自动气象站防雷措施探讨

赵 晋，邹德培，杨 朋

（1.绥宁县气象局，湖南 邵阳 422600；2.邵阳市气象局，湖南 邵阳 422000）

1 引言

自动气象站由地面气象自动观测场和值班室机房两部分组成，观测场多设置在四周比较空旷的山坡，极易受到雷电的侵入，从雷电防护的角度看，各传感器、数据采集系统分布在室外LPZ1区，对电磁干扰极其敏感，而雷电的电压可高达数十万伏，瞬间电流可高达数十万安培，对信息系统具有极大的破坏性。信息系统环节多、接口多、线路长，给雷电的耦合提供了条件，是雷电感应脉冲过电压容易入侵的原因，也是感应脉冲过电压入侵的主要通道。若防雷措施采取不当，将严重影响新型自动气象站的正常业务运行。要实现观测业务自动化，提高观测数据的传输时效和数据质量，保障自动气象站设备运行环境至关重要。

2 背景情况

绥宁县气候属于亚热带季风气候，地处云贵高原东部边缘、南岭山脉八十里大南山北麓和雪峰山脉南支的交汇地带。境内以山地为主，兼有丘陵、岗地、溪谷平原多种地貌。绥宁县气象局气象观测场位于绥宁县县城内，查询气象资料可知其雷暴日为57 d，根据GB 50343—2012中3.1.3可知此地区属于多雷区。绥宁县气象局雷电信息如图1所示，观测场属于闪电较易发生区，年均闪电频次135次，最高闪电次数出现在7月，要时常留意的时间点是15：00、17：00、18：00、20：00。故绥宁自动气象站需提高防雷保护措施，防止雷击造成损失。

2020年湖南省气象灾害防御技术中心调查结果显示，遭雷击的气象站为55.6%（数据基数36个站），雷击多发生在山顶、空旷地和防雷安全措施未完善的站点。

3 自动气象站防雷措施

3.1 直击雷防护

以绥宁县气象观测站为例，防雷等级划分为一级，按第二类防雷建筑物设置防雷措施。自动观测场的风杆铁塔作为接闪器保护周边气象仪器防直击雷，如果其他地区的自动气象观测场足够大，风杆铁塔作为接闪杆不能保护整个观测场的设备，可设立独立的等高专设接闪杆保护。绥宁县气象局观测场地网布局如图2所示。

图2 绥宁县气象局观测场地网布局图

3.2 地网设计

本观测场的垂直接地体采用铜包钢接地棒，水平接地体采用40×4的热镀锌扁钢。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5 m，并宜敷设在当地冻土层以下，其距墙或基础不宜小于1 m。接地装置采用环形接地体，接闪杆接地与设备保护接地共用接地装置，接地电阻小于4Ω。要注意以下两点：①线缆需要带有金属管的接地装置来屏蔽电磁干扰，信号线选外皮有金属屏蔽功能的有PVC套管为佳。引下线、电源线、信号线需分管隔离进行金属管屏蔽保护，金属管两端接地。②风杆与数据采集器距离需要大于3 m。

3.3 等电位连接

观测场电子设备采用金属外壳接地，各种传输线路采用屏蔽电缆穿金属管埋地敷设。电缆屏蔽层应至少在两端并适宜在防雷区交界处做等电位连接。地面气象自动观测场内有风向杆、金属围栏、百叶箱支架、雨量器、遥测雨量计、小型蒸发皿、信号转接盒等金属外壳，应就近与观测场地网进行电气连接。

自动观测场的组成如图3所示。

值班室2F机房静电地板下需用紫铜带屏蔽接地处理，机柜增设信号SPD保护，如图4所示。在数据传输线端口安装防雷器，可有效地防止过电压对设备造成的破坏。值班室机房调制解调器前端应加装符合其接口型式（RJl1、1L145）的信号SPD；在计算机前端的网络数据线上安装符合接口型式（RS-232、RJ45）的信号SPD。

图4 办公楼机房

4 结束

自动气象站需防雷装置应定期维护，在每年的雷电易发期前提前全面检测，根据当地雷电情况安排。推荐建设智能雷电在线监测系统，实行实时监控，发现故障及时报警，并有效解决。随着科学技术的发展，自动化应用技术的应用增加了地面观测站的雷击概率。各自动气象观测站需要根据规范要求并重视防雷的细节，从而科学合理地进行整改完善，同时还应当完善防雷安全管理措施和制度，更好地保证地面气象观测站的正常运行，发挥其应有的作用，最大限度地减少气象探测资料的缺失。