自動(dòng)氣象站防雷保護(hù)方案和措施

1、自動(dòng)氣象站防雷保護(hù)方案和措施 自動(dòng)氣象站防雷保護(hù)方案和措施 摘要：本文通過(guò)對(duì)新建或改擴(kuò)建自動(dòng)氣象站的場(chǎng)室，以及使用中增添設(shè)備所需防雷設(shè)計(jì)與施工均應(yīng)按程序步驟，首先應(yīng)明確防護(hù)目標(biāo)、方案、按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)、施工安裝和復(fù)查驗(yàn)收。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)氣象站 防雷保護(hù) 方案與措施 引言：自動(dòng)氣象站場(chǎng)室的防雷裝置必須確定專(zhuān)人負(fù)責(zé)維護(hù)管理。防雷裝置的設(shè)計(jì)、安裝、配線(xiàn)等圖紙資料應(yīng)及時(shí)歸檔保存。每年雷雨季節(jié)前后應(yīng)對(duì)自動(dòng)氣象站場(chǎng)室的防雷設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)。每年的檢測(cè)報(bào)告須存檔保管，如須整改，應(yīng)及時(shí)制定整改措施并加以落實(shí)，消除隱患。 當(dāng)發(fā)生雷擊災(zāi)害事故造成直接或間接損失時(shí)應(yīng)將情況及時(shí)上報(bào)上級(jí)主管部門(mén)及通知當(dāng)?shù)胤览准夹g(shù)機(jī)

2、構(gòu)，分析雷擊災(zāi)害原因，采取必要整改措施，以防止再次發(fā)生雷擊災(zāi)害事故。 1自動(dòng)氣象站防護(hù)等級(jí)的劃分 根據(jù)安裝自動(dòng)氣象站臺(tái)站性質(zhì)、雷擊事故后果以及所處的地理位置、氣候背景、雷電參數(shù)劃分，一般分為三級(jí)【9】。 1.1遇有以下情況之一時(shí)，自動(dòng)氣象站場(chǎng)室防雷等級(jí)應(yīng)劃分為一級(jí) 1.1.1國(guó)家基準(zhǔn)氣候站、大氣本地站； 1.1.2地處平均雷暴日大于含30d/a的國(guó)家根本氣象站； 1.1.3地處平均雷暴日大于含80d/a的一般氣象站以及其他場(chǎng)所； 1.1.4遇有以下情況之一時(shí)，自動(dòng)氣象站場(chǎng)室防雷等級(jí)應(yīng)劃分為二級(jí) 1.1.5地處平均雷暴日小于30d/a國(guó)家根本氣象站； 1.1.6地處平均雷暴日大于含40d/a且小

3、于80d/a的一般氣象站和其他場(chǎng)所； 1.2除一級(jí)和二級(jí)防雷自動(dòng)氣象站場(chǎng)室以外的自動(dòng)氣象站場(chǎng)室，均應(yīng)劃為三級(jí)防雷自動(dòng)氣象站場(chǎng)室。 2避雷針的安置 從在眾多自動(dòng)氣象站受雷擊的案例中以及上面對(duì)自動(dòng)氣象站雷擊侵入途徑的分析，采用測(cè)風(fēng)桿作為避雷針支撐體的方法是不可取的。這種方式甚至有可能增加自動(dòng)氣象站受雷擊的概率，加重了測(cè)風(fēng)桿受雷擊損壞的程度，有害無(wú)益。自動(dòng)氣象站防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于自動(dòng)氣象站對(duì)于外部防雷裝置的規(guī)定是值得商榷的。 做自動(dòng)氣象站外部防直擊雷措施時(shí)，強(qiáng)烈建議采用獨(dú)立的避雷針，并且保證與周?chē)O(shè)備、建筑物要有足夠的平安距離。這樣才能確保避雷針在接閃時(shí)，雷電流有單獨(dú)的低阻抗泄放通道，而不會(huì)干擾到周

