拜城县气象局新疆阿克苏842300
摘要：本文首先简要探讨了雷电入侵新型自动气象站的途径，接着分析了值班室及所在建筑物防雷设计，最后给出了观测场防雷接地设计和等电位连接设计，以提升新型自动气象站的防雷效果。
关键词：新型自动气象站；防雷设计；观测场；值班室
引言
新型自动气象站是在传统自动气象站基础上改进的，使用当前国际上较为先进的电子信息自动化技术，其自动化和精确性水平都比较高，同时还具有易于扩展和维护的特点。可以实时采集温度、湿度、降水量、风速、风向、蒸发量、地温、气压等气象要素数据信息。新型自动气象站设备周围的环境对雷电防护的要求较为严格，针对新型自动气象站观测场和值班室内雷电防护的特点及要求，采取科学有效的防护措施，不断提升新型自动气象站观测场和值班室内的安全性和可靠性水平。
1、雷电入侵新型自动气象站的途径
1.1直接雷击
直接雷击就是指设备或者建筑物直接被雷电击中。这种情况在新型自动气象站出现的概率较小，但是雷电还是可以通过这种方式类危害新型自动气象站内突出的物体。例如，雷电一旦击中观测场内的风杆，很容易使相关的气象观测仪器设备受到损坏，进而造成观测数据丢失。
1.2雷电波侵入
当金属导体被雷电击中，就会产生巨大的电流波和电压波，这些电压波和电流波会借助于雷击中心点不断向两侧进行传播，若传播过程中进入到新型自动气象站内的网络信号线或者电源线上时，雷电波就会将这些线路作为媒介入侵新型自动气象站的仪器设备，导致这些设备出现不同程度的损坏。
1.3雷电电磁干扰
若在新型自动气象站附近出现有雷电放电，此时在台站附近有强大的电磁场产生，一旦台站位于该电动势内，金属导体会立即感应到，这些电动势会通过导体传输到台站内的相关设备上，进而破坏气象站内的设备仪器。
1.4地电位反击
当新型自动气象站的接地网电阻值超标，一旦有雷电天气出现，雷电中强大的雷电流在传输过程中会受到阻碍，若出现雷击事件，在电荷的影响下电位发生变化，进而产生高压，对设备进行反向传输攻击，来损害设备仪器的安全。
2、值班室及所在建筑物防雷设计
2、电涌保护器的设置
雷电电磁感应对低压供电系统产生的影响较大，再加上其线路长、路径较为复杂，很容易引入雷电干扰，所以，应做好低压供电系统的雷电防护。安装电涌保护器可以避免雷电击中电源线路而产生的过电压和过电流。由于地面气象观测场（室）为防雷等级为一级，应对低压配电系统安装三级电涌保护器。将一级电涌保护器安装在值班室所在建筑物的三相电源总配电箱上；二级电涌保护器则安装在值班室配电箱上；三级电涌保护器则应在UPS电源之前进行安装。在二级和三级浪涌保护器之间的，限流型和限压型的浪涌保护器之间的距离应超过10m，限压型和限压型浪涌保护器之间的距离应超过5m。若每级浪涌保护器之间的距离不足需增加退耦线圈。电涌保护器的安装方式直接对其自身的防雷能力产生影响，由于引线之间的电力感应会有额外的残压出现，所以需要将电涌保护器的接地线长度缩短。对于进出值班室内的电力线路应套在金属管内或者是使用屏蔽线缆并将其进行埋地敷设，同时还要将电缆金属外皮和钢管两端同接地装置进行连接。
2.2共用接地和等电位连接
对于进入到值班室内的金属管线，应在LPZOB和LPZI交界处与建筑物的基础接地进行等电位连接，而对于进出值班室内光缆的加强筋需要在入户之前做好接地，同时还要将其与等电位连接装置进行相连。如果值班室内是金属线缆，应在入户之前做好线缆屏蔽层的等电位连接。将等电位连接铜排固定在值班室四周的墙上，在两个方向上分别做好铜排和两条接地干线之间的连接。做好接地干线与值班室所在建筑物的基础接地连接，同时应确保共用接地网的接地电阻不高于4Ω。
