隨著大氣綜合觀測體系建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施，自動氣象站作為地面大氣探測的重要組成部門，已成為開展精細(xì)化預(yù)報(bào)，氣象決策服務(wù)所*的氣象信息來源。動氣象站建設(shè)的地理環(huán)境多呈空曠凸現(xiàn)，防雷設(shè)置及自身防雷設(shè)置都很脆弱，一遇直擊雷或感應(yīng)雷影響，勢必會造成一定的破壞或損失。本文旨在從防雷的角度上淺要分析下氣象站自動觀測設(shè)備遭受雷擊的原因及相關(guān)防護(hù)方法。
 

　　引言：
 

　　雷電災(zāi)害是無法避免的自然災(zāi)害，人類生存的地球上每時(shí)每刻都有雷電活動的發(fā)生。因此，掌握其發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，采取必要的預(yù)防手段是十分必要的。雷電對信息通信系統(tǒng)的威脅很大，其作用于通信系統(tǒng)并致其損壞的一般有2種形式：一是感應(yīng)雷導(dǎo)致?lián)p設(shè)備，二是經(jīng)金屬導(dǎo)線或連接件直接作用于設(shè)備致其壞損。有統(tǒng)計(jì)表明，通信設(shè)備的損壞中有30%是由雷電引起的。因此，為自動站布設(shè)專業(yè)而又全面的雷電防護(hù)設(shè)施已經(jīng)成為了一項(xiàng)十分重要的工作。
 

　　一、自動氣象站雷災(zāi)的特征分析
 

　　1、雷電過電壓的強(qiáng)度
 

　　據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，低壓輸電線路上的雷電過電壓在6 kV以下，電流為3 kA～10 kA。通信線路上感應(yīng)雷電過電壓約為5 kV，電流為幾百安。1971年美國研究報(bào)告[AD722675]指出，電子計(jì)算機(jī)在雷閃時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到7×10-8 T時(shí)即會出現(xiàn)誤動作，當(dāng)達(dá)到2.4×10-6 T時(shí)出現(xiàn)永jiu性損壞。這兩個數(shù)字相當(dāng)于860 m和83 m處有一個100 kA的雷電流流人大地造成的結(jié)果。
 

　　對雷擊地面產(chǎn)生電磁效應(yīng)危及電子管設(shè)備系統(tǒng)的半徑約為400 m～800 m；對晶體管設(shè)備為800 m～1?200 m；對微電子設(shè)備為2?000 m以上。如自動氣象站各電子設(shè)備距雷擊點(diǎn)10 m～100 m間，雷擊電源線引起的磁感強(qiáng)度為0.6-2×10-5 T；雷擊通信線產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度約為107～106 T數(shù)量級。前者足以使微電子設(shè)備出差錯或損壞，后者也可能使設(shè)備產(chǎn)生誤動作，從而說明自動氣象站抗雷電電磁脈沖的能力差，因此，對自動氣象站采取雷電防護(hù)措施是十分必要的。
 

　　2、雷電入侵途徑分析
 

　　①直擊雷。直擊雷直接擊中自動氣象站設(shè)備，造成氣象設(shè)備部分或全部電路損壞。因自動氣象站均安裝有避雷裝置，所以這種情況比較少見。普查汕頭市及所轄地區(qū)的自動氣象站，均尚未發(fā)生過這種雷擊事故；
 

　?、诟唠妷好}沖。來自雷電的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的高電壓脈沖，在各種線纜中感應(yīng)出幾千伏到幾十千伏的高電壓。出現(xiàn)這種情況，一般會影響到各傳感器。其中，風(fēng)向傳感器由于是自動氣象站位置zui高的儀器，且集合了大量的半導(dǎo)體元器件，在雷擊故障中往往是*；③雷擊引起電位的升高。在直擊雷雷擊點(diǎn)的附近引起地電位的升高，高電位通過設(shè)備的接地線引入到電路，造成電路元器件的損壞；
 

　?、芙涣麟婋娫淳€路的入侵。自動氣象站的電源由低壓輸電線路提供，當(dāng)電力線路遭到雷擊時(shí)，沿輸電線路以行波的方式引入到設(shè)備內(nèi)，使其失效或損壞。直擊雷擊中高壓輸電線路時(shí)，所產(chǎn)生的過電壓經(jīng)過變壓器耦合到次級，在低壓線路上產(chǎn)生雷電過電壓，同時(shí)雷電的靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)在低壓輸電線路上感應(yīng)出過電壓也可能對設(shè)備造成損害。由于電源板與交流電連接，在對汕頭市及所轄地區(qū)自動氣象站的雷擊事故的統(tǒng)計(jì)中，電源板是出現(xiàn)故障概率多的設(shè)備。接連兩個月內(nèi)發(fā)生在南澳縣氣象局觀測場內(nèi)的2次強(qiáng)雷擊中，采集器里面的電源板也均被擊壞。
 

　　二、自動氣象站防雷技術(shù)應(yīng)用
 

　　1、防雷接地
 

　　防雷接地是防雷技術(shù)的首要技術(shù)環(huán)節(jié)，無論是放直擊雷還是防感應(yīng)雷，終都要將雷電流引入大地，由此可見，若要防雷工程可靠穩(wěn)定，就要安設(shè)穩(wěn)定?？康慕拥匮b置。自動站的接地應(yīng)當(dāng)采用單點(diǎn)式接地，共用地網(wǎng)的接地方法，接地阻值≤4 Ω。工作接地和保護(hù)接地都要引入地網(wǎng)，與引下線保持的距離>5 m，確保整個地網(wǎng)都連入地網(wǎng)。
 

