自动气象站防雷技术措施

何 成

(甘肃省陇南市气象局，甘肃 陇南 746000)

1 自动气象站的系统组成及工作原理

自动气象站从实际组成来说，一般是由数据自动采集装置以及数据分析中心所构成，其中采集装置就是所谓的自动站。通常自动站可以划分成五大结构：传感设备、线路连接、数据采集、供电模块以及通讯服务。自动气象站实际运行中是借助中央处理器完成数据采集分析和实施操控的。

2 雷电入侵自动气象站途径

2.1 直击雷入侵

当自动气象站在运行过程中遭遇直接雷击，且观测装置被击中后，会影响自动站中装置以及电子类设备的正常工作，甚至出现损坏，致使数据收集出现问题，或阻碍数据的正常传输。

2.2 高电压脉冲入侵

如果自动气象站附近的较高物体、架空线缆或尖端物体遭遇雷击，会产生雷电静电感应和雷电电磁感应，由此形成的感应过电压传递到自动气象站，直接影响到数据采集装置以及传感设备的正常运行，甚至会击穿线路的绝缘层，导致出现的瞬间高压会沿着线路进入主控室，破坏系统中的传感装置，使系统出现异常，造成难以弥补的损失。

2.3 接地线入侵

如果自动气象设备附近地面遭遇雷击，这一区域的电位会在瞬间攀升，反击产生的高电位通过接地线路侵入系统，容易损坏电路设备，严重时会造成系统无法工作。

3 自动气象站综合防雷工程设计原则

新型自动气象站应当构建起完善的防雷体系，需要有效分析直击雷的特性，强化雷电保护。全新的雷电防护措施主要包括以下2个方面：外部防雷和内部防雷。经过深度调研分析，全方位把控自动气象站需要检测的气象参数、外部条件、测试设备以及方案设计等，充分考量防雷有关的技术指标，并按照基本准则来完成防雷工作的规划设计，要做到多级保护。

4 新型自动气象站综合防雷技术

4.1 外部防雷

根据建筑防雷设计规范，新型自动气象站，防雷方案的构建是根据二、三防雷类建筑物的标准进行相应的设计与实施。采用接闪杆等作为基础的接闪设备，通过引下线和地网相互连接，确保满足基本防雷设计的标准，按照滚球法方式计算出相应的保护范围，保证系统中的设备能够被有效保护，防止雷电侵入。

(1)引下线。新型自动气象站系统中每个设备都应用引下线与地网相连，引下线的数目不小于2根，可以利于设备中的钢结构作为引下线，如：风杆、百叶箱金属底座等，大型风塔也可以直接利用金属结构作为引下线，同时和地网以搭接焊的形式做有效连接。

(2)接地装置。一般来看，在新型自动气象站中选用的防雷方案主要包括单点接地以及共用地网2种模式，接地阻值需要小于4Ω。同时也需要保证接地线路的引出长度和横截面大小符合有关标准。

4.2 内部防雷

(1)等电位连接。对于系统内部来说，应该在接地设备附近宜利用4×40镀锌扁铁将传感装置、各设备引下线相连，设备里的接地线应与地网做可靠相连；气象站观测区域的金属围栏需也需要进行焊接并和地网相互联通；采用5×5的网状接地结构将观测区域的电位均分。2个风塔之间需要搭建出1m×1m的网格接地设备同时与跨步地网联通，形成整体性的闭合回路；此外，还需要将太阳能设备、卫星设备等具有金属结构的装置进行等电位处理。

(2)屏蔽。引入自动站的电缆电路应当穿钢管铺埋处理，形成屏蔽模式，并将其传送到各个楼层的配电位置。金属管从一侧向另外一侧通电，需要在防雷区域的临界位置做等电位处理并将其同接地设备联通。

(3)安装浪涌保护器。在新型自动气象站系统中需要设置浪涌保护器，诸如配电处、机房、自动站总配电箱处。调制解调设备端口前端也要设置相应的浪涌保护装置，接口类型为RJ11，而计算机网络前端需要加设RJ45类型的浪涌保护装置。对于浪涌保护装置来说，响应时间不低于10ns。

4.3 值班室和观测场共同防护直击雷

建筑物在进行防雷设计时，大多为加装接闪杆、接闪带或者是综合性的接闪装置，利用建筑物柱子里的主筋或者从上至下贯穿的钢结构作为引下线，底端的将把雷击电流顺利地传导到大地之中。接闪杆的实际高度需要确保观测区域内的所有装置都处在保护区间中，并且接闪杆要能够承担150kA以上的电流冲击。

观测区域中，风向传感装置一般会装设在11m左右的风杆位置，因此对于雷击反应较为灵敏。所以在保护风向传感装置时要在顶部安装接闪杆，同时接闪杆和引下线均不可以同风杆连接，要采用绝缘杆支撑，引下线附近位置需要建立垂直的接地体，需要同观测场区域的地网有效联通。

4.4 观测场地网的设置

观测区域内部的各个装置也应当和地网相互联通。不仅如此，观测区域的地网会沿着电缆线路直到控制室，和内部的电子设备结合在一起。由此来说，接地体需要埋设在电缆通道的最下层，掩埋高度也要和地面间隔1m以上，铺设完成后要将土壤回填并将其压实。

5 结束语

对于自动气象站来讲，雷击所产生的危害是相当严重的，为此需要做好防雷接地措施，为自动气象站提供良好的保护。同时在开展防雷接地设计施工时，需要对自动气象站的特点进行综合考虑，并在此基础上开展防雷保护。