自動(dòng)氣象站雷擊原因及防雷措施

導(dǎo)語(yǔ)：自動(dòng)氣象站雷擊原因及防雷措施一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

【摘要】本文著重針對(duì)自動(dòng)氣象站遭受雷擊的原因進(jìn)行分析，并提出有效的防雷保護(hù)措施，旨在減少雷電對(duì)自動(dòng)氣象站的危害，并確保自動(dòng)氣象站位于安全、正常工作狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)氣象站；雷電災(zāi)害；原因；防雷保護(hù)

1雷電入侵自動(dòng)氣象站的途徑

近些年來(lái)，吉林省長(zhǎng)白山池西區(qū)雷電災(zāi)害發(fā)生頻率居高不下，由此對(duì)自動(dòng)氣象站的影響及危害越來(lái)越不容忽視。雷電主要通過(guò)以下途徑入侵自動(dòng)氣象站：1）感應(yīng)雷入侵。當(dāng)測(cè)站附近供電線路處于雷擊區(qū)域內(nèi)并形成感應(yīng)雷，在供電線路中產(chǎn)生瞬間高壓并通過(guò)自動(dòng)站交流供電系統(tǒng)入侵自動(dòng)氣象站，造成自動(dòng)氣象站設(shè)備損壞。2）直擊雷入侵。雷電直接擊中自動(dòng)氣象站當(dāng)中的氣象觀測(cè)儀器設(shè)備，并在瞬間產(chǎn)生高電壓而形成火花放電，還會(huì)產(chǎn)生大量的熱能與機(jī)械能，導(dǎo)致自動(dòng)氣象站的氣象觀測(cè)設(shè)備遭受?chē)?yán)重?fù)p壞，不僅導(dǎo)致氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)丟失，還會(huì)對(duì)正常采集與上傳氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生嚴(yán)重影響；3）接地線入侵。雷電擊中自動(dòng)站附近的接地點(diǎn)，其周?chē)碾娢粫?huì)顯著增加，由此產(chǎn)生的瞬間高電位往往會(huì)通過(guò)自動(dòng)站接地線進(jìn)入到電路，并產(chǎn)生強(qiáng)電流，進(jìn)而嚴(yán)重?fù)p壞電路元器件；4）雷電擊中連接自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)線、電源線等導(dǎo)體，使電流波與電壓波傳播至導(dǎo)體兩端，進(jìn)而嚴(yán)重?fù)p壞自動(dòng)氣象站相關(guān)設(shè)備。

2自動(dòng)氣象站遭受雷擊的原因分析

2.1未設(shè)置避雷裝置與避雷網(wǎng)格?？茖W(xué)設(shè)置避雷裝置對(duì)于做好外部防雷工作尤為重要。交流供電系統(tǒng)未安裝浪涌保護(hù)器或安裝不規(guī)范，合理安裝浪涌保護(hù)器可以有效地防止感應(yīng)雷入侵。對(duì)接閃器進(jìn)行正確安裝能夠有效地引導(dǎo)雷電流并將其泄放入大地，以避免直擊雷直接擊中自動(dòng)氣象站的氣象觀測(cè)儀器設(shè)備，進(jìn)而最大限度地保護(hù)氣象觀測(cè)設(shè)備的安全性。然而，在實(shí)際的工作過(guò)程中，自動(dòng)氣象站并未合理地設(shè)置避雷網(wǎng)格，也未科學(xué)安裝接閃器，導(dǎo)致接閃器的引流作用無(wú)法得到充分發(fā)揮，進(jìn)而引發(fā)雷電災(zāi)害。2.2信號(hào)線纜未采取有效的屏蔽措施。就自動(dòng)氣象站而言，其觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)部的大多數(shù)線纜均會(huì)穿過(guò)PVC管而直接敷設(shè)在觀測(cè)場(chǎng)地溝當(dāng)中，或者懸空敷設(shè)在地溝當(dāng)中。雖然使用金屬管對(duì)值班室與觀測(cè)場(chǎng)之間的連接線纜進(jìn)行敷設(shè)，然而并未對(duì)金屬管兩端采取有效的接地措施，進(jìn)而導(dǎo)致其分流作用無(wú)法得到充分發(fā)揮。接閃桿在接閃時(shí)，雷電產(chǎn)生的雷電流將會(huì)通過(guò)引下線最終流入到接地裝置中。同時(shí)風(fēng)向數(shù)據(jù)傳輸線上將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，并通過(guò)數(shù)據(jù)線直接傳輸?shù)接^測(cè)場(chǎng)內(nèi)的采集器接口或室外轉(zhuǎn)接盒當(dāng)中，嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)出現(xiàn)電磁感應(yīng)串?dāng)_鏈現(xiàn)象，導(dǎo)致氣象觀測(cè)工作無(wú)法得到順利開(kāi)展。2.3風(fēng)傳感器鐵塔與避雷針混裝。大部分人員在建設(shè)自動(dòng)氣象站時(shí)并未意識(shí)到風(fēng)向傳感器鐵塔與避雷針混裝的重要危害。由于風(fēng)向傳感器往往安裝在風(fēng)塔上，且位于觀測(cè)場(chǎng)的最高位置處，此時(shí)風(fēng)塔類(lèi)似于一根避雷針，一旦遭受雷擊，將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞風(fēng)向傳感器，使其無(wú)法位于正常工作狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)自動(dòng)氣象站的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。2.4避雷針的保護(hù)范圍不合格。自動(dòng)氣象站在運(yùn)行過(guò)程中，一旦避雷針保護(hù)范圍不合格，也將會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)氣象站雷電災(zāi)害頻發(fā)。在自動(dòng)氣象站建設(shè)初期，相關(guān)工作人員就應(yīng)當(dāng)對(duì)氣象臺(tái)站周?chē)牟季诌M(jìn)行仔細(xì)觀察與研究，以確保自動(dòng)氣象站始終位于避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)。在建設(shè)自動(dòng)氣象站過(guò)程中，部分工作人員普遍認(rèn)為避雷針保護(hù)范圍過(guò)大是一種浪費(fèi)。為節(jié)約資金，工作人員在建設(shè)自動(dòng)氣象站時(shí)縮小了避雷針保護(hù)范圍，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的雷擊事故。確保自動(dòng)氣象站位于避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)，不僅能夠有效地防止遭受直接雷擊，還能保證各氣象觀測(cè)儀器設(shè)備位于正常運(yùn)行狀態(tài)。