　　2、外部防雷
 

　　根據(jù)規(guī)范的要求自動氣象站基本都設(shè)在空曠的場地上，很容易受到雷電的襲擊，自動站外部雷電防護(hù)做的是否到位直接關(guān)系到自動站運(yùn)行的安全。防直擊雷接閃器由金屬構(gòu)件、避雷帶、避雷針及避雷網(wǎng)等組成。普蘭店地區(qū)的太陽能電池和采集器要用單獨(dú)的避雷針進(jìn)行防護(hù)。有人值守的臺站還要對值班室所在的建筑物進(jìn)行雷電防護(hù)。觀測場與采集器、通信線路、傳感器以及其他戶外設(shè)備可以將避雷針假設(shè)在風(fēng)桿上，計(jì)算其保護(hù)范圍，并且這個范圍要嚴(yán)格符合防雷技術(shù)規(guī)范的要求。尤其要注意的是，風(fēng)桿本身是金屬質(zhì)地，是雷電下行十分適宜的泄放通道。如果室外架設(shè)的地網(wǎng)設(shè)計(jì)和架設(shè)不合理則會造成如果遭受雷擊導(dǎo)致觀測設(shè)備全部損壞。因此，一定要確保防雷裝置被正確架設(shè)，這樣才能將雷電順利引入地下。
 

　　3、內(nèi)部防雷
 

　　在這個領(lǐng)域的雷電防護(hù)不僅要考量到感應(yīng)雷的防護(hù)，因?yàn)楦袘?yīng)雷會沿著線路對用電設(shè)備造成電壓過載，通過信息信號和電源線路傳播到設(shè)備上，造成雷擊損失。
 

　　3.1 雷電感應(yīng)浪涌防護(hù)。
 

　　電子設(shè)備和信息設(shè)備遭雷擊后受到的損失大多是由雷電感應(yīng)浪涌電壓造成的。這些浪涌進(jìn)入電子元件的內(nèi)部，導(dǎo)致芯片、接口或線路的損傷。因此，應(yīng)當(dāng)將信號防雷裝置安裝在信號線之間，并且應(yīng)該采用多級保護(hù)措施。在不同級別的過渡地帶裝配型號相匹配的信號防雷器。自動站網(wǎng)絡(luò)線路也應(yīng)該安裝避雷裝置，尤其采集器、路由器、信號傳輸系統(tǒng)等都要安裝相應(yīng)的雷電防護(hù)裝置。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信一般采用寬帶(ADSL)接入因特網(wǎng)的方式，傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的要求安裝相應(yīng)的信號避雷器，至少進(jìn)行二級保護(hù)，并做好計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的接地處理。
 

　　3.2 電源系統(tǒng)防雷保護(hù)。
 

　　目前普蘭店的氣象設(shè)備的電源系統(tǒng)一般采用TN-S或TN-C-S系統(tǒng)供電方式，要進(jìn)行多級防雷保護(hù)，防止雷電侵入造成配電系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備損壞。第1級在電源的總進(jìn)線處安裝1個40 kA以上的電源SPD。第2級在機(jī)房配電進(jìn)線至UPS之間安裝1個20 kA的電源SPD。第3級在采集器前端安裝1個10 kA的電源SPD，在每臺計(jì)算機(jī)電源與UPS之間安裝插座式避雷器。
 

　　三、氣象防雷技術(shù)工作發(fā)展前景分析
 

　　1、氣象防雷技術(shù)在預(yù)測預(yù)警的發(fā)展方向前進(jìn)
 

　　由于在進(jìn)行氣象防雷過程中，無論是事中還是事后控制，都比不上事前對將要發(fā)生的雷電襲擊進(jìn)行合理規(guī)避，氣象防雷作為一種在事前預(yù)測非常重要的技術(shù)，在今后的發(fā)展中對于雷電測報(bào)的技術(shù)以及事前預(yù)警預(yù)測的技術(shù)的提高是必然的趨勢。
 

　　2、氣象防雷技術(shù)工作的持續(xù)改革創(chuàng)新
 

　　氣象防雷技術(shù)工作不能局限于現(xiàn)有的成果，以往的不足之處也要借鑒，只有借鑒歷史才能更好的前進(jìn)，歷史就是一面鏡子，能使人避免犯前期同樣的錯誤。只有打破現(xiàn)有的局限性才能更好地推進(jìn)氣象防雷技術(shù)工作的發(fā)展。在氣象行業(yè)實(shí)施總體規(guī)劃、分層實(shí)施、上下協(xié)同的道路上，保證其不管是從縱向還是橫向上，都能夠確保信度高度統(tǒng)一與流通，還能夠?qū)Ω鞣矫娴馁Y源進(jìn)行協(xié)調(diào)，真正實(shí)現(xiàn)高度配合與工作效率，以免出現(xiàn)因重復(fù)工作而導(dǎo)致的浪費(fèi)現(xiàn)象。
 

　　四、結(jié)束語
 

　　對于氣象災(zāi)害頻發(fā)的現(xiàn)代社會，對于雷電災(zāi)害發(fā)生較多的個別地區(qū)，如何穩(wěn)步推進(jìn)氣象防雷技術(shù)工作，是保證國家與人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要課題。我們應(yīng)在對氣象防雷技術(shù)工作給予充分重視的前提下，把握氣象防雷技術(shù)工作的要點(diǎn)，加大投入，保證防雷工作科學(xué)合理地進(jìn)行，社會利益作為目的，讓氣象防雷甚至是整個氣象工作服務(wù)國家經(jīng)濟(jì)增長，推動國家發(fā)展。使氣象防雷技術(shù)工作能夠充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用與功能。