浅析气象观测场防雷中的问题和解决方法

施亮

摘 要：地面气象观测场由于其所处的地理位置和环境，极易遭受雷击。虽然已有相关防雷技术规范的出台，但由于规范的滞后及其他客观原因，观测场的防雷措施未能及时、有效地进行完善。观测场仪器设备遭雷击事故屡有发生，严重影响了气象观测业务的发展。该文对观测场防雷措施中存在的问题进行了分析，并提出了整改意见。

关键词：气象观测场  防雷措施  解决方法  气象观测业务

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（b）-0072-02

随着科学技术的飞速发展，气象观测工作已逐渐步入自动化的轨道。然而随之装备的大量自动化观测仪器都包含非常敏感的器件，抵御强电流的能力非常脆弱，近年来，各地相继发生多起观测场雷击事故，使业务工作受到很大影响。防雷措施是否有效合理，直接影响到仪器设备的正常运行和地面观测业务的健康发展。因此，非常有必要对气象观测场目前的防雷工作进行探讨。

1 气象观测场防雷现状

目前市、县气象观测场及其气象探测装备大都已采取了防直击雷、雷电波侵入、感应雷等措施，但是这些措施各自独立，没有遵循系统防护的理念。此外，以往的防雷施工不规范，工艺粗糙，这些都给防雷工作留下了隐患。

2 气象观测场防雷存在的主要问题

2.1 防雷设施未能满足目前防雷规范的要求

目前，大部分观测场仍重点建设外部防雷设施，许多地方只注意防直击雷和简单地安装SPD（浪涌保护器，下同），或虽然采取了一定的内部防雷措施，但是没有综合防雷的理念，如对屏蔽，合理布线都没有足够地重视，无法满足现行防雷规范的各项要求。发生雷击事故后只从防直击雷的接地电阻上找原因，导致问题长期得不到解决。

2.2 观测场的客观环境很难适应防雷规范的要求

关于气象台（站）的防雷，参见《气象台（站）防雷技术规范QX4-2000》的规定：

（1）气象台（站）的防雷应采用接闪、分流、屏蔽、等电位连接、共用接地系统、合理布线、电涌保护、隔离等措施进行综合防护;

（2）气象台（站）应采用共用接地系统。然而观测场具有其特殊性。首先，观测场一般处于山上或者比较空旷的地方，与周围障碍物都保持一定的距离，容易遭受雷击。

其次由于观测场所处地理环境的影响，特别是山上土壤电阻率通常比较大，受雷击时，电流不能迅速导入地表。此外，观测场与值班室大多不属于同一地网，两者之一遭受雷击时，其接地网将产生一定的电位差，雷电流通过埋地的电缆连接线侵入到另一方，导致仪器或者电脑的损坏。

此外，一般观测场的风向风速杆高度在10～12 m，处于观测场最高处，因而通常在风向杆的顶端安装接闪杆作为接闪装置。由于目前自动化仪器的普及使观测场内线路越来越多，尤其是当采集器安装在风杆下的机箱内时，很难保证风向杆的引下线与线路之间的距离能够满足《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）中的间隔距离要求。按照二类设计标准即Sa3≥0.06kclx（Sa3：空气中间隔距离;kc：分流系数;lx：引下线计算点到连接点的长度，连接点即金属物或电气电子系统线路与防雷装置之间直接或通过电涌保护器相连之点），此处为单根引下线，即kc=1，设lx=12 m，则Sa3最小为0.72 m。因此当风杆上的接闪杆接闪时，雷电流可能会击穿周围的空气对穿入机箱的线路产生反击，从而破坏采集器。

2.3 电源、信号线路防雷存在隐患

2.3.1 电源SPD安装不当

由于当前的SPD都是后加装的，安装上存在一定的问题，如两端接线过长、接线与端子接触不良、接地线接地不良等，导致SPD两端电压降变大从而破坏设备。此外，由于没有遵循综合防雷的理念，往往在SPD配合上没有采取任何措施，认为只要安装SPD就没问题了。

2.3.2 信号线路的防雷产品不配套

目前，防雷产品已比较成熟，SPD对设备的防护有一定的功效，但是观测仪器的信号线并没有配套的防雷产品，自动站数据采集器遭到雷击破坏的情况也很多见，尤其是如今自动气象站的大范围普及和使用，仅靠风杆上接闪杆和电源SPD的防护是不够的。

