自动气象站的雷电防护策略分析

自动气象站的雷电防护策略分析

安志军 马忠萍通讯作者

塔城地区气象局，新疆塔城市 834700

摘要：自动气象站能够有效的为人们提供对气候的预测和检测，为人们的日常出行和各种活动提供了有效的保障。随着全球气候变暖情况的不断加剧，各地出现极端恶劣天气的现象愈发严重，为了进一步推动自动气象站的正常、持续工作，本文将主要对自动气象站的雷电防护策略做探讨和分析，以供相关人士参考、交流。

关键词：自动气象站；雷电；防护策略

引言：

只有确保自动气象站的正常工作，才能进一步的保障气象站能够及时采集到周边区域的各项气象数据并融合计算机对数据进行处理，推动气象站的各项工作开展。当遇到雨季，在气象站周边倘若未能及时的做好雷电防护措施，一旦遭受雷击气象站内部的传感器、设备等等都会受到雷电气候的损害，从而导致气象站无法进行正常的工作。

一、自动气象站介绍

自动气象站的正常运行依靠的是其内部的电子设备系统，在自动气象站正常工作的情况下需要通过计算机系统对周边环境数据进行采集并运用空气湿度、空间温度、降雨量等传感器进行配合。在整个气象站内部的每一个机器设备都是无法被取代的，气候数据通过计算机系统进行处理，利用自动采集器进行采集，并采用相关的通讯系统将得到的数据向相关部门传送同时存档。在气象站内部设置有采集器和传感器，外部则安装有不同气候因素的传感器。不论是安装在内部或者是外部的各种设备，对于气象站的正常运行都有着直接的影响。对此，增强自动气象站自身的雷电防护尤为关键，才能有效的保障自动气象站正常运行。

二、自动气象站的雷击原因分析

（一）自动气象站室外设备的雷击原因分析

在自动气象站外部通常放置着不同气候因素的传感器，致使外部传感器受到雷击的原因主要包含以下几点：首先，为更好的满足气象站对气象的测量需要，各种传感器设备只能在气象站的外部进行安装，同时气象传感器周边应当避开高大建筑物，避免建筑物妨碍气象传感器对气象因素的测量，因此传感器要放置在空间宽阔的地方。同时，为了更好的满足传感器的需求，传感器设备上负责气象监测的探头都是由各种金属物质组成的，因此也就使得雷电气候对探头的伤害力度大大提升。其次，风向以及风速传感器需要放置在特定的地点，因此在此类传感器周边会安置一些避雷设备对传感器进行雷电防护。但即便如此，倘若雷电击中传感器风杆部分，雷电波也会顺着风杆进入到气象站内部的其他传感器的电缆线中。电缆线受到不同程度的电磁脉冲后也会对气象站内部的各种设备造成一定的破坏。还有当雷电气候发生时，倘若气象站内的避雷针遭到雷电击后部分位置会产生较高的电磁场，而电磁场的出现会与气象站内外部的各种传感器设备的电缆电路发生耦合，进而产生对传感器设备的损坏。一旦在气象站周边存在较高的电位就会使得气象站外的各个传感器之间由于遭受到电位反击从而遭到不同程度的损坏。

雷电击产生的电磁脉冲一般会通过传到耦合以及辐射耦合传送到气象站内部，从而对气象站造成不同程度的破坏，并有可能导致自动气象站无法正常工作。雷电入侵气象站的方式主要可以分成两种情况。其一，对气象站线路的入侵。当雷电气候出现时，电力线在向气象站内部传输之前可能会遭受直击雷，高压线受到直击雷后会使得线路的高压变成低压从而对气象站进行入侵。气象站周边建筑物遭受雷击后，部分电流会通过引下线流入大地，但另一部分的雷电很有可能会通过地线、零线等等以电磁脉冲的方式对气象站内部设备进行破坏，进而使得气象站内部的各种仪器设备遭受不同程度的损坏。其二，入侵通信线路。倘若自动气象站自身对直击雷的防护措施做的不够充分，楼层较高的建筑物体或者地面突出物一旦受到雷击，就会使得雷电中的电压对气象站周边植被或建筑物造成损坏。

