陳強(qiáng)

[摘 要]雷電災(zāi)害就是一種較為常見的自然干擾源，由雷擊產(chǎn)生的直擊雷和雷擊電磁脈沖損害對自動氣象站的危害很大，因而雷電防護(hù)對于自動氣象站的長期正常安全運(yùn)行不可忽視。

[關(guān)鍵詞]自動氣象站 雷電防護(hù) 技術(shù)

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）06-0184-01

自動氣象站隨著我國氣象的發(fā)展而被廣泛的應(yīng)用起來，作為一種全新的地面氣象自動觀測處理系統(tǒng)——自動氣象站，它對氣象數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)自動采集、自動計算、自動處理、自動顯示、自動存貯、自動通訊及打印等一系列自動功能。但由于其核心是集成電路微電子設(shè)備，非常容易受到電磁脈沖的干擾，對雷電的抵抗能力相對也較弱，它自身所有的防雷板根本起不到防護(hù)作用，一旦雷電電磁侵襲氣象站，就會使設(shè)備遭到破壞，使大量氣象數(shù)據(jù)丟失，嚴(yán)重者可將設(shè)備整體摧毀。加強(qiáng)防雷技術(shù)就顯得尤為重要，確保自動氣象站的設(shè)備在良好的環(huán)境下運(yùn)行，可以有效的提高自動氣象站的穩(wěn)定性及安全性 。

一、自動氣象站遭雷擊的原因

根據(jù)有關(guān)資料和現(xiàn)場實(shí)地勘察，自動氣象站的建設(shè)場地主要分為兩大類：一類是建設(shè)在原氣象觀測場，另一類是根據(jù)氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測的需要，建設(shè)在非氣象觀測場的其他場所，這類大為單要素自動氣象站，有少部分為多要素自動氣象站。對于建設(shè)在原氣象觀測場的自動氣象站，其防雷接地系統(tǒng)主要是在原氣象觀測場防雷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改建而成。由于以前的人工觀測場大多為機(jī)械制式的設(shè)備，耐壓能力較強(qiáng)，因此，雷擊表現(xiàn)不是很嚴(yán)重。而自動氣象站大多由集成度較高的電子弱電設(shè)備組成，且處理及傳輸設(shè)備均為電子弱電設(shè)備，其耐壓能力相對較弱。在建設(shè)自動氣象站時，由于對風(fēng)桿的直擊雷防護(hù)、等電位連接以及屏蔽措施考慮不周全，導(dǎo)致雷暴時自動氣象站很容易損壞，嚴(yán)重影響了自動氣象站的正常運(yùn)行。而對于在非氣象觀測場的自動氣象站，由于觀測需要，大多建設(shè)在建筑物的屋頂或野外，其防雷措施一般僅安裝一只避雷針，基本上缺乏雷擊電磁脈沖的防護(hù)措施，一旦自動氣象站遭受雷擊就很容易損壞。

二、雷電的危害和入侵方式

雷電是大氣現(xiàn)象當(dāng)中的其中一種，每次雷閃能夠釋放出數(shù)百兆焦耳的能量。其強(qiáng)大的電流能讓放電通道中的瞬時溫度升高到6000-10000攝氏度，產(chǎn)生的熱效應(yīng)、電效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)具有嚴(yán)重的破壞性。根據(jù)資料顯示，世界上很多國家和地區(qū)每年都會發(fā)生多起雷擊災(zāi)害事故。并且由于雷電具有突發(fā)性、快速性的特點(diǎn)，讓人避之不及。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2007年我國雷電災(zāi)害共發(fā)生19902起，其中死亡人數(shù)是678人，受傷人數(shù)是768人，雷電造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到10億元人民幣。雷電對自動氣象站帶來的危害具有破壞性，雷電可造成氣象站的傳感器、采集器和主控危機(jī)的破壞。雷擊電磁脈沖可通過電源線路和通信線路入侵自動氣象站，這種入侵造成破壞的概率很大。通常情況下，自動氣象站都是建立在空曠的地方，傳輸線從傳感器到采集器再到計算機(jī)有一段距離，加上數(shù)據(jù)傳輸線和電源及接地線等都在相同的電磁環(huán)境中，相互之間有影響，數(shù)據(jù)傳輸線難以做到電磁屏蔽。這就導(dǎo)致雷電通過磁場、電場和電阻耦合以傳導(dǎo)或者輻射的方式破壞自動氣象站。

