浅谈雷暴高发区下的区域气象自动站防雷装置

浅谈雷暴高发区下的区域气象自动站防雷装置

徐振樾 1 卢堉洵 1 周泽烽 2 王键 2 黄铠凯 1

1. 潮州市突发事件预警信息发布中心 521000； 2. 潮州市气象公共服务中心 521000

摘要：雷电是我国许多地区均会出现的一类气象灾害，雷电经常会对电子仪器设备造成严重危害。而随着气象事业的不断发展进步，区域自动气象站应用越来越广泛，对于防雷的要求也越来越高。潮州市作为雷暴高发区，更需要加强区域气象自动气象站的防雷工作。本文首先介绍了雷暴入侵区域自动气象站的途径，接着重点阐述了雷暴高发区下的区域气象自动站防雷装置的布设方式，以供同行参考。

关键词：雷暴高发区；区域自动气象站；防雷装置

引言

近年来，随着社会的快速发展，我国气象事业取得了非常大的突破。气象观测业务逐渐从以往的人工观测发展到现如今的全面自动观测模式。各类区域气象自动站开始在国内各个地区得到推广使用。区域气象自动站已经成为气象事业中不可或缺的一部分，担负着气象要素的采集以及传输。但与此同时，区域自动气象站内部布设了采集器、传感器、通讯系统、供电设备等电子信息设备，对外界抗干扰能力较为薄弱，很容易遭受雷击，再加上大多去区域自动气象站均建设在相对空旷以及海拔较高的区域，导致区域气象站站雷击危险系数不断增加，为了不断提升自动气象站的安全性能，加强区域气象站防雷工作的开展刻不容缓。潮州市地处广东省东北部，粤东地区韩江三角洲北部，境内地势北高南低，属亚热带海洋性季风气候，雷暴天气是潮州市的主要气象灾害之一，该地区年平均雷暴日数达65d以上，属于多雷区。因此，对于潮州市而言，更需要重视区域气象自动站的防雷工作。本文重首先介绍了雷暴入侵区域自动气象站的途径，接着重点阐述了雷暴高发区下的区域气象自动站防雷装置的布设方式，为今后更好地保护区域气象自动站站免遭雷击提供指导。

1.雷电入侵区域气象自动站的途径

1.1直击雷入侵

直击雷通常指的是带电的云层与地面某个位置之间形成的特别强烈的放电现象。一旦直击雷入侵潮州市区域气象自动站站并击中观测仪器亦或者电子系统，则往往会对区域气象自动站仪器系统带来一定的破坏，同时还可能会导致气象要素数据丢失，从而对气象要素的正常采集、传输造成不良影响^[1]。

1.2感应地雷入侵

如果潮州市区域气象自动站布设区域上空发生雷电活动，若区域气象自动站附近有凸出物遭遇雷击，静电感应以及电磁感应一般会感应出过电压，同时会借助于线缆引入气象台站观测场，使得区域气象自动站采集器、传感器等观测仪器遭受不同程度的危害，影响到区域气象自动站观测业务的正常开展。

1.3地电位反击入侵

一旦在区域气象自动站的接地点发生雷击现象，那么接地点附近的电势会在较短时间内增加，同时所产生的瞬时高电势经常会在区域气象自动站的接地线的作用下引入电路中，造成电路中产生强电流，之后使得电路组件受损。

2.区域气象站防雷装置布设原则

区域气象自动站防雷工作属于一项系统专业的工作，要求懂得相关专业知识。在防雷装置布设过程中，防雷技术人员不仅需要充分思量对直接雷击的防御，而且还需要认真考虑对电磁脉冲的防护。一般来说，在区域气象自动站防雷装置布设中需要遵循下述原则：提前调查清楚相关信息，例如潮州市各区域气象自动站所在场所的土壤特性、地形地貌、自然环境、气候条件、历史雷电发生规律以及观测仪器装设信息等相关资料，同时应严格按照相关雷电防护标准规范认真进行规划部署，最大程度地保护区域气象自动站的安全性和可靠性^[2]。

