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摘 要：地面气象观测工作是气象业务、科研、服务实现现代化的重要基础,随着自动气象站的投入使用,很大程度上提高了大气探测自动化水平和准确度,但是因为其安装位置和本身构造,在运行过程中容易遭受雷击,影响正常工作.本文根据多年自动气象站防雷隐患排查工作经验,总结出自动气象站防雷工作中存在的问题,并针对问题提出应对措施.
关键词：自动气象站；防雷设施；问题；应对措施
随着气象事业的发展的快速化,以前手工的观测手段逐渐被自动化气象站观测系统所代替.自动化气象观测系统主要由电子传感器系统、数据收集分析系统、电能供给系统和其他相关系统组成.其中电子传感器系统、数据收集系统安设在室外的观测场防雷区内,自动气象站的设备所采用的集成电路和半导体器体,大都具有绝缘强度低、过电压和和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点,在遭受到雷电侵袭后,雷电产生的过电压、过电流和电磁脉冲会破坏自动气象站设备,影响气象数据的采集,对整体的观测系统造成损害,甚至系统瘫痪.因此要采取有效的雷电安全防护措施和改进方案,全面保障观测场的正常稳定运行,这对于整个自动化气象观测站的稳定运作来讲,是十分重要的.
一、自动气象站防雷工作存在的问题
鞍山市属于雷暴多发区,年平均雷暴日数为28.1d,雷暴多集中在4～9月.近年来,鞍山市雷雨天气趋于增多,雷雨天气的多发、频发致使经济损失加重,据统计,仅2006年,鞍山市因雷暴灾害造成的直接经济损失和间接经济损失就达1000万元左右.每年进入雷暴多发期前,鞍山市气象部门就会对全地区共计126个自动气象站防雷设备进行安全隐患排查工作,对辖区内国家级自动气象站、区域自动气象站、机房等设施进行防雷安全检查,并针对发现的额防雷安全隐患根据QX/T4-2000《气象台（站）防雷技术规范》、《QX 30-2004自动气象站场室防雷技术规范》的标准提出整改意见,要求各相关部门组织实施整改,确保自动气象站数据观测质量和传输率达到省气象局目标考核要求.
根据调查研究,自动气象站的建设场地分为两大类,一类是建在原来气象观测场基础上的多要素气象站,抗压的能力相对比较强,雷击现象不会造成严重的影响.另一类是根据气象站的需要,将观测场所建立在其他地方的单要素自动气象站,主要是靠高集成度的电子设备组成,并且分布在不同的地理环境和气候环境中,遇到暴雷时,极易受到损害.主要表现在以下几个方面：
1. 风向和风速信号线、避雷针引线布线不合理.一些自动气象站在建站时,过于考虑布线美观度,将风杆上避雷针引下线并行引向在风杆金属管内,风向、风速信号线没有单独穿金属管来做好保护,这是自动气象站观测系统正常运转工作中的严重隐患.在遭受雷击时,风向、风速信号线的屏蔽层无法将避雷针接闪后的雷击电磁脉冲全部屏蔽,而其所承受的电涌电压高于采集器电子元件的承受能力,因此会导致采集器损坏而无法正常工作.
2.风杆上避雷针引下线接地点和其他接地点之间的距离不够.由于施工人员相关知识不足,无法全面正确理解等电位和共用接地概念,在自动站防雷工程施工过程中安装不按规定,给观测场设备埋下安全隐患.按照电压值相同、电位值等同的相关规定,观测场内需要构建共用接地系统,稳定电子设备和自动检测系统电位电压,把避雷针引下线接地、屏蔽接地、保护设备接地和金属设备接地等全部接入观测场的共用地网.在确定自动气象站设备位置并以及观测场内的连接时,观测场内风杆上避雷针引下线接地点和其他接地点之间距离应大于10m,避免风杆上避雷针遭雷击后,雷电流泄入大地后干扰附近设备等.
