做好地面气象观测场防雷保护工作的若干思考

[摘 要]气象观测场处于空旷地带，场内布设大量精密观测仪器，且风塔等金属物体孤立、高耸，如果雷电防护不当，极易遭受雷击危害造成不可估量的损失。本文根据襄阳观测场实际情况及易发生的防雷安全隐患作以分析，并提出合理、完善的防雷保护措施。

[关键词]气象观测场 防雷装置 策略

中图分类号：Y96 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0324-01

引言

气象观测场通常处于空旷地，观测场内的风塔等成为制高点，极易遭受雷击，而且观测场与值班室有一定的距离，受大多数区域地形影响，观测场极大可能与值班室不在同一地网上，观测场内布设的观测仪器设备通过金属线缆与观测值班室数据采集器、处理器相连，当观测场或值班室任一处遭受雷击，就会导致两个地网之间形成电位差，损坏观测场和值班室仪器。为避免气象观测场遭受雷击危害，保证自动气象站观测业务正常运行，本文就如何做好地面气象观测场防雷保护进行分析。

1. 气象台站观测场基本情况

襄阳市位于湖北省西北部，属北亚热带季风型大陆气候过渡区，四季分明，气候温和，光热充足，降水适中。襄阳市春末至夏季在副热带高压系统控制影响下，天气闷热，极易发生雷电等强对流天气，每年的5～8月雷暴活动频繁，强雷暴天气严重威胁国民经济及人民群众生命财产安全，造成较大损失。2011年12月获中国气象局批准新建襄阳市气象局观测场，并于2012年12月31日20时正式开展地面气象观测业务，观测场位于襄城区襄隆路千山山顶，海拔高度162.0m，观测场面积为25m×35m，因处于山顶所以未设置护栏，观测场内自动气象站观测仪器布置除常规的百叶箱、雨量器、蒸发器、日照计、风杆等设备外，温度、湿度、降水量、地面温度、浅层地温、风向风速等传感器、采集器主机箱均布设在观测场内，还增设了能见度、大气成分、大气负离子自动观测设备。

2.观测场防雷现状

按照IEC61662《雷击损害风险的评估》、IEC62305-2《雷电防护第二部分：风险评估》，结合襄阳市气象台站观测场实际情况，一人守班工作制度，观测场线路全部穿金属管埋地进入观测值班室，电话等通信线路采用架空线路进入值班室；按照《建筑物防雷规范》GB50057-94及《建筑物防雷规范》GB50343-2004规定要求，全站采取良好的等电位连接及联合接地系统。按照2011年1月1日颁布实施的《气象台（站）防雷击技术规范》QX4-2000，襄阳气象观测场及气象探测设备采取了直击雷、感应雷及雷电波入侵的防护，其站气象观测场在直击雷防护均做的相对较好，选择独立避雷针或构架式避雷针，确保观测场自动气象站观测仪器设备处于有效防雷保护范围内；观测场风杆单独接地；电话线和业务用仪器设备电源与日常用电电源线路分开，路由器设置有过电压保护；在雷电波入侵防护方面，将观测场供电系统、数据传输系统采取地沟布线方式，数据传输线走地沟布线，线端处安装必要的串口隔离器；所有仪器设备金属外壳、金属构件等作等电位连接，起到电磁屏蔽防护能力。

值得注意的是，值班室电源线路处安装的电涌防护器如果通流量偏小，将起不到良好的保护作用；观测场、机房和值班室之间的电源信号线路较为复杂，大多为边缘敷设，信号主通信光纤架空引入值班室内，如果金属线路后端遭受感应雷，产生的雷电电磁脉冲就会绕过前端防雷装置对设备造成损坏。