3 防雷存在问题的解决方法

3.1 完善相应的综合防雷措施

在原有防直击雷的基础上，进一步完善内部防雷相应措施，做到规范施工，合理布线，对原有的不符合规范要求的设置进行整改。

3.2 完善观测场等电位连接以及联合接地

联合接地包括观测场和值班室在内的建筑物的接地，接地体可以设在周围2（为观测场土壤电阻率）范围内电阻率较小的土壤内，并用引线连接至观测场和值班室整个接地网。设置M型等电位连接网后，将所有仪器的外壳和设备以及线路的屏蔽网等均连接到等电位连接网上，以减少彼此之间的电位差，达到防护的目的。

3.3 合理配合安装SPD，综合布线防护信号线路

除了在LPZ0和LPZ1区安装SPD外，在LPZ1与LPZ2区及后续防雷区的分界面都应该配合地安装复合型SPD（如图2）。在综合布线上，首先电缆线都穿金属管做好屏蔽并两端接地，强电和弱电线缆必须分开穿管。其次，线缆的布线与建筑物的引下线必须要保持一定的距离，按照现行防雷设计规范，做到管线间、与引下线间的最小距离符合要求。

4 结语

随着地面观测全自动化的发展，对地面观测场防雷措施进行改进的必要性日益显现。当然，防雷工作是一项系统而复杂的工程，存在很多亟待解决的问题。因此，为保证观测业务又好又快地发展，必须对气象观测场的防雷问题采取足够的重视，并在此基础上完善科学防雷安全制度，才能从根本上减少雷击事故的发生。

参考文献

[1] 建筑物防雷设计规范GB50057- 2010[S].北京：中国计划出版社.

[2] 自动气象站场室防雷技术规范QX30-2004[S].

[3] 气象台（站）防雷技术规范QX4-2000[S].

[4] 建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB 50343-2012）[S].endprint

摘 要：地面气象观测场由于其所处的地理位置和环境，极易遭受雷击。虽然已有相关防雷技术规范的出台，但由于规范的滞后及其他客观原因，观测场的防雷措施未能及时、有效地进行完善。观测场仪器设备遭雷击事故屡有发生，严重影响了气象观测业务的发展。该文对观测场防雷措施中存在的问题进行了分析，并提出了整改意见。

关键词：气象观测场  防雷措施  解决方法  气象观测业务

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（b）-0072-02

随着科学技术的飞速发展，气象观测工作已逐渐步入自动化的轨道。然而随之装备的大量自动化观测仪器都包含非常敏感的器件，抵御强电流的能力非常脆弱，近年来，各地相继发生多起观测场雷击事故，使业务工作受到很大影响。防雷措施是否有效合理，直接影响到仪器设备的正常运行和地面观测业务的健康发展。因此，非常有必要对气象观测场目前的防雷工作进行探讨。

1 气象观测场防雷现状

目前市、县气象观测场及其气象探测装备大都已采取了防直击雷、雷电波侵入、感应雷等措施，但是这些措施各自独立，没有遵循系统防护的理念。此外，以往的防雷施工不规范，工艺粗糙，这些都给防雷工作留下了隐患。

2 气象观测场防雷存在的主要问题

2.1 防雷设施未能满足目前防雷规范的要求

目前，大部分观测场仍重点建设外部防雷设施，许多地方只注意防直击雷和简单地安装SPD（浪涌保护器，下同），或虽然采取了一定的内部防雷措施，但是没有综合防雷的理念，如对屏蔽，合理布线都没有足够地重视，无法满足现行防雷规范的各项要求。发生雷击事故后只从防直击雷的接地电阻上找原因，导致问题长期得不到解决。

2.2 观测场的客观环境很难适应防雷规范的要求

关于气象台（站）的防雷，参见《气象台（站）防雷技术规范QX4-2000》的规定：

（1）气象台（站）的防雷应采用接闪、分流、屏蔽、等电位连接、共用接地系统、合理布线、电涌保护、隔离等措施进行综合防护;

（2）气象台（站）应采用共用接地系统。然而观测场具有其特殊性。首先，观测场一般处于山上或者比较空旷的地方，与周围障碍物都保持一定的距离，容易遭受雷击。

其次由于观测场所处地理环境的影响，特别是山上土壤电阻率通常比较大，受雷击时，电流不能迅速导入地表。此外，观测场与值班室大多不属于同一地网，两者之一遭受雷击时，其接地网将产生一定的电位差，雷电流通过埋地的电缆连接线侵入到另一方，导致仪器或者电脑的损坏。