3.电缆屏蔽层单点接地问题.屏蔽可减少电磁脉冲的干扰.自动气象站观测仪器设备通常为金属外壳,各种传输线路采用屏蔽电缆并穿金属管埋地敷设都是为了减少电磁干扰的感应效应所采用的屏蔽保护措施,实际工作中防雷工程施工人员往往不按规定要求,电缆屏蔽层存在单点接地问题,而且只在屏蔽层的一端作了等电位连接,另一端则悬浮,这种情况下只能防御静电感应,却难以避免磁场强度变化产生感应电压,这对电子信号的稳定通畅都会产生不好的影响.
4.未安装有效避雷带（网）.在进行自动气象站防雷建设时,正确安装避雷带（网）至关重要,因为避雷带（网）在防雷设置中具有“挡箭牌”作用,只有确保了接闪器安装正确后,才能充分发挥接闪器作用,最大程度的降低直接雷危害.
5.总电源及通讯系统未安装避雷器.避雷针的主要作用是放大电流,一旦遇到雷的袭击,就会有雷电流通过,必须在断路器出现动作之前,迅速的泄流掉雷电流,所以应在总电源及各类通讯系统前合理安装各级别电涌防护器,作好电路和用电设备安全防护,降低自动气象站雷击概率.
二、自动气象站防雷击应对措施
1.要做好避雷针与风杆绝缘工作,风向、风速信号线应敷设作好接地的金属风杆而下,而且避雷针引下线沿金属风向杆的斜拉线要引至接地网,值得注意的是,要分别对避雷针引下线、信号线及电源线敷管穿行,以防通过引下线的雷电流反击信号线、电源线等,从而影响观测数据采集传输.
2.电缆屏蔽层要做两处及以上接地处理,其一端连接室内等电位,另一端连接观测场设备金属外壳,然后作接地处理.
3.防雷中心人员应严格按照自动气象站防雷管理制度及条例,认真规划接地电网并合理利用,其中接地网接地电阻应不大于4Ω.
4.雷击电磁脉冲主要通过与自动气象站设备连接的电源线、信号线路等侵入各种设备.自动气象站观测场内仪器设备必须做好直击雷防护,但由于场内维持着处于高强度状态的电磁场,还需要采取屏蔽等雷击电子脉冲防护措施以减少电磁场的辐射从而保证电子观测系统的稳定运行,以减少电磁干扰,采用带屏蔽层的电缆作风向、风速数据收集线并经金属风杆内敷设,
该收集线外屏蔽层两端可与风杆做可靠的电气连接,风杆连接观测场地网,除此之外,还可将数据收集线穿金属管垂直敷设,然后把金属管两端作电气贯通,作为数据传输线支撑物的金属塔应与观测场接地网连接.观测场的数据收集线路及设备电源线路应使用带屏蔽层的电缆,并穿金属管埋地敷设,数据传输线外屏蔽层、金属管都应就近与电缆沟处或外转接盒处连接.当金属套管的长度超过2倍土壤电阻率时,增加其他接地位点.
三、结语
做好自动气象站防雷工作安全是获取准确、完整观测数据的保障.自动气象站防雷工程复杂性、综合性较强,因此,在开展自动气象站防雷工程建设时,应结合自动气象站本身的特点,不断总结自动气象站防雷工作常见的一些问题及处理措施,完善自动气象站防雷措施,并加强后期自动气象站防雷检测工作,以确保自动气象站正常持续运行.
参考文献：
[1] 张娟.自动气象站观测场防雷接地制式的技术分析[J]. 气象研究与应用,2012（12）.
[2] 李进 ,阮志文.地面气象观测站场室防雷改造[J]. 气象水文海洋仪器,2013（9）.
作者简介：张博英（1986-8-22）,汉族,辽宁海城市人,学历：本科,助理工程师,研究方向：雷电防御工作.
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参考文献：
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