浅议自动气象站雷电防护设计

浅议自动气象站雷电防护设计

摘要：随着自动气象站的增多，防雷防护也成了一项非常重要的工作。文章分析了自动气象站中雷电的形成、入侵途径以及对气象站的危害等几个方面，在此基础上对防雷技术在自动气象站中的应用进行了探讨，并提出了一些可行的方法。

关键词：自动气象站；雷电防护；设计

随着我国气象的发展，自动气象站正在被广泛地应用，由于受到自身条件的限制，很多自动气象站一般都裸露在室外，这给自动气象站的维护带来了一定的难度，特别是经常出现的雷击现象，给气象部门造成了很大的经济损失和数据损失。这就需要我们加强现代防雷技术的应用，改善自动气象站设备运行环境，提高自动气象站运行的稳定性和安全性。

1雷电入侵

1.1雷电入侵途径

雷电对自动气象站的破坏主要体现对气象站的设备损坏上，这种破坏主要通过传导耦合和辐射耦合这两种方式，除此之外，还会通过其他的方式对自动气象站进行破坏。主要体现在通过供电线路的侵入，这种入侵主要是裸露在外面的电线受到雷击后出现的破坏现象。雷雨天雷电会电击到建筑物和高建筑，然后电流会通过这些物体传递给大地，在通过电路中的零线、保护地线和布线中的接地线，以脉冲波的形式侵入室内，使设备损坏。还有一种形式主要是通过通信线路的入侵，这种入侵主要是雷击中建筑后，很多处于户外的设备，如传感器、采集器，这些设备很容易造成失效或者毁坏。

1.2雷击的危害

雷电是众多大气现象中的一种，每一次雷闪释放的能量可高达数百兆焦耳。强大的雷电流可使放电通道中瞬时温度升高到6 000～10 000 ℃，其产生的热效应、机械效应和电效应，具有极大的破坏性，会致死人命、摧毁房屋建筑。雷击对自动气象站的破坏是非常大的，这种破坏不仅仅是设备的损坏，还可以通过其他的途径对自动气象站进行更大的破坏，气象站的传感器、采集器和主控危机也会遭受到雷击的袭击而出现破坏。雷击电磁脉冲从电源供电线路和通信线路入侵自动气象站，造成自动气象站的损害概率较大。自动站安装在空旷处，从传感器到采集器，再到计算机，传输线有一段距离，而且数据传输线与电源线、接地线等是处在几乎相同的电磁环境，相互之间存在一定影响，数据传输线很难做到电磁屏蔽。这就容易造成雷电通过磁场耦合、电场耦合、电阻耦合等以传导和辐射方式对自动气象站设备构成侵害。

2现代防雷技术的应用

由于雷电的不确定性，并且雷电无孔不入，对现代自动气象站的影响是非常大的，我们可以通过现代防雷技术来减少雷电的破坏，现代防雷的技术原则强调全方位防护、综合治理、层层设防，全方位地堵截雷电的入侵，主要是通过以下几个方面：

（1）躲。主要是指在雷电来临之前尽量躲开雷电的袭击。这就是需要自动气象站在雷电发生之前尽量把一些带电的设备关闭，切断电源，使雷电不能进入用电设备等。

（2）搭接或等电位联结。在自动气象站内将各种金属导电部分以适合的方式互相连接，让设备的电位相等或相近，从而消除或减少其间的电位差，电位差会引起设备的破坏。这就需把防雷地线、电源地线、信号线地线及埋在地下的金属管道进行连接。

（3）引导。通过一些特殊的地线把雷电引导到地下，从而避免对设备的破坏。

（4）浪涌保护。浪涌保护是对设备最后的一道防护墙，它主要是防止雷电波从信号线、电源线入侵自动气象站室内造成各设备的损坏。在进入区域自动站的信号线、电源线上加装相应的浪涌保护器。

（5）屏蔽。从自动站外线缆、设备的布设情况来看，应将计算机、采集器等设备的金属外壳有效接地，使其发挥一定的屏蔽作用。信号线、电源线采用屏蔽电缆或穿金属管屏蔽，而且需要信号线、电源线的屏蔽层沿线路多点接地或至少应在线路的首末两端接地，放置设备的建筑物房间应将房间的混凝土墙中的结构钢筋及门窗的金属框、防护栏进行有效电气连接而构成完整的屏蔽笼。

3改进措施

有些农村的自动气象站在防雷及布局上存在一定的弊端，我们可以通过以下几个方法来进行改进：①传感器的线缆部分可以通过穿铁管来加以屏蔽，同时把铁管两端都深埋进地里。②按照相应的规范要求来对直接架空入室的站点，做好电源线防雷电波侵入的措施。在做地网时可以对焊接点进行特殊的处理，例如通过防锈和防腐处理，在避雷针等比较集中的专用配电系统和弱电设施等设备之间应尽量分开接入地网，入室的金属钢管和防雷装置相连。③防浪涌保护器的使用，在室内的插座尽量用具有防浪涌功能的插座，作为雷击防护的最后一道防线，可以对设备进行必要的保护。④按照相关规定，把信息系统所在的建筑进行分区保护，这样层层保护的结果就是让自动气象站能够更安全的工作，防止雷击的发生。

参考文献

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