此外，一般观测场的风向风速杆高度在10～12 m，处于观测场最高处，因而通常在风向杆的顶端安装接闪杆作为接闪装置。由于目前自动化仪器的普及使观测场内线路越来越多，尤其是当采集器安装在风杆下的机箱内时，很难保证风向杆的引下线与线路之间的距离能够满足《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）中的间隔距离要求。按照二类设计标准即Sa3≥0.06kclx（Sa3：空气中间隔距离;kc：分流系数;lx：引下线计算点到连接点的长度，连接点即金属物或电气电子系统线路与防雷装置之间直接或通过电涌保护器相连之点），此处为单根引下线，即kc=1，设lx=12 m，则Sa3最小为0.72 m。因此当风杆上的接闪杆接闪时，雷电流可能会击穿周围的空气对穿入机箱的线路产生反击，从而破坏采集器。

2.3 电源、信号线路防雷存在隐患

2.3.1 电源SPD安装不当

由于当前的SPD都是后加装的，安装上存在一定的问题，如两端接线过长、接线与端子接触不良、接地线接地不良等，导致SPD两端电压降变大从而破坏设备。此外，由于没有遵循综合防雷的理念，往往在SPD配合上没有采取任何措施，认为只要安装SPD就没问题了。

2.3.2 信号线路的防雷产品不配套

目前，防雷产品已比较成熟，SPD对设备的防护有一定的功效，但是观测仪器的信号线并没有配套的防雷产品，自动站数据采集器遭到雷击破坏的情况也很多见，尤其是如今自动气象站的大范围普及和使用，仅靠风杆上接闪杆和电源SPD的防护是不够的。

3 防雷存在问题的解决方法

3.1 完善相应的综合防雷措施

在原有防直击雷的基础上，进一步完善内部防雷相应措施，做到规范施工，合理布线，对原有的不符合规范要求的设置进行整改。

3.2 完善观测场等电位连接以及联合接地

联合接地包括观测场和值班室在内的建筑物的接地，接地体可以设在周围2（为观测场土壤电阻率）范围内电阻率较小的土壤内，并用引线连接至观测场和值班室整个接地网。设置M型等电位连接网后，将所有仪器的外壳和设备以及线路的屏蔽网等均连接到等电位连接网上，以减少彼此之间的电位差，达到防护的目的。

3.3 合理配合安装SPD，综合布线防护信号线路

除了在LPZ0和LPZ1区安装SPD外，在LPZ1与LPZ2区及后续防雷区的分界面都应该配合地安装复合型SPD（如图2）。在综合布线上，首先电缆线都穿金属管做好屏蔽并两端接地，强电和弱电线缆必须分开穿管。其次，线缆的布线与建筑物的引下线必须要保持一定的距离，按照现行防雷设计规范，做到管线间、与引下线间的最小距离符合要求。

4 结语

随着地面观测全自动化的发展，对地面观测场防雷措施进行改进的必要性日益显现。当然，防雷工作是一项系统而复杂的工程，存在很多亟待解决的问题。因此，为保证观测业务又好又快地发展，必须对气象观测场的防雷问题采取足够的重视，并在此基础上完善科学防雷安全制度，才能从根本上减少雷击事故的发生。

参考文献

[1] 建筑物防雷设计规范GB50057- 2010[S].北京：中国计划出版社.

[2] 自动气象站场室防雷技术规范QX30-2004[S].

[3] 气象台（站）防雷技术规范QX4-2000[S].

[4] 建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB 50343-2012）[S].endprint

摘 要：地面气象观测场由于其所处的地理位置和环境，极易遭受雷击。虽然已有相关防雷技术规范的出台，但由于规范的滞后及其他客观原因，观测场的防雷措施未能及时、有效地进行完善。观测场仪器设备遭雷击事故屡有发生，严重影响了气象观测业务的发展。该文对观测场防雷措施中存在的问题进行了分析，并提出了整改意见。

关键词：气象观测场  防雷措施  解决方法  气象观测业务

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（b）-0072-02

随着科学技术的飞速发展，气象观测工作已逐渐步入自动化的轨道。然而随之装备的大量自动化观测仪器都包含非常敏感的器件，抵御强电流的能力非常脆弱，近年来，各地相继发生多起观测场雷击事故，使业务工作受到很大影响。防雷措施是否有效合理，直接影响到仪器设备的正常运行和地面观测业务的健康发展。因此，非常有必要对气象观测场目前的防雷工作进行探讨。

1 气象观测场防雷现状

目前市、县气象观测场及其气象探测装备大都已采取了防直击雷、雷电波侵入、感应雷等措施，但是这些措施各自独立，没有遵循系统防护的理念。此外，以往的防雷施工不规范，工艺粗糙，这些都给防雷工作留下了隐患。

2 气象观测场防雷存在的主要问题

2.1 防雷设施未能满足目前防雷规范的要求

目前，大部分观测场仍重点建设外部防雷设施，许多地方只注意防直击雷和简单地安装SPD（浪涌保护器，下同），或虽然采取了一定的内部防雷措施，但是没有综合防雷的理念，如对屏蔽，合理布线都没有足够地重视，无法满足现行防雷规范的各项要求。发生雷击事故后只从防直击雷的接地电阻上找原因，导致问题长期得不到解决。

