浅谈自动气象站的雷电防护工程技术

来源:用户上传      作者:

　　摘 要 自动气象站的特点是无人操控便可工作，它可以自动探测某地区的风速、雨量、风向、空气温度、湿度等多种和气象有关的因素，是气象预报必不可少的天气信息来源。本文便对自动气象站的雷电外部防护与内部防护的屏蔽、均压等电位、分流、接地做一个简要的介绍，并针对其中存在的问题给出一些可靠的建议，希望对自动气象站的管理有引导意义。
　　关键词 自动气象站;雷电防护工程;工程概述;建议
　　自动气象站与一般的气象站不同，它主要由测量仪器和电子设备构成。由于雷电电磁脉冲对于电子设备的影响是十分巨大的，因此，自动气象站存在着很多的不确定因素，可能会给自动气象站带来安全隐患。为了避免安全事故的发生，有关部门采取了雷电防护措施，为我国气象预测技术的发展营造更加安全稳定的环境。
　　1 自动气象站的外部防护
　　在进行外部防护时，首先需要在适当位置安装避雷带、避雷针。其次我们还要增强对直击雷的防护。因为一般自动气象站的设计都符合第二类防雷建筑物的要求，即将避雷针安装在风杆顶上方，风杆顶的内高一般为10.4m，而避雷针要安装在距离风杆顶顶部5m左右的地方。由于导电装置的主要功能是将雷电引入地下，所以其电阻不可以太大，经过测量可知，其电阻基本不大于4Ω，在防护直击雷时发挥着重要的作用。它既可以保护自动气象站内的设备不受直击雷的破坏，还可以降低雷电带来的风险，为自动气象站的发展和广泛应用提供了可靠的依据[1]。
　　2 自动气象站的内部防护
　　在进行内部防护时，我们首先要将所有的过电压保护器、避雷器以及电压调节器等重要防雷仪器安装并连接好，达到截止雷电流、屏蔽雷电电磁脉冲的目的。该系统可以将雷电产生的电压和电流分掉，使整个系统的电位处于稳定安全的状态，为限制过电压幅值提供基础
　　2.1 良好屏蔽
　　因为电磁脉冲对于电子设备的干扰很强，我们要采取一些措施屏蔽掉这些电磁干扰。这样做一方面可以限制电磁传播过程中能量的损失，将电磁波携带的能量保存在波的内部，另一方面可以防止電磁辐射，保障了附近人员的安全。它也可以中断带有能量的电磁波的辐射，对自动气象站起到保护作用，延长了自动气象站的工作寿命。
　　2.2 均压等电位
　　均压等电位的特点就是连接的地方的电压都一样，不存在电位差。等电位是通过将所有导电性良好的导体相互连接在一起实现的，虽然该系统导电能力强，但是在连接完成后依然需要再连接上一个接地系统，防止其出现安全问题。在连接好导电体后，我们还要用导线将非带电导体串联在一起，并将该系统通过避雷器与导电体的串联系统连接在一起。从根本上来说，均压等电位主要是靠金属导线、接地系统、浪涌保护器、地线隔离器等几部分共同作用，与导电体组相互配合实现的。其作用原理是电位补偿，因此，共用接地系统是自动气象站应该采用的主要装置。为了更好的保障自动气象站的正常运行，我们还要建立一个联合接地网，即用一组接地装置将站内所有的电子设备连接起来，起到共同保障它们安全的作用，再根据电压作用原理，将电压均分，达到等电位的目的，最后根据联合接地网的功能，将与工作相关的接地线、起到保护作用的接地线、外部和内部防雷电作用的接地线连接在一起，实现汇聚电流的目标。这个三线合一的系统就是联合接地网，其主要作用是将汇聚的电流导入地下。除了上述三个主要接地线之外，我们还要将自动气象站内所有的接地线都接到接地网上，或者在接地汇集线处将这些线引入地下。
　　2.3 分流
　　由于自动气象站自身的一些特性，在安装自动气象站的电源线时，一般都采用架空引入式，即将电源线在空中连接到自动气象站上，与它相匹配的是TT制式供电方式。在设置保护措施时，第一级保护措施一般都是与总配电箱相连的那套浪涌保护器，第二级保护措施则是与自动气象站机房入线连接的那套浪涌保护器，为了安全起见，我们需要使与这两级保护器相连的线路之间的最短距离保持在5m左右。将机房内的浪涌保护器连接的接地线、机房内设备的机壳的接地线全部与等电位连接排连在一起，在连接过程中要保证浪涌保护器与机房机壳的地线均可正常工作，同时还要将所有接地线连接在一组装置上，并将一个20A动力型空气开关串联在该装置的前端，达到最快排电的目的，降低雷电灾害为自动气象站带来的风险。
　　2.4 合理接地
　　合理接地指的是以共地为前提，将防雷接地和自动气象站的信息系统接地联系到一起，在这个过程中，公共接地点充当着基石的角色，它为其余接地提供基准零电位，例如为工作接地、防雷接地、保护接地等。合理接地解决了各个系统分别接地产生电位差的问题，降低了接地系统的风险系数。在真正工作时，我们还要注意以下几点，避免接地时出现问题。首先就是某些设备需要单点接地的问题，为了降低单点接地带来的风险，我们需要在系统接地线中接入尽可能多的设备地线，并且最大程度的缩短连接距离，在与地网连接之前我们要先将各个单点设备的接地极统一起来，避免出现由共同的阻抗耦合带来的感应干扰问题，达到消除电位差，实现等电位的目的。其次就是建筑物防雷接地系统与电子设备接地系统的距离问题，当距离太近时，很容易产生电流干扰或者发生雷电反击事故，而距离太远又不能保障两个接地线都接在同一个地网上。因此，我们要在接地系统的连接处放入低压避雷器，达到自动疏通连接系统的目的，阻碍雷电击穿设备。最后就是信号传输电缆的全屏蔽问题，虽然信号全屏蔽可以为工作人员带来方便，但是信号全屏蔽装置在运行过程中会产生许多低频电磁波，影响电子设备的正常工作。再加上单点接地系统存在着很大的风险，两者很难同时工作。为了解决上述问题，我们可以为所有的电缆都套上一个金属管，将金属管的接地措施做好，增加单点接地的可行性，实现全屏蔽与单点接地共同工作的目的[2]。
　　3 结束语
　　随着科技的高速发展，自动气象站逐渐成为气象台预测天气的得力助手，为了保障其更好的应用到天气预测中，我们需要做好雷电防护工作，为自动气象站的发展提供支持。
　　参考文献
　　[1] 陈刚，杨小民.新型自动气象站观测场室防雷工程设计[J].现代建筑电气，2015，6（08）：18-21.
　　[2] 戴琳贵，戴云山，张丽凡.自动气象站观测场防雷常见问题与防护措施[J].农业与技术，2014，34（05）：193-194.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14944399.htm