浅谈地面气象观测场防雷保护措施

浅谈地面气象观测场防雷保护措施

康 林

通渭县华家岭气象站，甘肃省 定西市 743000

摘要：气象观测对于人们的日常生活有着重要的意义，地面测报在提供实况数据的同时也在为气象预报提供基础数据支撑，保护好地面气象观测场就显得尤为重要，在气象观测过程中观测数据有误差甚至丢失的影响因素有很多，雷电天气就是其中一种。雷电的危害是十分巨大的，地面观测场防雷装置安装不当极易损毁地面观测设备，将会给气象观测带来不可估量的后果。本文首先对地面气象观测场防雷规范进行概述，然后分析了地面气象观测场主要防雷技术，最后提出了地面气象观测场防雷保护措施。

关键词：地面气象观测；防雷保护；相关措施

1 地面气象观测场防雷规范概述

地面气象观测场需要将防雷保护措施做到位，达到防雷标准要求，需要遵循的规范包括以下几点： （1）各级气象台站在新建、改建、扩建地面气象观测场（室）时必须根据《地面气象观测场（室）防雷技术规范（GB/T31162-2014）》、《气象台（站）防雷技术规范（QX4-2015）》及《自动气象站场室防雷技术规范（QX30-2004）》要求，从气象台站实际出发，综合考虑，全面规划，精心设计防雷防静电工程，规范各环节施工；（2）“防雷等级”的确定及工程设计标准要遵循“就高不就低”原则；（3）防雷防静电工程的设计、施工，应与新建、改建、扩建气象观测站的基建项目同步进行；（4）自动气象站观测场内所有设备要共用同一接地系统，接地电阻应≤4Ω；（5）各防雷装置应符合现行国家和行业标准规定的使用要求，严禁使用假冒伪劣产品或在施工时偷工减料。

2 地面气象观测场的主要防雷技术

2.1 综合防护技术

传统防雷技术主要借助避雷针和避雷网保护装置的作用，不能对气象观测场进行全面有效的保护，气象观测场中的天线和信号接收器在比较高的地方，很容易吸引雷电，会对设备的正常运行造成影响。为此，相关的工作人员应根据建筑的作用和性能，采取有针对性的保护措施，同时对建筑使用过程中可能存在的安全性进行科学的评估，采取正确的预防措施，避免雷击事件造成的不必要的损失。此外，还可以结合建筑的实际用途采取不同的防雷装置，从而形成更加全面的防御保护。

2.2 避雷网技术

雷击会对气象观测场的线路和信号发射器等设备造成不同程度的破坏，甚至会影响系统内部的芯片，阻碍系统的正常运转。为此，相关工作人员可以采取避雷

网技术，该技术能够有效地降低雷电对电磁场造成的影响，保证建筑内部设备的安全运行。将建筑内部的电子设备屏蔽之后，才能有效地避免雷电所造成的损失。

2.3 接地设置

首先，针对建筑物的窗户，工作人员可以安装不锈钢网，目的是实现接地，从而最大程度地降低雷电对建筑设备的损害。其次，工作人员还应该对建筑物的墙面进行检查，对孔洞进行适当地填堵。烟囱等设备要安装金属网，特别是对高大树木下的建筑物必须做好防雷措施。最后，工作人员对比较大的设备进行等电位连接，目的是缩小设备之间的电位差，从而有效地降低雷击事故的发生。

3 地面气象观测场防雷的现状

3.1 综合布线不合理

首先，线路和线路之间的安全距离没有达到规范的要求，有的线路还不能做到很好的屏蔽。有的金属屏蔽层没有接地，有的屏蔽层只做到一端等电位连接，不能很好地起到防雷的效果。其次，建筑物没有采取空间屏蔽措施，没有对建筑物内的金属门窗进行屏蔽。最后，建筑物内的局部网络线路只套PVC管，而没有套金属屏蔽网。

3.2 防雷装置定期维护不到位

气象观测站场地内的设备接地部位连接处生锈，有些地方出现脱焊和松动的情况，此外，防雷设施和金属外壳也出现松动。

4 地面气象观测场防雷保护措施

4.1 合理规划站点及合理布局机房

地面气象观测站地址的选择非常重要，在选择地址之前，应该考察当地的地

理、地质、气候、环境等因素，同时对雷电的历史数据进行分析，避开雷电高发的地区。此外，在进行电子设备安装的过程中，应该尽量安装在建筑物中心的位置，同时和建筑物保持一定的距离。