2.3屏蔽与合理布线
为了有效抑制和避免雷电对电子信息系统的干扰应将屏蔽工作做好。实际上，电缆外导体对内导体的静电屏蔽作用较为明显，在电缆的外导体和内导体之间会有电容产生进而将感应电荷泄放进入大地，进而限制雷电产生的干扰作用，应将值班室内各种信号线缆金属屏蔽层的两端进行可靠的接地。做好采集器到值班室金属通讯线的屏蔽防护，将电源线和通讯线缆分别穿入到金属管或者金属槽内进行敷设，将金属槽或者金属管与电气进行连通，同时还要进行可靠的接地连接。除此之外，还应考虑到雷电会借助于导体对值班室内的相关设备产生干扰，所以应充分采用综合布线和屏蔽措施。
3、观测场防雷接地设计
3.1直击雷防护措施
根据《建筑物防雷设计规范》以及《气象台（站）防雷技术规范》中的规定，做好直击雷防护。通常情况下，接闪器、接闪杆以及立柱钢筋等共同组成了一个有效的直击雷防护装置，钢筋的作用是接地，在雷电天气出现的过程中，借助于直击雷防护装置会将雷电流迅速泄放进入大地，避免或者降低雷电流造成的危害。台站内安装的风向传感器与地面的距离大都超过10m，很容易遭受到雷电的侵袭，因此需要与接闪杆一起使用。可以将防雷装置架设在风向杆上，可以结合螺母使用起到加固针体的作用，沿着风杆的方向在接闪杆的最下端引出一根导线并进行接地操作，并将其在地网中心与其他接地线进行汇合，在对接闪杆进行安装时，为了确保传感器在其的保护范围内，应时刻注意接闪杆与传感器之间的高度差，为了避免接闪杆下端的导线出现腐蚀现象，应在导线外部增加一层铜包钢材料。做好观测接地网和独立接闪杆接地网之间的等电位连接，可以结合间隔距离计算出两个地网分开时的最近距离，应确保该距离在4~5m之间。为了避免高电位反击的出现，提升防雷效果，应做好两个接地网之间的等电位连接，应将独立接闪杆地网和观测场地网在远端至少两处进行等电位连接。
3.2感应雷防护措施
值班室内的UPS电源可以为新型自动气象站的相关仪器设备提供电力供应，供电线路从值班室引出之后会经过地沟内的金属线槽或者埋地敷设的金属管道，最终进入到观测场内的电源箱。所以，需要将电源电涌保护器安装在观测场的电源箱内，主要选择二级电涌保护器，同时将电涌保护器的接地线与最近的观测场的地网进行可靠的连接。由于观测场内的采集器、不同种类的传感器、串口服务器等设备之间都是通过有线电缆进行连接，需要在这些设备接入端将电缆金属屏蔽层与设备机箱接地端子进行可靠连接之后，再与观测场内最近位置的地网之间进行连接。
4、等电位连接
根据相关的规范要求，地面气象观测场（室）比较适宜采用共用接地系统。将观测场地网同值班室的地网进行独立设计，应确保两地网之间的等电位连接带不低于2条。其中一条等电位连接带应每间隔5m设置一个垂直接地体，另一条等电位连接带可以选用观测场和值班室之间的电源线缆和信号线缆的金属管道，应做好每根金属管管道两端的跨接工作，同时还要做好金属管道的电气连接。
参考文献：
[1]彭明敏，何湖清.自动气象站防雷防护措施探究[J].科技创新与应用，2015（13）.
[2]朱辛华.新型自动气象站雷电防护设计初探[J].气象研究与应用，2016，37（S1）.
作者简介：
方敏（1973-），男，汉，浙江省淳安市人，本科学历，助理工程师，从事综合测报、防雷检测工作。