雷電對自動氣象站的入侵方式主要是傳導(dǎo)耦合和輻射耦合這兩種方式。一種是通過供電線路的入侵，雷雨天氣時，雷電首先會電擊到建筑物，然后電流會隨著建筑物傳導(dǎo)給地面，再通過電路中的零線、保護(hù)地線和布線中的接地線，以脈沖的形式侵入室內(nèi)，造成電器設(shè)備的損壞。另一種是通過通信線路入侵，當(dāng)建筑物遭到雷擊后，一些處于戶外的例如傳感器、采集器等設(shè)備很容易受到損壞。

三、自動氣象站的防雷措施

1 針對直雷擊的防御措施

針對這種直接雷擊現(xiàn)象，氣象站的管理人員和防護(hù)人員采取了一系列的防護(hù)措施和設(shè)計方案?？紤]風(fēng)桿防雷措施，一般情況下，設(shè)計人員會在風(fēng)桿上安裝避雷針、連接導(dǎo)體，從而實(shí)現(xiàn)引雷擊電流傾入大地的目的，達(dá)到防雷效果。

2 防御雷電波以及電磁波干擾的方法

氣象站的設(shè)計人員主要是通過供電線、數(shù)據(jù)線以及信號線等線路的連接從而起到導(dǎo)電傳輸作用，所以說，對2種電波的防御就是對這3種線路進(jìn)行保護(hù)。對于供電線，由于其線路較長，因此也比較容易引入雷電波。所以要特別注意的就是對供電線路的保護(hù)，可通過安裝泄流型保護(hù)器對接線位置進(jìn)行保護(hù)；對信號線而言，可依據(jù)其不同的材質(zhì)，分別采取電纜敷設(shè)和電涌防護(hù)與接地裝置相連達(dá)到防護(hù)的目的；數(shù)據(jù)線，主要是引入PVC管或設(shè)立電纜井或電纜溝，并做好防雨、防蟲、防腐等工作，從而達(dá)到防雷效果。

3 地電位反擊的防御措施

其根本在于將電流引入大地，從而避開雷電流對氣象站的影響。因此接地防雷裝置就是基礎(chǔ)，其關(guān)鍵在于接地電網(wǎng)的質(zhì)量，這是由于防雷措施是通過接地電網(wǎng)將電流引入大地的。因此，氣象站的工作人員必須將自身的地理位置特點(diǎn)與電路情況相結(jié)合，進(jìn)行合理的設(shè)計，選擇質(zhì)量較好的防雷地網(wǎng)，同時也要充分考慮接地網(wǎng)的材質(zhì)、面積以及電阻等，從而使接地網(wǎng)能更好的服務(wù)于氣象站的防雷工作。除此之外，自動氣象站在進(jìn)行防雷工作時還要安裝這些泄流及防雷裝置外，還有對這些設(shè)備進(jìn)行及時的檢修，特別是在雨季要確保其全面、系統(tǒng)、科學(xué)的運(yùn)行，一旦有問題發(fā)生，及時處理，保障其處于良好的狀態(tài)中運(yùn)行。

總而言之，自動氣象站是一種全新的、高科技的、更加準(zhǔn)確、高效的地面自動觀測微機(jī)處理系統(tǒng)，自動氣象站的雷電防護(hù)建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜、專業(yè)性強(qiáng)、危險性高的系統(tǒng)化工程，應(yīng)以預(yù)防為主、安全可靠為原則，長期堅(jiān)持，并在工作中將自身特點(diǎn)同分流、屏蔽、等電位連接等技術(shù)相結(jié)合，不斷的完善，歸納總結(jié)，合理安排防雷措施及防雷工作，從而確保自動氣象站的防雷安全，確保自動氣象站的正常運(yùn)行。

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