4、圍的設(shè)備。 獨(dú)立避雷針的安置首先要考慮到測(cè)風(fēng)桿在觀(guān)測(cè)場(chǎng)中所處的位置。在上面入侵途徑的分析中，避雷針與測(cè)風(fēng)桿之間至少要有3m的平安距離，在實(shí)際安置時(shí)建設(shè)中兩者之間要有45m的距離。避雷針要確保場(chǎng)內(nèi)所有設(shè)備都在其保護(hù)范圍內(nèi)，在場(chǎng)地邊緣一些設(shè)備如一些觀(guān)測(cè)需要而添加的輻射、日照觀(guān)測(cè)儀如果不在保護(hù)范圍內(nèi)，需另外加裝避雷針進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)自動(dòng)氣象站的防雷等級(jí)，避雷針在場(chǎng)地中的位置和保護(hù)范圍，最終確定避雷的高度。 3自動(dòng)氣象站的地網(wǎng)建設(shè) 如果自動(dòng)氣象站的周邊條件允許最好采用獨(dú)立的防雷地，但也可以采用共地的方式。如果采用獨(dú)立的防雷地，及可能使防雷地遠(yuǎn)離觀(guān)測(cè)場(chǎng)內(nèi)的地網(wǎng)和線(xiàn)纜【5】。如果條件允許可以將防雷地敷設(shè)在觀(guān)

5、測(cè)場(chǎng)外，與觀(guān)測(cè)場(chǎng)內(nèi)的地網(wǎng)和線(xiàn)纜隔離，以到達(dá)對(duì)場(chǎng)內(nèi)設(shè)備干擾最小的目的。 在實(shí)際建設(shè)過(guò)程，一般采用共地的方式。自動(dòng)氣象站地網(wǎng)由工作室地網(wǎng)、室外觀(guān)測(cè)場(chǎng)地網(wǎng)構(gòu)成；兩地網(wǎng)應(yīng)不少于兩處進(jìn)行等電位連接【7】，該連接線(xiàn)可采用不小于16的鍍鋅圓鋼，該連接線(xiàn)埋設(shè)深度應(yīng)不小于0.5m。 工垂直接地體。如兩地網(wǎng)之間的距離大于100米時(shí)，兩地網(wǎng)可不互相連接，但各地網(wǎng)沖擊接地電阻應(yīng)符合相關(guān)要求。 自動(dòng)氣象站觀(guān)測(cè)場(chǎng)應(yīng)采用垂直接地體與水平接地體組合的方式埋設(shè)接地系統(tǒng)，人工接地體的埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.5米；垂直接地體應(yīng)沿水平接地體均勻、對(duì)稱(chēng)分布，其長(zhǎng)度宜為2.5米，間距宜為5米。垂直接地體可采用角鋼、鋼管或圓鋼；水平接地體可采

6、用扁鋼或圓鋼；接地體規(guī)格要求如下：圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm；扁鋼截面不應(yīng)小于100mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm；角鋼厚度不應(yīng)小于4mm；鋼管壁厚不應(yīng)小于3.5mm。 .4觀(guān)測(cè)場(chǎng)內(nèi)信號(hào)線(xiàn)的敷設(shè) 觀(guān)測(cè)場(chǎng)探測(cè)設(shè)備信號(hào)傳輸線(xiàn)應(yīng)選用帶屏蔽層的電纜并穿金屬管埋設(shè)，并在進(jìn)入電纜溝端和外轉(zhuǎn)接盒端將金屬管就近接地。 金屬管及信號(hào)線(xiàn)金屬屏蔽層在進(jìn)入電纜溝和離開(kāi)電纜溝處均應(yīng)就近接入觀(guān)測(cè)場(chǎng)地網(wǎng)。金屬管應(yīng)保持首尾電氣貫穿，假設(shè)該金屬管長(zhǎng)度超過(guò)20m時(shí)應(yīng)增加其接地點(diǎn)。 5浪涌電壓的防護(hù)措施 自動(dòng)氣象站包含大量敏感的電子設(shè)備，自動(dòng)氣象站內(nèi)部設(shè)備損壞就要是由于各種原因產(chǎn)生的過(guò)電壓其的侵害。自動(dòng)氣象站加裝浪涌保護(hù)器SPD，可以

