基层气象业务设施综合防雷措施分析

基层气象业务设施综合防雷措施分析

楚赛文梁东华

（广东省阳春市气象局广东阳春529600）

摘要：近年来，在科学和信息技术不断进步的背景下，我国气象现代化建设水平有所提升，基层气象台站在运行中所提供的气象信息越来越精准。但是基层气象业务设施在运行的过程中，多次发生雷击事故，部分情况下还引发了严重的瞬间爆炸火灾事故。鉴于此，本文首先对雷电与气象台站进行了简要概述，并从观测场和业务平台防雷两方面出发对基层气象业务设施综合防雷措施展开了详细分析，以供参考。

关键词：基层气象；业务设施；综合防雷；措施

近年来，我国各地积极组建了多个自动气象观测站，在科学技术不断进步的背景下，其内部的业务设施也越来越完善。然而我国地域辽阔，部分地区的基层气象业务设施在运行的过程中会面临严重的雷击威胁。较大的雷暴强度，会导致电子设备遭受雷击的概率明显提升，在这种情况下，积极加强防雷措施研究，并构建综合防雷系统势在必行。

1雷电与气象台站概述

雷电多发生于阴雨季节，存在于积雨云中，作为一种放电现象，常伴有雷鸣和闪电，雷电现象发生时，随之而来的还有暴雨和阵风，部分情况下还存在龙卷风与冰雹。如果人体遭受雷击，瞬间电流会以较快的速度流通整个人体，遭受雷击者心跳、呼吸骤然停止，最终发生死亡。剧有效数据显示，当人们处于空旷的户外时，最容易遭受雷击，同时在树木下避雨时遭受雷击的概率最高。在科学技术不断进步的背景下，雷击也能够给社会的发展做出贡献，目前，可以用雷电进行化肥制造，缩短部分植物的生长周期。值得注意的是雷电包含极为强大的能量，值得相关领域研究人员加大研究力度，提升雷电能量利用率。气象台站指的是部分区域、国家通过观测天气，合理利用仪器设备播报准确的天气状况，为人们的出行提供便利。在科技不断进步的背景下，目前越来越多的微电子设备被应用于气象台站中，这些设备实际运行中，拥有较低的工作电压和较高的运行效率等特点，同时受电磁干扰脉冲和雷电的影响较大，因此，必须加大基层气象业务设施综合防雷措施研究力度，才能够保证相关微电子设备能够长期处于稳定的状态下，降气象台站的功能充分发挥出来。

2观测场防雷

2.1观测场防雷措施

通常情况下，会在地区地势较高的位置来设置气象台站，同时该地区周边建筑物相对较少，相对空旷，独立风杆应被设置于场地内。正因为气象台站的这些特点，才会导致遭受雷击的概率增加。基层气象台站传统的防雷观测过程中，通常只会将一根避雷针在风杆上进行加固，所采用的接地装置处理方法也相对简单，由此会形成较大的接地电阻率，最重要的是没有进行等电位连接。随着气象台站运行过程中每年遭受雷击的概率增加，现阶段人们对观测场防雷措施产生了高度的重视，而要想将观测场设备遭受雷击的机率降到最低，在是安装防雷设施的过程中，就必须进行严格的要求。工作人员应对直击雷发生的概率、产生的危害等各种因素进行全面分析，同时不可以忽视雷电旁击侧闪过程中给气象基站正常运行带来的威胁。接闪中的接闪装置，高电位会在引下线中产生，此时导体如果在防雷系统周边处于低电位状态，那么就很容易发生旁侧闪络，这样一来，将对设备正常运行以及工作人员的人身安全造成严重威胁。因此，必须对测场内因避雷针引雷入地时产生的电位差所带来的危害进行全面思考。目前，在提升观测场避雷能力时，最佳的处理方式是综合应用均压环和避雷塔，从而更加合理的安装防雷设施。

2.2观测场设备防雷设计

在观测场设备防雷设计中，必须综合考虑场内设备的具体布局情况以及观测场的大小，应在观测场北面围栏以外来建立避雷塔，确保两根风杆与避雷塔之间的距离保持一致，而在对避雷塔对观测场的保护半径进行计算的过程中，可以利用以下公式：

其中，被保护物与避雷针之间的距离应用rx来表示；地面上独立避雷塔的保护半径应用ro来表示；避雷塔高度应用h来表示；雨量筒、风杆、日照计等被保护物高度应用hx来表示；滚球半径应用hr来表示。

由图1可知，假设构建25m×25m的观测场，10m为风杆

与避雷塔之间的实际测量距离，其中12m为风杆的高度。在对上述公式进行应用的过程中，就可以对避雷塔高度h进行计算，结果为26m；ro在地面的保护半径值约为41m，因此观测场中全部设备以及12m高度的风杆都可以得到有效的保护。接闪过程中的接闪装置，高电位会在引下线中形成，此时导体如果在防雷系统周边处于低电位状态，那么就很容易发生旁侧闪络，同时会提升其电位，严重威胁设备以及工作人员的稳定运行和生命安全，所以必须保证等电位联接能够在避雷设施和观测场内全部设备中实现。地极应沿观测场四周挖60cm深的土沟，并在土中钉人lm深45cm×45cm角钢，利用扁钢联接焊实各个角钢，应保证此时拥有小于等于2Ω的接地电阻率。

3业务平台防雷

3.1业务平台防雷措施

气象台站业务系统应用采集器采集数据,由计算机进行数据处理并通过网络传输到省局服务器。而采集器、计算机、路由器、信号传输系统等属于弱电子设备,如雷电流过大,分流不及时就会产生回路,从而击坏弱电设备,因此,业务平台应考虑分流保护的方式进行防雷设计。

3.2业务平台防雷设计

分流即电话线、数据线、天馈线等室外来的信号线中将避雷器并联，如图2所示。当线路中由于累积效应形成过电压并进入室内设备中以后，此时电阻在避雷器中会降至最低值，几乎处于短路状态，雷电电流就由此处分流人地。分流后的雷电流，仍然会有少部分进入到设备，因此将对微电子设备带来威胁。所以，必须保证导线连入机壳前，实施多级分流，应用高于三级的防雷保护措施，将屏蔽的方法应用于业务室中的设备中，确保接地现象在壳、屏蔽套中良好。

根据省局要求，必须保证接地电阻率在业务平台中低于2Ω，同时拥有小于2V的零地间电压。应用分流防雷措施时，必须合理选择避雷器性能参数，确保设备安装以后不会对系统产生负面影响。例如，在接入信号避雷器以后，应保证系统传输速率不受影响；天馈避雷器在通带内的损耗应降到最低。

结语

在设计基层台站防雷设施的时候,应查询气象历史资料,统计出当地的年平均雷暴日数,雷击事例,结合当地地形、土质条件等因素,从中总结经验规划防雷设计方案,安装防雷设施时尽量采用品质好的材料,特别是设计接地装置时接地电阻一定要符合要求,以避免气象装备遭雷击,造成经济损失,影响业务工作的正常开展。

参考文献

[1]张天华，曲楠，谢君，等.基层气象台站气象仪器的维护和管理[J].河南气象，2016(1)：10-11.