黃嘉穩(wěn)

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(huán)境的特殊性和電子元件的脆弱性有直接關(guān)系。基于此，本文將簡單介紹自動氣象站雷電防護常用技術(shù)，深入探討自動氣象站雷電防護技術(shù)的具體應(yīng)用，希望研究內(nèi)容能夠給相關(guān)從業(yè)人員以啟發(fā)。

關(guān)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(shè)備、系統(tǒng)實行的數(shù)據(jù)采集、計算、分析活動的氣象勘察體系。它主要包括風(fēng)向、溫度、濕度、雨量、蒸發(fā)量等方面的信息收集。為了確保自動氣象站能夠精準(zhǔn)地進行氣象資訊的傳輸和發(fā)送，做好雷電防護，是該部分活動實施開展的重要內(nèi)容。

1自動氣象站雷電防護常用技術(shù)

1.1防地閃回?fù)舯Ｗo技術(shù)

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?fù)舯Ｗo技術(shù)，以此實現(xiàn)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(shù)的應(yīng)用需以防地閃回?fù)舯Ｗo裝置為核心。防地閃回?fù)舯Ｗo技術(shù)能夠?qū)纂娭鞣烹娗肋M行改變，通過雷電與防地閃回?fù)舯Ｗo裝置的“梯級先導(dǎo)”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(shù)值不會達到擊穿空氣標(biāo)準(zhǔn)，自動氣象站可由此實現(xiàn)地閃“回?fù)簟钡挠行ьA(yù)防并規(guī)避直擊雷問題。防地閃回?fù)舯Ｗo裝置能夠由雷云電場啟動，雷電自身能量可在防地閃回?fù)舯Ｗo技術(shù)作用下開展雷擊發(fā)生的抵御，屬于無源設(shè)備的防地閃回?fù)舯Ｗo裝置存在較低的接地電阻值要求，在自動氣象站中的應(yīng)用價值較高。

1.2地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

自動氣象站雷電防護還需要得到地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的支持，該技術(shù)能夠有效地解決電位反擊、電磁輻射等雷電相關(guān)問題，具體應(yīng)用需關(guān)注四方面內(nèi)容：第一，科學(xué)設(shè)置隔離措施，地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用需結(jié)合自動氣象站實際進行接地裝置的獨立設(shè)置，保證其他金屬管線與觀測場內(nèi)地網(wǎng)間的安全距離達標(biāo)?？紤]到一些特殊因素影響下自動氣象站無法獨立設(shè)置接地裝置，此時可采用共用接地的獨立接閃桿地網(wǎng)與觀測場內(nèi)地網(wǎng)，同時保證二者連接于地網(wǎng)最遠(yuǎn)端，沿接地體的兩者地網(wǎng)連接長度最小應(yīng)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(wǎng)格狀環(huán)形地網(wǎng)。均勻分布的地網(wǎng)電位直接影響自動氣象站雷電防護性能，基于地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，可考慮設(shè)置正方形網(wǎng)格狀環(huán)形地網(wǎng)，以此優(yōu)化控制各地網(wǎng)節(jié)點地電位差。具體需保證存在5m×5m內(nèi)的尺寸，并遵循一類防雷網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)進行正方形網(wǎng)格狀環(huán)形地網(wǎng)的布置，且與值班室地網(wǎng)并電位連接，最少需存在2處連接點;第三，合理設(shè)置等電位連接帶。在風(fēng)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(jié)合地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，需在該處進行等電位連接帶的合理設(shè)置，等電位連接帶應(yīng)以安全散流距離作為主要依據(jù)，均壓水平接地極的敷設(shè)需與電纜溝平行;第四，垂直接地極的針對性增設(shè)。為實現(xiàn)自動氣象站對地電位反擊和電磁輻射的更好應(yīng)對，基于地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，還應(yīng)關(guān)注垂直接地極的科學(xué)增設(shè)，接閃桿、主采集器等設(shè)備的接地處應(yīng)設(shè)置垂直接地極，接閃桿外引接地需同時設(shè)置深基礎(chǔ)接地，作為自然接地體的風(fēng)桿拉線塔基礎(chǔ)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(shù)

