动站接地线进入到电路，并产生强电流，进而严重损坏电路元器件；4）雷电击中连接自动气象站的数据线、电源线等导体，使电流波与电压波传播至导体两端，进而严重损坏自动气象站相关设备。

2自动气象站遭受雷击的原因分析

2.1未设置避雷装置与避雷网格。科学设置避雷装置对于做好外部防雷工作尤为重要。交流供电系统未安装浪涌保护器或安装不规范，合理安装浪涌保护器可以有效地防止感应雷入侵。对接闪器进行正确安装能够有效地引导雷电流并将其泄放入大地，以避免直击雷直接击中自动气象站的气象观测仪器设备，进而最大限度地保护气象观测设备的安全性。然而，在实际的工作过程中，自动气象站并未合理地设置避雷网格，也未科学安装接闪器，导致接闪器的引流作用无法得到充分发挥，进而引发雷电灾害。2.2信号线缆未采取有效的屏蔽措施。就自动气象站而言，其观测场内部的大多数线缆均会穿过PVC管而直接敷设在观测场地沟当中，或者悬空敷设在地沟当中。虽然使用金属管对值班室与观测场之间的连接线缆进行敷设，然而并未对金属管两端采取有效的接地措施，进而导致其分流作用无法得到充分发挥。接闪杆在接闪时，雷电产生的雷电流将会通过引下线最终流入到接地装置中。同时风向数据传输线上将会产生感应电压，并通过数据线直接传输到观测场内的采集器接口或室外转接盒当中，严重时甚至还会出现电磁感应串扰链现象，导致气象观测工作无法得到顺利开展。2.3风传感器铁塔与避雷针混装。大部分人员在建设自动气象站时并未意识到风向传感器铁塔与避雷针混装的重要危害。由于风向传感器往往安装在风塔上，且位于观测场的最高位置处，此时风塔类似于一根避雷针，一旦遭受雷击，将会严重损坏风向传感器，使其无法位于正常工作状态，进而对自动气象站的正常运行产生严重影响。2.4避雷针的保护范围不合格。自动气象站在运行过程中，一旦避雷针保护范围不合格，也将会导致自动气象站雷电灾害频发。在自动气象站建设初期，相关工作人员就应当对气象台站周围的布局进行仔细观察与研究，以确保自动气象站始终位于避雷针的保护范围之内。在建设自动气象站过程中，部分工作人员普遍认为避雷针保护范围过大是一种浪费。为节约资金，工作人员在建设自动气象站时缩小了避雷针保护范围，进而引发严重的雷击事故。确保自动气象站位于避雷针的保护范围之内，不仅能够有效地防止遭受直接雷击，还能保证各气象观测仪器设备位于正常运行状态。

3自动气象站防雷保护措施

3.1科学安装浪涌保护器。根据多年防雷工作经验，自动站雷击多为感应雷入侵，在观测场电源箱内安装浪涌保护器并且电源线进行金属屏蔽接地可有效防止感应雷入侵。3.2设置独立的避雷针。与自动气象站的防雷案例与实践经验相结合，尽管风塔作为避雷针使用会起到一定的支撑作用，但是也有一定的引雷作用，进而导致自动气象站雷电事故发生率较高。避雷针具有防雷接闪作用，在自动站直击雷防护时应当对其进行独立安装，要与风塔绝缘，独立接地网与观测场地网距离应大于5米。若安装独立避雷针，避雷针与其周围建筑物还应当保持一定的距离，另外，还要为避雷针接闪提供独立的低阻抗泄放雷电流通道，且不会影响到周边设备的安全运行。除此之外，在安装避雷针时对避雷针进行设置要选用滚球法对其保护范围进行测算，以保证自动气象站各气象观测仪器设备均位于避雷针的有效保护范围内，以保障其安全性。3.3增加线缆屏蔽。由于地沟地面较为潮湿或出现积水等因素的影响，将会加快穿线管道的腐蚀速度。通常情况下，气象观测场内部的各种线缆均应采用镀锌钢管悬空敷设在观测场的地沟当中，而且每相距5m还使用Φ10的镀锌圆钢管对其进行横向焊接，并使用铁皮拧紧钢管拐角位置处，既能够保证钢管一体，还能有效防止电磁干扰对线缆的正常使用产生严重影响。3.4做好接地处理。接地是做好雷电防护的一项基础性工作，主要包括保护性接地与功能性接地两种类型。为实现自动气象站接地性能的显著提升，应当保证地网的可靠性、接地连接线路的坚固性及泄流的通畅性。在对接地网进行设计时要确保地网面积、材料规格与土壤电阻率等与标准要求保持一致。自动气象站应当选用共用接地网、单点接地方式进行接地处理，而且应当将接地电阻值控制在4Ω左右；当接地电阻值高于4Ω则应当采用改变土壤结构、增加地桩及实用降阻剂等方式降低电阻值，以确保接地电阻值始终符合标准要求。就新建的接地网而言，其垂直接地体应当使用规格在50mm×50mm×5mm以上的镀锌角钢，水平环形地网应当选用规格在40mm×4mm的镀锌扁钢，而且其埋设深度应当在1m以上。

参考文献

[1]包勿日塔.自动气象站遭受雷击的原因分析及防雷保护措施[J].农村实用技术,2019(5):129.

[2]陈贻亮,唐冬慧,刘树平.新型自动气象站雷电灾害原因分析及防雷保护措施[C]//防雷减灾论坛,2014.

作者:李建国 单位:乌鲁木齐市气象局天气雷达站