3自動(dòng)氣象站防雷保護(hù)措施

3.1科學(xué)安裝浪涌保護(hù)器。根據(jù)多年防雷工作經(jīng)驗(yàn)，自動(dòng)站雷擊多為感應(yīng)雷入侵，在觀測(cè)場(chǎng)電源箱內(nèi)安裝浪涌保護(hù)器并且電源線進(jìn)行金屬屏蔽接地可有效防止感應(yīng)雷入侵。3.2設(shè)置獨(dú)立的避雷針。與自動(dòng)氣象站的防雷案例與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，盡管風(fēng)塔作為避雷針使用會(huì)起到一定的支撐作用，但是也有一定的引雷作用，進(jìn)而導(dǎo)致自動(dòng)氣象站雷電事故發(fā)生率較高。避雷針具有防雷接閃作用，在自動(dòng)站直擊雷防護(hù)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行獨(dú)立安裝，要與風(fēng)塔絕緣，獨(dú)立接地網(wǎng)與觀測(cè)場(chǎng)地網(wǎng)距離應(yīng)大于5米。若安裝獨(dú)立避雷針，避雷針與其周?chē)ㄖ镞€應(yīng)當(dāng)保持一定的距離，另外，還要為避雷針接閃提供獨(dú)立的低阻抗泄放雷電流通道，且不會(huì)影響到周邊設(shè)備的安全運(yùn)行。除此之外，在安裝避雷針時(shí)對(duì)避雷針進(jìn)行設(shè)置要選用滾球法對(duì)其保護(hù)范圍進(jìn)行測(cè)算，以保證自動(dòng)氣象站各氣象觀測(cè)儀器設(shè)備均位于避雷針的有效保護(hù)范圍內(nèi)，以保障其安全性。3.3增加線纜屏蔽。由于地溝地面較為潮濕或出現(xiàn)積水等因素的影響，將會(huì)加快穿線管道的腐蝕速度。通常情況下，氣象觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)部的各種線纜均應(yīng)采用鍍鋅鋼管懸空敷設(shè)在觀測(cè)場(chǎng)的地溝當(dāng)中，而且每相距5m還使用Φ10的鍍鋅圓鋼管對(duì)其進(jìn)行橫向焊接，并使用鐵皮擰緊鋼管拐角位置處，既能夠保證鋼管一體，還能有效防止電磁干擾對(duì)線纜的正常使用產(chǎn)生嚴(yán)重影響。3.4做好接地處理。接地是做好雷電防護(hù)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，主要包括保護(hù)性接地與功能性接地兩種類(lèi)型。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)氣象站接地性能的顯著提升，應(yīng)當(dāng)保證地網(wǎng)的可靠性、接地連接線路的堅(jiān)固性及泄流的通暢性。在對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要確保地網(wǎng)面積、材料規(guī)格與土壤電阻率等與標(biāo)準(zhǔn)要求保持一致。自動(dòng)氣象站應(yīng)當(dāng)選用共用接地網(wǎng)、單點(diǎn)接地方式進(jìn)行接地處理，而且應(yīng)當(dāng)將接地電阻值控制在4Ω左右；當(dāng)接地電阻值高于4Ω則應(yīng)當(dāng)采用改變土壤結(jié)構(gòu)、增加地樁及實(shí)用降阻劑等方式降低電阻值，以確保接地電阻值始終符合標(biāo)準(zhǔn)要求。就新建的接地網(wǎng)而言，其垂直接地體應(yīng)當(dāng)使用規(guī)格在50mm×50mm×5mm以上的鍍鋅角鋼，水平環(huán)形地網(wǎng)應(yīng)當(dāng)選用規(guī)格在40mm×4mm的鍍鋅扁鋼，而且其埋設(shè)深度應(yīng)當(dāng)在1m以上。

參考文獻(xiàn)

[1]包勿日塔.自動(dòng)氣象站遭受雷擊的原因分析及防雷保護(hù)措施[J].農(nóng)村實(shí)用技術(shù),2019(5):129.

[2]陳貽亮,唐冬慧,劉樹(shù)平.新型自動(dòng)氣象站雷電災(zāi)害原因分析及防雷保護(hù)措施[C]//防雷減災(zāi)論壇,2014.

作者:李建國(guó) 單位:烏魯木齊市氣象局天氣雷達(dá)站