新型自动气象站雷电灾害及防护策略分析

广东省陆丰市气象局 广东 陆丰 516500

新型自动气象站组成比较复杂，一般设立在空旷开阔的山顶等地，这些地方雷电活动频繁。新型自动气象站中，具有高集成的仪器设备电子系统，其耐压水平较低，容易受到雷电电磁脉冲的影响而被损坏，严重影响到气象观测业务。因此，在新型自动气象站日常运行中，如何加强雷电感应防护，确保自动气象站仪器设备正常运行，是维护管理工作重点，有着重要意义。

1 新型自动气象站雷电灾害原因分析

1.1 避雷措施不到位

首先是新型自动气象站缺乏避雷带与避雷网格，利用避雷带与避雷网格可以将雷电流引导到大佬递，避免气象站系统和设备直接受到雷击影响，起到良好的防护作用。虽然一些新型自动气象站设置了避雷措施，但避雷网格不合理、接闪器安装不科学等问题存在，无法发挥有效的雷电流引导作用，从而导致新型自动气象站受到雷电伤害。

其次是混合安装缝传感器铁塔与避雷针方面问题，新型自动气象站中风传感器安装至为关键，一些气象站采取风传感器铁塔混合避雷针安装的措施，从而加大了雷电灾害威胁。且很多情况下在安装风传感器时，会将其安装在最高的风塔位置，此时风塔相当于避雷针，在雷击下风传感器受损会影响台站运行。

最后是避雷针的保护范围不合理问题，建设新型自动气象站过程中，工作人员需勘察好实际环境和台站周边布局，设计好避雷针保护范围。一些人员认为过多的避雷针保护范围会加大浪费，为节省资金选择缩小保护区域，反而容易引发雷电灾害[1]。

1.2 线缆屏蔽措施不合理

线缆屏蔽措施方面常见问题，一是垂直信号线路屏蔽不完善，在新型自动气象站中顶端安装风传感器、接闪杆，为保证信号的传输，需要配备完善的信号线缆。从理论上将，接闪杆有着2m的有效保护范围，风塔可以起到防雷效果保护风传感器等仪器。但实际上，有线缆是暴露在风塔顶端的，受涉及的裸露线缆影响，缝传感器会在雷电电磁波脉动作用下发生过电压事故，如果风塔顶端采用的是金属结构也会产生感应过电压，进而引发雷电灾害。二是水平线缆屏蔽措施问题，通常在敷设新型自动气象站电源线的过程中，会选择使用金属管和铝合金线槽进行，连接处理则采用连接件。当前一些气象站其水平敷设线缆中接地措施不完善，无法实现电流分流，导致水平敷设电缆和电线在气象站闪击问题情况下产生较强耦合，从而引发雷电事故。三是地电位不均的，如果新型自动气象站中仪器设备有杂散电流进入，会产生信号干扰问题。通常业务楼地网与观测场地网是断开的，如果雷电作用下业务楼接闪杆产生局部高电位，接地体中有电流引入，其地电位会进一步提高。由于业务楼与观测楼相距较近，因此观测场耦合高电压也会产生影响，导致地电位反击、设备故障。

2 新型自动气象站雷电灾害防护策略

2.1 合理设置避雷针和电涌保护器

新型自动气象站风塔虽然可以发挥避雷针作用，但也存在引雷作用，会加大气象站雷电灾害概率，因此应停止使用该方法。可以设置独立的避雷针，并设计好其与周边建筑的距离，以降低避雷界山、加强对雷电流的防御，避免危害到周边设备。

在台站的工作室需安装好电涌保护器件，避免雷电流沿电线、信号线入侵识别设备，而损害到新型自动气象站。因此在电源线、信号线上设置好电涌保护器，及时泄放雷电电力，确保气象站相关仪器设备安全性[2]。

2.2 加大直击雷电接闪范围

在观测场周围可以使用钢管等设置好围栏，均匀对称安装好引下线，并设计好引下线间距离，确保接地电阻在10Ω以内，使用独立接闪杆和接闪带组成有效的接闪装置，避免新型自动气象站受到直击雷的危害。这种接闪装置不会对观测场地布局产生破坏，且会加大直击雷保护范围，避免自动气象站仪器设备受到危害。

2.3 做好等电位连接

等电位连接主要是连接大地与室内电气设备、其他装置外露金属设备等，使得电位差得以减少。建筑在雷电影响下，产生电位差快速连接大地，会使电压得以消除。应用金属管、避雷针的等电位连接，确保均与大地连接，构成有效稳定的等电位连接，可以避免设备仪器进入避雷器引入电路而引发灾害事故。需注意使用铜质材料作为连接线材，且要保证面积、厚度合理，从而能够顺利引导电压[3]。

2.4 合理布局、敷设电缆

新型自动气象站的电缆布局比较复杂，要避免雷击事故需要实现合理的线缆布局和敷设，线缆需设置在接地良好的金属管、金属屏蔽层套管中，分管穿行数据信号线与电源线，最好采用埋地敷设方式，线缆如果两端连接设备或者会出入建筑，则需设置好保护器。

最后，要做好维护人员管理工作，日常地面观测资料也要安全、完善备份，定期巡查新型自动气象站，做好硬件设备与软件系统维护。

3 结束语

新型自动气象站的建设和投用，有效保证了气象工作效率和准确性，但在日常运行中需注意其雷电灾害影响，能够综合考虑各方面因素，做好防雷保护工作，减少雷电灾害的发生。