3.做好地面气象观测场防雷保护工作策略

气象观测场的防雷，就是观测场内各类仪器设备及所连接的值班室内设备及人员的防雷保护，依据观测场功能及布设的仪器设备等，要进行层层设防的综合防御，主要包括外部防雷和内部防雷，其中外部防雷由避雷针（带、网、线）、引下线、接地装置、等电位和接地极等设施组成，内部防雷设施包括避雷器安装、等电位连接及屏蔽等。依照观测场防雷规范要求，加强观测场防雷设计、施工及验收，对观测场现有防雷系统加以整改和完善，尽可能的消除气象观测场防雷安全隐患，做好观测场及其仪器设备的雷电防护管理。

3.1 直击雷防护

根据《气象台（站）防雷技术规范》QX4-2000规定，气象台（站）观测场应充分利用观测场内金属护栏、支柱等，将所有金属物体连接形成防护网，然后作可靠的等电位连接，连接带埋入地下，其中风杆上要安装独立的避雷针。襄阳气象台（站）观测场内所有设备的金属外壳均要作可靠的等电位连接，连接带埋入地下，其中风杆上独立的避雷针能有效解决雷电流击穿内部线路及金属外壳之间的空气间隙通过电缆进入观测值班室，形成电位差造成室内数据采集器、处理器等设备被损坏。同时要求避雷针接地装置与风传感器等观测仪器设备防感应雷接地装置之间要保持一定的安全距离。

3.2 雷电波入侵防护

对观测场及值班室供电系统和数据信号传输线均应穿金属管走地沟埋设引入值班室内，若采用铠装电缆时应在进入观测场处接地。在数据传输线端安装串口隔离器，供电线路端安装I级电涌保护器作防雷保护，并经最短路径接至地母线，接地线长度应

3.3 感应雷防护

观测场内所有仪器设备的金属部位都应就近与防雷接地装置作等电位相连，而且设备要与独立避雷针保持≥5m的距离。如果是仪器设备处于独立避雷针之上位置，该设备的金属外壳应与避雷针作等电位连接，所有金属线缆都要作屏蔽隔离，穿线缆金属钢管两端要与避雷针进行等电位连接。如果采用的是PE供电线，要将零线进行重复接地，这样可以有效降低零地电压。

3.4 接地装置隔离

直击雷防雷设施中的接地装置可围绕观测场场外敷设，冲击接地电阻要≤4Ω。而且该接地装置要与其他接地装置分开，保持间距>5m。雷电波入侵及感应雷防护接地装置需沿观测场内地沟敷设，这样有利于观测场内仪器设备就近作等电位连接，冲击接地电阻应≤4Ω，。如果接地电阻无法达到规范规定要求时，应延长水平接地装置，对该区域内土壤施以降阻剂来降低电阻值，还可采用打井方式增加垂直接地体等来降低接地电阻率。当直击雷防护接地装置必须要与其他接地装置共用接地时，可进行多点连接均衡电位，保持冲击接地电阻≤1Ω。

3.5 做好观测场防雷设施定期检测

在使用过程中，观测场防雷设施要做好定期检测和日常检查维护等，消除雷击隐患，确保观测场防雷系统各个方面正常工作，观测场内所有仪器设备被都处于防雷装置保护范围内，接地电阻符合防雷技术规范规定，预防和减少雷击事件发生。

4. 结语

气象观测场属于处于空旷地带的设施，场内布设有大量的弱电子设备，这些观测仪器设备长期24h不间断运行。为避免雷击危害，除了对观测场防雷装置进行合理设计、合理布局、科学施工以外，还要建立健全完善的防雷安全制度，加强防雷装置日常维护管理，定期接受防雷安全检测，对出现的安全隐患及时发现及时整改，确保观测场雷雨季安全。

参考文献

[1] 马金福，陈志良，冯志伟.气象观测场防雷设计与施工中需注意的几个问题[J]. 浙江气象，2008（3）.

[2] 朱霞.地面气象观测场的防雷策略[J].中国西部科技，2012（5）.

作者简介

郭勤（1970.3.7）女，汉族，湖北省襄阳市人，本科学历，工程师，从事气象方面的研究。