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(shù)需要得到充分應(yīng)用，以此強化信號系統(tǒng)和電源系統(tǒng)的保護。SPD保護技術(shù)在信號系統(tǒng)中的應(yīng)用可選擇PCB集成電路板式設(shè)計，這種SPD設(shè)計能夠適應(yīng)有限的采集終端安裝空間，有效實現(xiàn)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(shè)計需結(jié)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(shù)在電源系統(tǒng)的應(yīng)用需基于場室低壓配電線路的具體需要設(shè)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(tǒng)，SPD需科學(xué)設(shè)置，一般主采集器箱保護選用SPD4（B+C型），也可以采用復(fù)合型SPD，充分利用其直擊雷與感應(yīng)雷防護功能，直擊雷能量地電位反擊可實現(xiàn)有效應(yīng)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(nèi)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(xiàn)壓力提升的問題，造成自動氣象站內(nèi)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(nèi)低壓供電穩(wěn)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(diào)節(jié)設(shè)計，以及日常電源線防雷監(jiān)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(diào)配法進行處理優(yōu)化。比如技術(shù)人員采用專業(yè)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(tǒng)、自動站設(shè)備線路日常監(jiān)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(yīng)的管理制度，從基層工作人員，到管理人員相互協(xié)調(diào)的日常管理。

2.2傳感器通道雷電預(yù)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(yù)防管理，能夠達到內(nèi)部與外部設(shè)備因素綜合防護的效果。外部進行傳感器防護調(diào)節(jié)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(yù)防方面應(yīng)采取了以下措施：①按照自動氣象站設(shè)備規(guī)劃結(jié)構(gòu)，做好傳感器設(shè)備主體、以及關(guān)聯(lián)線路部分的電壓調(diào)整，利用空氣開關(guān)進行自動化控制。一旦氣象站中外部設(shè)備受到雷電直擊時，線路上關(guān)聯(lián)的空氣開關(guān)將在第一時間自動關(guān)閉，切斷外部干擾電流傳輸渠道。②自動化氣象站雷電內(nèi)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(diào)節(jié)。結(jié)合當(dāng)前自動氣象站傳感器設(shè)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(diào)節(jié)，是做好信號傳輸體系的有效方法。

2.3利用地網(wǎng)防護設(shè)備

自動氣象站雷電防護，充分利用地網(wǎng)作為圍欄防護，也是有效策略。觀測廠內(nèi)所有設(shè)備均與地網(wǎng)之間相互關(guān)聯(lián)，以實現(xiàn)范圍之內(nèi)，自動氣象站基礎(chǔ)設(shè)備部分的延展性防護與調(diào)節(jié)。計算機設(shè)備保護與接地線路部分采用共極法進行調(diào)節(jié)，也是輻射延展性接地鋪設(shè)的有效方式，它能夠通過地下傳導(dǎo)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(shù)方法實際運用期間，地網(wǎng)防護設(shè)備方面的系列工作內(nèi)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(shè)定法，在氣象站范圍之內(nèi)，形成外部設(shè)備傳感器、信息收集裝置關(guān)聯(lián)防護，以及服務(wù)器、路由器、交換機等內(nèi)部操控裝置與之關(guān)聯(lián)的設(shè)備雷電防護體系。②將自動氣象站防雷電網(wǎng)絡(luò)部分線路，采用共極法進行對應(yīng)調(diào)節(jié)。即，內(nèi)部設(shè)備與外部設(shè)備同時與接地網(wǎng)中同一根雷電線路進行銜接。一旦設(shè)備受到雷電信號干擾，關(guān)聯(lián)設(shè)備除了接地網(wǎng)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(shè)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(jié)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(yīng)該對防雷工作提起重視，運用現(xiàn)有的技術(shù)手段，發(fā)揮出氣象防雷技術(shù)應(yīng)有的作用。努力提高專業(yè)技術(shù)水平，建立起一個相對完整的氣象預(yù)報體系，增強群眾意識，把握技術(shù)要點，做好工作風(fēng)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(chǎn)安全。

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