论析自动气象站综合防雷技术

摘要：随着科学技术的高速发展，计算机网络得到迅速普及，气象探测手段也得到了更新，出现了许多自动气象站。本文通过分析雷电入侵的途径，对自动气象站的建筑设施和仪器设备的防雷问题进行综合分析，提出了自动气象站的综合防雷措施，只要我们严格按照防雷规范和标准进行防雷设计、施工，就可以收到满意的防雷效果。
目前，全国大都建成了自动气象站，现已投入正常的业务运行。无疑对综合防雷提出更高的要求。因此，对自动气象站的综合防雷技术进行研究探讨是十分必要的。

一、雷电高电位引入自动气象站的途径以及损坏原因

(一)自动气象站雷电高电位引入的主要途径有

①直击雷击直接击中架空线缆，让高压雷电以波的形式沿着导线两边传播而引入室内。
②静电感应或电磁感应，感应出过电压，通过线缆引入室内。

(二)仪器设备被雷击损坏的原因

①雷电产生强加热效应和电动力作用使被击物体损坏。
②由于静电感应和电磁感应作用，使导体产生火花，引起爆炸或灾害。
③由于闪电或静电释放引起的电位瞬变，通过上述几种途径侵入到网络系统中。
④接地技术或等电位处理不当引起地电位反击。
⑤瞬态电位抬高使仪器设备损坏。

二、自动气象站的综合防雷工程设计原则

现代防雷技术是多学科、多行业相互合作、协调、配合，相互联系的一项系统工程。因此，自动气象站的防雷也是综合各个领域防雷的一门专门技术，它不仅需要考虑防直击雷，还要考虑防感应雷、雷电波侵入。总的设计原则是：综合治理、层层设防，水涨船高、整体防御。具体来说，主要包括外部防雷（直击雷）和内部防雷（感应雷、雷电波侵入）两个部分。

三、自动气象站的综合防雷设计方案

自动气象站的综合防雷设计方案应从外部防雷和内部防雷两个方面入手。

(一)外部防雷

针对自动气象站外部防雷问题，主要依据是建筑物防雷设计规范》GB50057-1994，国际规范IEC1024以及相应的防雷规范和标准。根据当地雷击日数，年预计雷击次数和建筑物的有关资料，进行防雷分类。一般情况下，可按照二类建筑物进行防雷设计。防直击雷接闪器一般包括避雷针、避雷带、避雷网、作接闪的金属屋面和金属构件等直接接受雷击部分。自动气象站仪器设备的避雷接闪器，根据实际情况在房顶上安装避雷针，避雷带或避雷网、避雷线，也可利用风向杆作为接闪器，但要通过滚球法计算出它的保护范围，要符合防

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雷技术规范要求，接闪器要通过引下线与地网连接。

(二)内部防雷

内部防雷主要考虑两个部分即电源系统和信号系统。

1.电源系统

电源系统一般采用TN-S或TN-C-S系统供电方式，要进行多级防雷保护，防止雷电侵入造成配电系统及相关设备损坏。第一级在电源的总进线处安装一个40KA以上的电源SPD(避雷器)。第二级在机房配电进线至UPS之间安装一个20KA的电源SPD)。第在采集器前端安装一个10KA的电源SPD，在每台计算机电源与UPS之间安装插座式避雷器。

2.信号系统

电子计算机及其它信息设备损坏的主要原因是雷电感应浪涌电压造成，它可以通过各种信号引线把感应浪涌电压波引入设备内部，破坏其芯片和接口，所以应在信号线之间加装信号防雷装置。
（1）供电线路与信号线路电磁兼容（EMC）。
这个问题是近年来人们一直研究的重要课题，是我们综合防雷系统所必须解决的问题。采取的主要办法是解决两种线路之间的安全间距问题，通过对两种线路进行屏蔽、接地、均压、等电位连接等综合处理，达到减少电磁干扰的目的。
（2）天馈线系统
天馈线系统包括采集器、数据传输线、信号线、卫星信号线。
①在馈线出口处安装相应的信号避雷器。
②在信号线进入设备处安装相应的避雷器。
③对馈线穿金属蛇皮管进行屏蔽接地处理。

四、接地系统

接地（earthing）就是将电气设备、杆塔、构塔、构架或过电压保护装置等用接地线或接地极连接的措施，根据其作用可分为功能性接地和保护性接地两类，包括工作接地、保护接地、过电压接地、防静电接地、屏蔽接地等。自动站接地系统应采用共同地网，单点接地方式，接地电阻应小等于1Ω。所有的接地线应通过汇流排引致共同接地系统，系统的保护接地和工作接地宜分别单独引至共同地网，接地引下线长度要小于50m，截面积不小于35mm2，与防直击雷引下线的间距不应小于5m。接地体可利用建筑物四周埋设的人工垂直接地体和水平环型接地体，接地体的冲击接地电阻应小于等于1Ω。如果需新建地网，则可用50mm×50mm×5mm的镀锌角钢作垂直接地体，角钢长度2.5m，每隔3～5米打一地桩，用40mm×4mm的镀锌扁钢作水平环型地网，埋设深度应大于1m，如果接地冲击电阻达不到1Ω以下，应通过改变土壤结构和采用降阻剂以及增加地桩等办法，使接地电阻达到规定的要求。
（作者单位：

1.黑龙江省黑河市气象局,2.黑龙江省绥化市气象局）