4.2 选择性能良好的防雷装置

由于直接雷击现象比较普遍，因此通常使用避雷针和电气开关等措施进行保护，但在实际应用中，必须根据实际情况分析观察区域的室外条件并改善观测环境的防雷计划。选择避雷针时，应注意其防护范围的科学计算，例如，若受保护设备的高度等于或大于避雷针高度的2 倍时，则其保护范围为高度差与影响因子系数乘积的1/2，当避雷针与设备的总高度差小于35 m 或大于40m 时，其影响因子分别为1.2 和5.3。因此如果观测站设备尺寸较小，则可以直接设置避雷针进行避雷，否则应根据观测站系统的架构设置避雷针（线路），并提供严格的施工规划以增强防雷性能、保证防雷效果。选择避雷器时，应根据观测站被保护设备的性能，运行状态和隔离措施等，来确定最佳的避雷器种类。如果配电系统的电压平均小于1KV，则可使用FD 阀限制器；监控站可以使用FN 型阀限制器，但必须确保其具有与系统有相同的额定电压。除了将设备的绝缘强度控制在指定范围外，还应在400V 以下的低压侧安装带气隙的氧化锌避雷器，以进一步改善纵向效果。

4.3 观测站接地装置的隔离防护

一是外部措施。接闪器在防直击雷上发挥着重要作用，通常涉及避雷网、避雷带、避雷针和接闪的金属屋面、金属构件等部位。在建设地面气象观测场防雷系统的过程中，需要从实际情况出发，将避雷针、避雷带、避雷网和避雷线安装至值班室与观测场。此外，还能够通过安装独立避雷针的形式，发挥出接闪器的效果。这样在地面气象观测场隔离防护过程中，应保证计算的精确性，将避雷针具体保护范围计算出来，所采用的各项措施应该满足防雷技术规范。利用引下线将接闪器和地网进行连接，确保地网接地电阻可以满足相关规定的要求。二是内部措施。在内部防雷过程中，内部防雷中需要关注对电源、信号等系统的防雷，保证供电线路与信号线路的电磁兼容，计算机网络与邮电通信系统也要将信号防雷措施落实到位。采取科学合理的布线措施，面对主要线缆加强屏蔽敷设。

4.4 改进线路排布和接地措施

为了减轻阀式避雷器的负荷并充分利用它的防雷作用，观测站应采取线路保护措施。首先是通过线路整改方案来抑制避雷器电压的冲击，其次是利用雷电的电流冲击变化来保护观测站线路，通常将雷电保护线路与观测站进站线路的间隔距离设置为0.3～1km，以有效减少外电流对观测站的影响。低压配电线应埋入地下并安装金属管道，电位端子处应连接地线。ESTI 级测试电涌保护器应安装在将低压电源线引入主配电板的位置，脉冲电流LIMP≥11.2kA，电压保护等级≤3.6 kV，配电箱中安装额定放电电流≥13kA 的设备时，Ⅱ级电涌保护器的保护等级应≤1.3kV；鉴于计算机设备的末端会增加插座型电涌保护器，因此各级电涌保护器之间可以进行跨极合并。

4.5 对防雷装置进行定期的维护和保养

应该采取科学的措施对防雷装置进行定期维护和保养，在每年雷雨季节到来

之前应该做一次全面的检查，主要检查的内容为防雷装置的电气连接器是否合理，是否存在松动和脱落的现象，如果出现锈蚀和松动现象，必须采取相应的措施。此外，还应该检查接闪带和接地装置的腐蚀情况，避免造成不必要的后果。

5 结语

总之，地面观测站的周围环境相对复杂，防雷措施的细节部分容易被忽视。因此只有采取广泛而全面的防雷措施，才能有效防止或减少雷击和雷电磁脉冲对电气和电子系统造成的财产和数据损失，以确保观测设备的正常运行和数据的高度准确。

参考文献：

[1]地面气象观测场防雷保护措施分析 [J]. 郭亮.  农家参谋. 2019(23)

[2]中波广播发射台的防雷保护技术研究 [J]. 熊志.  中国高新科技. 2020(20)

[3]电力通信光缆线路的防雷保护措施分析 [J]. 姚明华.  河北农机. 2021(03)

[4]影响综合气象观测业务质量的因素及对策 [J]. 卢冰冰.  农业技术与装备. 2021(02)