气象自动站防雷技术探讨

摘要 中国气象局近年来大力推进区县级气象机构综合业务改革工作的进行，地面测报业务这项一直以来作为气象工作的基础工作的项目，随着气象工作现代化的推进，确保自动站的正常运行已经成为观测人员和雷电防护相关专业人士的一个重要任务。根据气象自动站运行的特点，分析了自动站受雷击损坏的主要原因，并提出了有针对性的措施。

关键词 气象自动站；雷电防护；技术

中图分类号 TM863 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）19-0217-01

Abstract The China meteorological administration has vigorously promoted the reform of the district weather agency integrated service work in recent years.The ground telemetry business has been used as the basis of meteorological work.With the advance of the modernization of meteorological work，to ensure the normal operation of the automatic station has become an important task of relevant professionals.According to the operation characteristics of the automatic meteorological station，the main reasons of the automatic station damaged by lightning were analyzed in this paper，and the corresponding measures were also put forward.

Key words automatic meteorological station；lightning protection；technology

雷电灾害是无法避免的自然灾害，人类生存的地球上每时每刻都有雷电活动的发生。因此，掌握其发生、发展的规律，采取必要的预防手段是十分必要的。雷电对信息通信系统的威胁很大，其作用于通信系统并致其损坏的一般有2种形式：一是感应雷导致损设备，二是经金属导线或连接件直接作用于设备致其坏损。有统计表明，通信设备的损坏中有30%是由雷电引起的。因此，为自动站布设专业而又全面的雷电防护设施已经成为了一项十分重要的工作。

目前，普兰店地区已经建设有23个区域气象自动站，现已投入正常业务运行。随着越来越多的自动站投入使用，对自动站综合防雷软硬件的建设也提出了更高的要求。

1 雷击对自动站造成损害的途径

要最大限度地降低雷电对自动气象站造成的损失，应该从雷电致损的主要途径出发，并结合自动站的实际条件以及从当地雷电活动的自然规律出发，进行全面规划，做到综合防护。从雷电导致设备损坏的几个主要方式入手，能够最大程度地提高此项工作的效率，同时有效地结合本地区雷电活动的规律，做到既能抓住普遍的规律，又有针对性的措施和方法。雷电损坏自动站的方式主要有以下4点：一是雷电产生强加热效应和电动力作用使自动站原件损坏；二是由于静电感应和电磁感应作用，使导体产生火花，引起设备损坏；三是由于闪电或静电释放引起的电位瞬变，侵入到网络系统中；四是瞬态电位急剧升高使仪器设备损坏。

2 自动气象站防雷技术应用

2.1 防雷接地

防雷接地是防雷技术的首要技术环节，无论是放直击雷还是防感应雷，最终都要将雷电流引入大地，由此可见，若要防雷工程可靠稳定，就要安设稳定保靠的接地装置[1-3]。自动站的接地应当采用单点式接地，共用地网的接地方法，接地阻值≤4 Ω。工作接地和保护接地都要引入地网，与引下线保持的距离>5 m，确保整个地网都连入地网。

2.2 外部防雷

根据规范的要求自动气象站基本都设在空旷的场地上，很容易受到雷电的袭击，自动站外部雷电防护做的是否到位直接关系到自动站运行的安全。防直击雷接闪器由金属构件、避雷带、避雷针及避雷网等组成。普兰店地区的太阳能电池和采集器要用单独的避雷针进行防护。有人值守的台站还要对值班室所在的建筑物进行雷电防护。观测场与采集器、通信线路、传感器以及其他户外设备可以将避雷针假设在风杆上，计算其保护范围，并且这个范围要严格符合防雷技术规范的要求。尤其要注意的是，风杆本身是金属质地，是雷电下行十分适宜的泄放通道。如果室外架设的地网设计和架设不合理则会造成如果遭受雷击导致观测设备全部损坏。因此，一定要确保防雷装置被正确架设，这样才能将雷电顺利引入地下。

2.3 内部防雷

在这个领域的雷电防护不仅要考量到感应雷的防护，因为感应雷会沿着线路对用电设备造成电压过载，通过信息信号和电源线路传播到设备上，造成雷击损失[4-5]。

2.3.1 雷电感应浪涌防护。电子设备和信息设备遭雷击后受到的损失大多是由雷电感应浪涌电压造成的。这些浪涌进入电子元件的内部，导致芯片、接口或线路的损伤。因此，应当将信号防雷装置安装在信号线之间，并且应该采用多级保护措施。在不同级别的过渡地带装配型号相匹配的信号防雷器。自动站网络线路也应该安装避雷装置，尤其采集器、路由器、信号传输系统等都要安装相应的雷电防护装置。计算机网络通信一般采用宽带（ADSL）接入因特网的方式，传输数据。根据不同的要求安装相应的信号避雷器，至少进行二级保护，并做好计算机信息系统相关设备的接地处理。

2.3.2 电源系统防雷保护。目前普兰店的气象设备的电源系统一般采用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1级在电源的总进线处安装1个40 kA以上的电源SPD。第2级在机房配电进线至UPS之间安装1个20 kA的电源SPD。第3级在采集器前端安装1个10 kA的电源SPD，在每台计算机电源与UPS之间安装插座式避雷器。

3 结语

自动站的综合防雷是一个技术型极强的综合气象和雷电防护等各个领域的专项技术，不仅要求技术人员要考虑防直击雷，还要综合考虑到感应雷等雷电损害的防护。在普兰店这样的雷电常发地区，在设计时还应当严格勘察地理环境，掌握了解所用的自动站各组成部分的技术参数，根据不同的需要采用不同的防护方法，确保在雷电常发季节来临之前做好全面的建设和检查，确保气象自动站的正常运行。

4 参考文献

[1] 国家技术监督局，中华人民共和国建设部.建筑物防雷设、计规范：GB50057-94[S].北京：中国计划出版社，2000.

[2] 关象石，李根生，王风山，等.防雷技术规范汇编[G].北京：中国气象局专利事务所，2001.

[3] 何明远.关于自动气象站雷电防护的探讨[J].贵州气象，2006（6）：41-43.

[4] 吴明江，牛萍.自动气象站雷电防护分析与探讨[J].气象水文海洋仪器，2010（2）：99-102.

[5] 刘升，王晶.自动气象站雷电防护探讨[J].现代农业科技，2011（6）：31-32.