7、有效的限制瞬態(tài)雷擊過(guò)電壓并引導(dǎo)浪涌電流就近分流入地。 5.1電源線(xiàn)上SPD的安裝 自動(dòng)氣象站場(chǎng)室低壓配電系統(tǒng)電源線(xiàn)路宜采用具有金屬護(hù)套或絕緣護(hù)套電纜穿金屬管埋地引入自動(dòng)氣象站，金屬管及電纜金屬護(hù)套兩端應(yīng)就近可靠接地。 假設(shè)已建站的架空線(xiàn)路防雷改造穿管埋地引入有困難時(shí)，宜將架空線(xiàn)路終端桿、終端桿前第一、二桿上的絕緣子鐵腳作接地處理，同時(shí)在終端桿上增設(shè)一組通流容量不小于100KA的電源浪涌保護(hù)器SPD【2】。 5.2數(shù)據(jù)線(xiàn)上SPD的安裝 自動(dòng)氣象站工作室調(diào)制解調(diào)器前端應(yīng)裝設(shè)接口型式為RJ11的信號(hào)SPD；在計(jì)算機(jī)前端的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)線(xiàn)上安裝接口型式為RJ45的信號(hào)SPD。信號(hào)SPD的箝位電壓應(yīng)大于1.5

8、Uc信號(hào)線(xiàn)路上最大持續(xù)運(yùn)行電壓，額定泄放電流ISN3KA8/20s，響應(yīng)時(shí)間宜低于10ns，其他參數(shù)應(yīng)符合系統(tǒng)要求。數(shù)據(jù)采集器上一般包含RS232和RS485通訊接口，應(yīng)當(dāng)安裝相應(yīng)規(guī)格的SPD。 位于觀(guān)測(cè)室內(nèi)的數(shù)據(jù)采集器通過(guò)信號(hào)線(xiàn)來(lái)接收從傳感器上傳來(lái)的測(cè)量信號(hào)。我們?cè)趯?duì)雷電入侵途徑的分析中指出室外的測(cè)風(fēng)桿是自動(dòng)氣象站最易遭到雷擊的局部，相應(yīng)的與風(fēng)向傳感器相連的信號(hào)線(xiàn)路也是過(guò)電壓侵入的最主要路徑。現(xiàn)實(shí)中的自動(dòng)氣象站的雷擊事故也證明了這一點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集器損壞大局部是信號(hào)端而不是電源端。 在現(xiàn)行自動(dòng)氣象站防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中是這樣規(guī)定的“觀(guān)測(cè)場(chǎng)信號(hào)傳輸線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)接盒及采集器前端宜加裝ISN不小于5kA8/20

9、s的信號(hào)SPD。這條規(guī)定我認(rèn)為也是存在問(wèn)題的。 如果測(cè)風(fēng)桿受到直擊雷，雷電流必然測(cè)風(fēng)桿頂端風(fēng)向、風(fēng)速傳感器沿信號(hào)線(xiàn)泄放。信號(hào)線(xiàn)承載了大局部的雷電流，直擊雷的幅值一般都超過(guò)5kA，因此標(biāo)準(zhǔn)中給出的SPD的通流能力就無(wú)法滿(mǎn)足要求。一些臺(tái)站嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)安裝了SPD，但是數(shù)據(jù)采集器照樣還是損壞，原因也就在于此。傳感器所連接的信號(hào)線(xiàn)不能傳輸時(shí)雖然是弱電流，但這些信號(hào)線(xiàn)路不同于一般信號(hào)線(xiàn)路，它們都處于LPZOB區(qū)甚至LPZA區(qū)，雷電磁脈沖沒(méi)有衰減，信號(hào)線(xiàn)上還有受直擊雷的危險(xiǎn)。因此這些信號(hào)線(xiàn)上SPD的安裝不能參考一般信號(hào)系統(tǒng)防雷標(biāo)準(zhǔn)，在這些信號(hào)線(xiàn)上應(yīng)裝具有大通流能力的SPD進(jìn)行保護(hù)。 6自動(dòng)氣象站防雷保護(hù)的一些其他手段和措施 在雷暴來(lái)臨之前可以切斷觀(guān)測(cè)室內(nèi)的電源，中斷微機(jī)與外部通訊，防止雷電流從電源線(xiàn)、通訊線(xiàn)侵入。在個(gè)別臺(tái)站，外部防雷裝置不充分，地勢(shì)高聳，數(shù)據(jù)采集器前端又沒(méi)