3区域气象自动站防雷

3.1 区域气象自动站外部防雷接地

外部防雷接地属于区域气象自动站的重要防雷方式，不管是直接雷击还是感应雷防护均需要将强电流引入地面，保护观测仪器设备免遭雷电袭击。因此，区域气象自动站外部防雷的安全性以及可靠性是保护观测设备稳定运行的关键环节。气象自动站需要选择单独式接地、共用地网的接地方式。连接点选择白钢螺丝固定，引下线选择三号铜胶线连接，引下线长度要求不超过4 m，接地电阻值要求不超过4 Ω。安全接地以及保护接地均应引入共用地网。人工接地可以选择镀锌角钢，规格为50mm×50mm×5mm，长度为2.5m，所需的间距为5m，人工水平接地体的规格一般选择25mm×4mm的镀锌扁钢。人工接地体在土壤中的埋深要求达到1.0m以上。

3.2 区域气象自动站仪器外部防雷装置

结合区域自动气象站建设特点可知，区域气象自动站通常要求布设在四周空旷的平坦场地，极易发生雷击事故，所以要加强区域自动气象防雷防雷装置的布设。自动站外部防雷装置保护是否合格有效，直接关乎于区域气象自动站是否可以正常运行传输。外部防雷装置包含避雷装置、避雷针、避雷带、接闪杆等部分。潮州市区域气象自动站风杆的避雷针需要单独接地，采集器也需要进行单独接地，将区域自动站周边围栏基础圈梁当作接地网

^[3]。风杆避雷针和风杆之间部署绝缘体，一旦碰到雷击，可以借助于避雷针以及接地线把直击雷及时导入地面。避雷针的高度要求与雷电防护技术标准要求一致，它的保护半径能够覆盖周边采集器、百叶箱与雨量桶，使自动气象站仪器免遭雷击。采集器单独接地，若采集器遭受感应雷击的时候，采集器借助于接地线可以将电磁第一时间导入地面。周边围栏地基圈梁是选择 10 号钢筋以及扁铁共同组成的，与地面相距不足 1 m，确保它的接地电阻值保持在4 Ω之内。整体防雷装置布设严格依据自动气象站防雷技术规范实施，这样可以确保区域气象自动站的安全、稳定运行。

3.3区域气象自动站仪器内部防雷装置

3.3.1雷电感应保护浪涌

当区域自动站被感应雷击中的时候，雷电感应浪涌可以导致内部电子原件、芯片、通信线路、设备接口受到不同程度的损坏。因而，在信号传输系统之间布设浪涌信号SPD。若感应雷对信号传输器进行入侵的时候，信号浪涌SPD可以将电磁感应直接借助于接地线导入地面，从而对信号传输系统进行有效保护^[4]。在采集器主板系统之间布设防雷保护板，若感应雷对采集器主板进行入侵的时候，会先经过防雷主板，防雷主板借助于自身装置使电磁感应雷的电位得到均衡，促使较强的电位借助于接地线向地面泄流，达到保护采集器主板的目的。

3.3.2 供电系统防雷保护装置

区域自动气象站的供电系统主要包含蓄电池以及太阳能电池板。若区域自动气象站供电系统遭遇感应雷袭击，那么供电系统中的过电压保护设备可以把过载电压借助于接地线向大地泄入，从而有效保护蓄电池以及太阳能电池板不被雷击损坏。

4结语

总之，区域自动气象站属于电子信息设备系统，再加上有些区域气象站地处野外空旷地带，极易遭受雷击。特别是对于雷暴高发区而言，遭受雷击的风险更高，一旦雷电安全防护措施不到位，势必会引发雷击事故。因此，需要加强雷暴高发区下的区域气象自动站防雷装置的布设至关重要。在区域气象自动站防雷装置布设要提前调查清楚相关信息，结合地方实际以及严格按照相关雷电防护标准规范认真进行规划部署，以最大程度地保护区域气象自动站的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]王芳，席云亮. 新型自动气象站综合防雷技术探讨[J].农业与技术，2017，37（18)：243.

[2]覃彬全 ,杨磊 ,付钟等 .自动气象站防雷技术探析 [J].气象水文海洋仪器 ,2011(3).

[3]王新清，李广智，孙喜明，等.区域自动气象站雷电防护探析[J].内蒙古科技与经济，2013,4（7）：281.

[4]石永昌，王英梅，张雷，等.瓦房店市区域气象自动站防雷技术研究[J].农业技术与装备，2017，（07）:76-77.

作者简介：徐振樾（1989.08）男，广东省潮州人，本科学历，防雷助理工程师，从事研究方向或职业：气象防雷。