（二）自动气象站室内设备的雷击原因分析

自动气象站中的计算机系统以及数据采集器通常会被安装在气象站内部，这主要是因为该类型的设备与放置于室外的设备有着较大的区别，其一旦受到电磁脉冲的伤害会造成巨大的损坏。雷电击中的电磁脉冲除了会给传感器系统带来损害意外，还会穿过电源线给气象站内其他的电子设备造成伤害，更甚者会直接造成整个气象站系统的全部瘫痪。除此之外，倘若自动气象站本身没有做好接地工作，导致气象站内部的电子设备之间存在电位差，进而也会使得雷电击对气象站内部的相关电子设备造成的损坏。

三、自动气象站的雷电防护策略分析

（一）严格管道和设备进行等电位连接

做好对自动气象站的雷电防护，相关工作人员需要将气象站内一部分导体通过金属物体进行连接，这样一来一旦气象站遭受雷击能够较好的降低气象站内各个设备之间的电位差，从而最大限度的降低雷电电压。不仅如此，气象站相关人员还需要对气象站内的金属水管、屏蔽管等常用的导电装置通过导体装置使各个管道之间能够综合联系起来。并且，再将管道与接地装置进一步融合，这样能够有效的降低管道导体存在的电位差，当管道导体遭受到雷电击时就不会因为存在的电位差过高从而产生电破流进而坏气象站内部各种设备。此外，相关工作人员还需要注意管道与气象站内设备之间的连接情况，要保障管道导体区域有预留电位的端口，这样做的原因在于能够为之后新投入使用的设备提供连接口

^[1]。

（二）线路接闪器和纳米磁阻流器相结合

开关能够较好的控制电源，但是开关本身在使用过程中会产生较大的电磁场，一旦碰上雷电天气，开关就会由于电磁场内产生电磁感应从而引发开关跳闸的状况。一般情况下，管道导体一道被雷电击中，就会使得输电线路发生跳闸现象，跳闸现象又是引起输电线爆炸或者引燃输电线的一大原因。对此，作为自动气象站的相关工作人员应当最大程度的降低开关跳闸情况的出现，从而避免输电线下发生自燃或者爆炸，使得雷电气候给气象站带来的破坏程度得以降低。最好的方式就是采用线路接闪器与纳米磁阻流器相结合，以此控制电磁对线路开关的干扰，有效避免雷电气候下出现输电线路跳闸的情况出现^[2]。

（三）屏蔽建筑物内外之间的导电线路或电子设备

在日常生活中人们所看见的建筑物内部和外部都会存在导电体，同样的自动气象站内外也存在导电体。日常所见的门、窗、栏杆等等都可以看作导电体。一旦碰到雷电天气，这些导电体的周边就会形成一个电磁场从而产生电流。对此，做好对气象站外部导电体的屏蔽工作尤为关键。有效的屏蔽工作能够降低电流从导体通往气象站内部对设备造成破坏的几率。除了外部对导电体进行屏蔽工作，气象站内设备之间也要用电磁记性屏蔽。将金属类导体在设备之间进行封闭连接，从而有效的阻碍外部雷电电流进入设备内，对设备进行有效的保护，保障气象站内设备的正常运行。

四、结束语

总的来说，自动气象站是重要的对气象气候进行观测的系统，通过气象站能够及时的监测到气候灾害和地质灾害的发生。自动气象站为其周边的居民提供了生活上的便利，是人们应对自然环境灾害的一个有力的预警机制，因此作为气象站相关工作人员要重视做好对气象站雷电击的相关防护措施。

参考文献：

[1]竺赢,朱文博.新型自动气象站遭受雷击的原因分析及防雷保护措施[J].农家参谋,2020,651(07):91-91.

[2]郭龙光.新型自动气象站雷电灾害的原因分析及雷电防护探析[J].中国新通信,2020,22(16):136-137.