2.2 观测场的客观环境很难适应防雷规范的要求

关于气象台（站）的防雷，参见《气象台（站）防雷技术规范QX4-2000》的规定：

（1）气象台（站）的防雷应采用接闪、分流、屏蔽、等电位连接、共用接地系统、合理布线、电涌保护、隔离等措施进行综合防护;

（2）气象台（站）应采用共用接地系统。然而观测场具有其特殊性。首先，观测场一般处于山上或者比较空旷的地方，与周围障碍物都保持一定的距离，容易遭受雷击。

其次由于观测场所处地理环境的影响，特别是山上土壤电阻率通常比较大，受雷击时，电流不能迅速导入地表。此外，观测场与值班室大多不属于同一地网，两者之一遭受雷击时，其接地网将产生一定的电位差，雷电流通过埋地的电缆连接线侵入到另一方，导致仪器或者电脑的损坏。

此外，一般观测场的风向风速杆高度在10～12 m，处于观测场最高处，因而通常在风向杆的顶端安装接闪杆作为接闪装置。由于目前自动化仪器的普及使观测场内线路越来越多，尤其是当采集器安装在风杆下的机箱内时，很难保证风向杆的引下线与线路之间的距离能够满足《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）中的间隔距离要求。按照二类设计标准即Sa3≥0.06kclx（Sa3：空气中间隔距离;kc：分流系数;lx：引下线计算点到连接点的长度，连接点即金属物或电气电子系统线路与防雷装置之间直接或通过电涌保护器相连之点），此处为单根引下线，即kc=1，设lx=12 m，则Sa3最小为0.72 m。因此当风杆上的接闪杆接闪时，雷电流可能会击穿周围的空气对穿入机箱的线路产生反击，从而破坏采集器。

2.3 电源、信号线路防雷存在隐患

2.3.1 电源SPD安装不当

由于当前的SPD都是后加装的，安装上存在一定的问题，如两端接线过长、接线与端子接触不良、接地线接地不良等，导致SPD两端电压降变大从而破坏设备。此外，由于没有遵循综合防雷的理念，往往在SPD配合上没有采取任何措施，认为只要安装SPD就没问题了。

2.3.2 信号线路的防雷产品不配套

目前，防雷产品已比较成熟，SPD对设备的防护有一定的功效，但是观测仪器的信号线并没有配套的防雷产品，自动站数据采集器遭到雷击破坏的情况也很多见，尤其是如今自动气象站的大范围普及和使用，仅靠风杆上接闪杆和电源SPD的防护是不够的。

3 防雷存在问题的解决方法

3.1 完善相应的综合防雷措施

在原有防直击雷的基础上，进一步完善内部防雷相应措施，做到规范施工，合理布线，对原有的不符合规范要求的设置进行整改。

3.2 完善观测场等电位连接以及联合接地

联合接地包括观测场和值班室在内的建筑物的接地，接地体可以设在周围2（为观测场土壤电阻率）范围内电阻率较小的土壤内，并用引线连接至观测场和值班室整个接地网。设置M型等电位连接网后，将所有仪器的外壳和设备以及线路的屏蔽网等均连接到等电位连接网上，以减少彼此之间的电位差，达到防护的目的。

3.3 合理配合安装SPD，综合布线防护信号线路

除了在LPZ0和LPZ1区安装SPD外，在LPZ1与LPZ2区及后续防雷区的分界面都应该配合地安装复合型SPD（如图2）。在综合布线上，首先电缆线都穿金属管做好屏蔽并两端接地，强电和弱电线缆必须分开穿管。其次，线缆的布线与建筑物的引下线必须要保持一定的距离，按照现行防雷设计规范，做到管线间、与引下线间的最小距离符合要求。

4 结语

随着地面观测全自动化的发展，对地面观测场防雷措施进行改进的必要性日益显现。当然，防雷工作是一项系统而复杂的工程，存在很多亟待解决的问题。因此，为保证观测业务又好又快地发展，必须对气象观测场的防雷问题采取足够的重视，并在此基础上完善科学防雷安全制度，才能从根本上减少雷击事故的发生。

参考文献

[1] 建筑物防雷设计规范GB50057- 2010[S].北京：中国计划出版社.

[2] 自动气象站场室防雷技术规范QX30-2004[S].

[3] 气象台（站）防雷技术规范QX4-2000[S].

[4] 建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB 50343-2012）[S].endprint