自动气象站遭受雷击的途径及防护措施

摘要 自动气象站在气象资料的获取过程中发挥着重要作用，其安全防护至关重要。该文介绍自动气象站遭受雷击的主要途径，并据此提出相应的防护措施，以为自动气象站的防雷工作提供参考。

关键词 自动气象站；雷击；途径；防护措施

中图分类号 P414 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）08-0218-01

自动气象站是一种能自动收集、处理、存储及传输气象信息的装备，其已经成为地面大气探测的重要的组成部分。随着气象事业的快速发展，自动气象站得到了越来越广泛的应用，逐渐成为获取气象资料的主体设备。目前，抚顺市已建成自动气象站85个，覆盖所有乡镇，提高了天气的监测、预测能力，为天气预报、气候预测、城市环境气象、气象灾害决策服务及人工影响天气方面，提供了更及时、准确、有效的地面气象观测资料。因此，自动气象站的安全防护至关重要。

雷电是一种常见的自然现象，具有一定的破坏性。自动气象站多建立在空旷地带，主要由传感器、数据采集器、系统电源、通讯接口等组成，其所处的地理环境和自身的设备特点，使其容易遭受雷击，而一旦遭受雷击，气象数据的采集与传输必然会受到严重的影响，甚至造成数据的缺失，进而严重影响气象服务工作，因此做好自动气象站雷电防护意义重大。

1 自动气象站遭受雷击的主要途径

一是直接击中自动气象站的仪器设备，击中瞬间即可产生高电压形成火花放电，并转化为机械能和热能，使自动气象站的仪器设备遭到破坏；二是由于接地技术或等电位处理不当，使电荷无法导入大地，电位得以抬升，形成的高电压反击到设备上造成损坏；三是雷击放电时，其周围瞬间产生强大的变化电磁场，处在该电磁场中的设备和传输线路会感应出较大的电动势，进而造成电子设备的损坏；四是雷电击中与自动气象站相连接的电源线、数据线等导体，导致电压波和电流波向导体两端传播，从而造成自动气象站设备的损坏[1]。

2 防护措施

针对上述几种雷击途径，自动气象站的防雷措施应该包括外部防雷和内部防雷，即不仅要考虑防直击雷，还要考虑防雷电感应和雷电波侵入[2-4]。

2.1 外部防雷措施

自动气象站的外部防雷设计应根据当地年平均雷暴日数及本身年预计雷击次数等资料，按照《建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）》《气象台（站）防雷技术规范（QX4-2000）》《自动气象站场室防雷技术规范（QX30-2004）》的要求进行。观测场的仪器设备，可将接闪器安装在风杆上，引下线沿风杆拉线入地，并与观测场地网做可靠电气连接[5]，雨量计、低温变送器等其他仪器设备的金属外壳应就近与观测场地网电气连接[3]；值班室可在建筑物上安装接闪杆、接闪带、接闪网等防直击雷。

2.2 内部防雷措施

2.2.1 信号、数据线路的防护。进户前，应将电话线、网络线等信号线穿金属管道埋地铺设，金属管道两端要注意接地。在各级防雷区的过渡地带要安装信号SPD，SPD的接地线长度应

需要强调的是，供电线、信号线、数据线、接地线等应分开敷设于不同的线槽中，并进行屏蔽、接地、均压、等电位连接等处理，且它们的间距应符合《建筑物与建筑群综合布线系统工程设计规范（GB/T50311-2000）》，以避免相互干扰[1]。

2.2.2 电源系统保护。为防止雷电波侵入造成电源系统及相关设备损坏，自动气象站设备最好能单独专线供电，采用TN-S或TN-C-S系统供电方式，进行多级防雷保护[1]。SPD之间安装距离要>20 m，以补偿电源SPD之间的响应时间。传感器、采集器电源要穿管埋地敷设，金属管两端可靠接地，埋地长度≥15 m，如果采用太阳能供电，则可以忽略这些。

2.3 接地系统

防雷的基础是接地，可将其分为保护性接地和功能性接地。自动气象站的接地必须做到连线坚固、地网可靠、泄流通畅。接地网的设计要兼顾其所用材料规格、地网面积及当地的土壤电阻率。自动气象站的接地系统应采用共同地网，单点接地方式，接地电阻应不大于1 Ω。如果冲击电阻达不到1 Ω以下，可采用降阻剂或改变土壤结构以及增加地桩等方法，使其达到规定要求[2-5]。新建地网，可用不小于50 mm×50 mm×5 mm的镀锌角钢作垂直接地体，长度为1.5～2.5 m，地桩间距3～5m，用不小于40 mm×4 mm的镀锌扁钢做水平环形地网，埋设深度应大于1 m。

2.4 注意事项

一是接闪器与风传感器要尽可能分开设置，塔标管内置引下线向外引出与接地网连接。如果观测场地限制无法分开，可以考虑加大接闪杆与风传感器的距离[4]；二是应将不同性质的线缆、接地线通过金属线槽分开铺设，合理考虑电容性和电感性的影响；三是等电位接地板最好用铜质材料，厚度至少大于3 mm，接地线尽量平直粗短[4]；四是观测场所有设备、仪器均应接入地网。

3 结语

自动气象站已经成为采集各种气象要素的主体设备，为保障自动气象站的安全正常运行，必须正确认识防雷接地工作的必要性，制定全面的雷电安全防护措施，以提高整个自动气象站观测系统的雷电安全的防护水平，减少雷击造成的损失[6-7]。

4 参考文献

[1] 王克勤，徐洪.自动气象站综合防雷技术探讨[J].青海科技，2010（1）：66-67.

[2] 梁邦全.多要素自动气象站防雷防护初探[J].气象水文海洋仪器，2010（2）：91-92.

[3] 吕士东，吴家旺.自动气象站防雷保护方案和措施[J].科技风，2011（1）：207.

[4] 吴继合，吴春德.自动气象站防雷技术研究[J].黑龙江气象，2011（2）：43.

[5] 卢永祺，苏远东.浅析自动气象站防雷技术[J].科技与企业，2011（6）：70-71.

[6] 赖建梁.九仙山自动气象站雷击的途径和防护[J].现代农业科技，2009（16）：237，239.

[7] 陈春元.自动气象站防雷技术[J].安全与电磁兼容，2005（4）：77-80.