宁武县气象局自动气象站雷电综合防护设计

摘要：本文详细介绍了宁武县自动气象站观测场地网的建设、观测场内仪器设备的防雷、观测场值班室的接地与防雷，从而对直击雷防护、感应雷防护和自动气象站共用接地技术等防雷技术措施进行了详尽的阐述，对自动气象站的雷电综合防护具有一定的指导意义。

关键词：自动站；场地网；防雷设施

中图分类号： P415.12 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2013）-18-64-1

1 自动气象站防雷电的重要性

自动气象站由硬件和系统软件组成，硬件主要由传感器、采集器、系统电源、通信接口及设备组成，前端设备中的气温、湿度、气压、风向、风速雨量等基本观测要素传感器及若干个分采集器位于大气观测场地面；主数据采集器安装在风杆上，而风向、风速传感器距地高度超过10米，这就使这些地面传感器极易遭受雷电感应和雷电波侵入。由此看出，自动气象站的雷电及过电压的防护将成为自动气象站安装过程中极其重要的部分。

2 气象台站雷电防护总体规划

气象台站的雷电防护，根据其重要性、发生雷击事故的可能性和后果，分为三级。根据2001年版防雷技术标准规范汇编中气象台（站）防雷技术规范QX-2000中气象台站防雷分级的有关规定，根据近30年历史资料，我站地处平均雷暴日为38d/a（小于30d/a）的国家气象观测站，属二级防雷设施，对其建筑物和构筑物外部防雷设计应符合GB50057-94，按第三类防雷建筑物进行外部防雷设计。气象台站的内部防雷设计应符合规范标准对气象台站做三级防雷分级的要求和设备所能承受的电磁场强度，在外部防雷的基础上进行内部防雷设计。我站根据防雷规范标准结合自己的具体实际从以下几个方面进行雷电综合防护的设计。

2.1 观测场地网的布置

观测场长宽为25米×25米，防雷地网沿观测场四周设置为环形、闭合地网，地网长宽为20米×20米，防雷地网四周沿观测场围栏距离均位2.5米。观测场地网由地沟下部的垂直接地体和水平接地体，环形连接后组成。

2.2 地网垂直接地体

在地网的走向上每间隔5米制作一个垂直接地体。垂直接地体采用热镀锌角钢（规格50毫米×50毫米×5毫米）制作，长度为2.5米。

2.3 地网水平接地体

采用热镀锌扁钢（40毫米×4毫米）制作，长度为25米，在规定的深度上与垂直接地体焊接。

2.4 引下线（设备接地端）

在观测场的四条小路上，有垂直接地体和水平接地体连接的位置（靠近仪器附近），向上焊接（铜焊）一根扁铜（40毫米×4毫米）至地沟30厘米高度，上端横向焊接（铜焊）长40厘米的扁铜（打孔，并配备与孔径一致的螺母），做引下线端，以备其他仪器设施的防雷接地。

2.5 焊接工艺

接地体之间的连接点应当做焊接、防腐处理，扁钢的焊接长度为宽边的二倍。观测场地网的工频接地电阻必须小于4Ω。

3 观测场内仪器设备防雷

（1）在观测场内人工EL风杆和自动站风杆上，设置了独立的避雷针。自动气象站的风传感器安装在10.5米高的风杆上，所以必须在传感器顶设置避雷针予以保护。避雷针可安装在风杆顶部，避雷针及其撑杆与杆体焊接、避雷针体下端设置防雷引下线，且引下线下端必须与防雷地网牢固焊接。避雷针的针体高度应使风传感器置于其保护范围之内。人工站风杆的避雷针安装设计与自动站相同。（2）值班室外到观测场内的全部地沟的盖板下，放置宽45厘米长60厘米的镀锌铁皮。（3）观测场金属围栏在东、南、西、北四个方向中间分别用直径10毫米镀锌圆钢与观测场地网相焊接。（4）观测场北部有一通讯塔离观测场有7米，该塔高30米，塔上安装有避雷针，为防止雷电波沿引下线侵入地沟而对电源线及信号线造成损坏，避雷针的引下线穿铁管入地并与观测场地网可靠连接。该避雷设施可以用来保护观测场的仪器设备，能够保护到观测场最南边的日照计。（5）数据采集器。①数据采集器的电源保护器的防雷功能。电源保护器用于防护沿电源通道侵入机内的感应雷电和其他瞬时过电压对设备的损坏，本保护器分为三段保护：A段为输入端具有过流保护及大电流浪涌放电器。B段为中继和RF过滤，C段为精细箝位保护。因此本保护器不仅提供过压、过流保护，同时也具有消除电源噪声干扰的作用。但是采集器防护电路最大通流量为1.7KA很难有效地防护较大能量的雷电感应。观测场北部通讯塔上安装的避雷针能对直击雷进行有效的防护，避免了采集器遭受较大能量的雷电感应。②数据采集器防雷板：通道防雷板具有防感应雷击的功能。③数据采集器接地及抗干扰要求。机箱内有接地连接端子，位于右下角处机箱侧壁上；单独使用接地电缆（>1.5平方毫米）连接到独立的接地铜板上；连接端子要连接牢固，保证接触良好；接地电缆通过机箱的专用过孔进出；接地电缆要尽可能短，无弯曲；接地电阻要小于10Ω；所有接入采集器的传感器电缆都要求有良好的接地，线缆敷设于金属线槽内，金属线槽用100毫米×50毫米，金属线槽沿自动站线缆地沟敷设，金属线槽首端和尾端与观测场地网可靠地连接。（6）温度传感器地上部分信号电缆的防雷。地面及浅层地温传感器信号电缆穿钢管埋地进入观测场地沟。自动气象站的雷电防护应采取综合防雷措施，就是对自动站系统进行层层设防，综合治理，坚持用“接闪、屏蔽、等电位连接、合理布线、分流、限压、接地”等措施进行综合防雷，并且定期进行检测验收，才能有效地避免气象设备遭受雷击，保证观测数据的正确性与及时性。

参考文献

[1] GB50057-94《建筑物防雷设计规范 》（2000年版）.

[2] 中国气象局关于自动站建设具体要求.

作者简介：王旭，女，本科学历，山西省宁武县气象局工程师，研究方向：气象。