賴建梁

摘要分析了九仙山氣象自動(dòng)站雷擊的途徑。在此基礎(chǔ)上提出了直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波入侵等途徑雷擊事件的防護(hù)對策和整改措施，實(shí)現(xiàn)了對自動(dòng)站的保護(hù)，以期為自動(dòng)站防雷設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)劃提供參考。

關(guān)鍵詞自動(dòng)氣象站；雷擊；逢徑；防護(hù)；福建九仙山

中圖分類號P415.12

文獻(xiàn)標(biāo)識碼B

文章編號1007－5739(2009)16－0237－01

自動(dòng)氣象站是一種能自動(dòng)觀測和存儲氣象觀測數(shù)據(jù)的設(shè)備。主要由傳感器、采集器、通訊接口、系統(tǒng)電源等組成。具有怕高壓，對電磁脈沖特別敏感，抗雷電過電壓的能力脆弱的特點(diǎn)。雷電可經(jīng)過各種途經(jīng)進(jìn)入自動(dòng)氣象站，輕者影響其正常工作，導(dǎo)致系統(tǒng)紊亂或失常；重者可使設(shè)備局部損壞或整體報(bào)廢。故此，防雷工作在自動(dòng)氣象站的建設(shè)和日常維護(hù)中顯的尤為重要。

九仙山氣象站位于福建省德化縣境內(nèi)，屬于國家850hPa基本站、指標(biāo)站，對閩南臺風(fēng)暴雨等災(zāi)害性天氣具有重要的監(jiān)測作用。由于九仙山的特殊地貌環(huán)境，又屬偏高多雷區(qū)，因此各種雷擊經(jīng)常發(fā)生，造成人員傷亡、氣象設(shè)備嚴(yán)重破壞、嚴(yán)重影響了氣象臺站的正常運(yùn)行和人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。經(jīng)過整改，自動(dòng)站等氣象設(shè)備沒有再遭受雷擊?，F(xiàn)對福建省九仙山氣象站雷擊的途徑和保護(hù)措施加以介紹，以供氣象站工作人員參考。

1霄擊的途徑

1.1直擊霄

直擊雷是帶電云層(雷云)與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象。并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機(jī)械力等一系列的破壞作用。主要危害建筑物、建筑物內(nèi)的電子設(shè)備和人。直擊雷的電壓峰值通常可達(dá)幾萬伏甚至幾百萬伏，電流峰值可達(dá)幾萬至幾十萬安培，其破壞性很強(qiáng)，是由于瞬間功率巨大造成的。

1.2感應(yīng)雷

感應(yīng)雷是直擊雷放電過程中。強(qiáng)大的脈沖電流對周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)發(fā)生高電壓以及發(fā)生閃擊的現(xiàn)象。主要危害建筑物內(nèi)電子設(shè)備。是閃電放電瞬間在附近導(dǎo)體產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

1.3雷電侵入波

是由于雷擊而在架空線路上或空中金屬管道上產(chǎn)生的沖擊電壓沿線或管道迅速傳播的雷電波，其傳播速度為324m／s。雷電侵入波可毀壞電氣設(shè)備的絕緣。使高壓竄入低壓，造成嚴(yán)重的觸電事故。

2原因分析

九仙山氣象發(fā)生的多起雷電事故均是由以上幾種雷擊途徑而造成的，主要是由于臺站位置特殊，防雷設(shè)施不規(guī)范而引起。具體原因?yàn)椋涸O(shè)計(jì)未按照一級防雷的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，接閃器不規(guī)范，無避雷網(wǎng)，電涌保護(hù)器(SPD)安裝不正確，特殊的地質(zhì)環(huán)境，沒有具體按照各種雷擊途徑設(shè)計(jì)避雷設(shè)施等。

3防護(hù)對策和整改措施

九仙山年平均雷暴日為77.4d，雷暴日最早為1月26日，雷暴終日為12月30日，依據(jù)中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX4-2000《氣象臺(站)防雷技術(shù)規(guī)范》的第6款第6.2條規(guī)定，九仙山氣象站應(yīng)屬于一級防雷氣象站，要嚴(yán)格按照一級防雷的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

3.1直擊雷的防護(hù)

嚴(yán)格按照GB／T21431-2008建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范要求，避雷針滾球半徑(m)取30，謎雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸(m×m)取≤5×5或6×4，重新設(shè)計(jì)接閃器和避雷網(wǎng)。再通過良好的接地裝置迅速而安全將其送回大地。尤其是自動(dòng)站的風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)傳輸線應(yīng)采用帶屏蔽層的線纜經(jīng)金屬風(fēng)桿內(nèi)敷設(shè)，傳輸線的外屏蔽層首尾兩端與風(fēng)桿應(yīng)電氣連接。

3.2感應(yīng)雷、雷電侵入波的防護(hù)

在雷電波入侵的各個(gè)通道入口處裝設(shè)參數(shù)符合規(guī)定要求的電涌保護(hù)器(SPD)，并采用屏蔽和等電位連接防護(hù)措施。在配電房總配電柜安裝limp為40kA、波形為10／350us的SPD。在樓層配電開關(guān)處安裝通流量為40kA(8／20us)的SPD，在值班室及終端設(shè)備和家用電器前端安裝20kA(8／20us)的SPD。供電系統(tǒng)采用TN-S型，地網(wǎng)引入低壓配電房，布設(shè)均壓環(huán)，并與各金屬構(gòu)件，配電柜可靠等電位連接。寬帶網(wǎng)路由器I／O兩端安裝RJ45接口SPD。在計(jì)算機(jī)前端的網(wǎng)絡(luò)信號線上安裝接口型式為RJ45的信號SPD。自動(dòng)氣象站接人計(jì)算機(jī)的接口(COM)前安裝9針串口的SPD；自動(dòng)站的地溫集線盒，其金屬屏蔽層應(yīng)就近接人觀測場接地網(wǎng)的預(yù)留接地點(diǎn)。為防止干擾，供電線路、信號線路、地線等應(yīng)分開敷設(shè)于不同的線槽中。并將這些線纜穿于金屬管內(nèi)。以實(shí)現(xiàn)可靠的屏蔽。在值班室內(nèi)設(shè)銅板匯流排(500mm×50mm×5mm銅板)，進(jìn)行等電位連接。

3.3接地裝置

接地是避雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)。不管是直擊雷、感應(yīng)雷、或其他形式的雷，最終都是把雷電流送入大地。因此，若沒有合理而良好的接地裝置就不可能進(jìn)行可靠地避雷。對于自動(dòng)站的接地電阻要求≤4Ω。并且采取等電位接地的方法將避雷接地。九仙山氣象站實(shí)測表面土壤電阻率3015Ω·m，屬于高土壤電阻率地區(qū)。接地電阻要達(dá)到10Ω(依據(jù)《氣象臺(站)防雷技術(shù)規(guī)范》第7條第6款：在高山、海島等巖石地面土壤電阻率大于1000Ω·m的氣象臺(站)，接地體阻值可適當(dāng)放寬之規(guī)定，地網(wǎng)工頻接地電阻值爭取小于10Ω)以下，技術(shù)難度大，在充分考慮到人身安全的前提下，應(yīng)使接觸電壓和跨步電壓達(dá)到能滿足要求的允許接地電阻值。在盡量降低電阻的同時(shí)。通過建造人工接地坑(觀測場懸崖周圍深挖深1.5m左右、孔徑2m的深網(wǎng)8個(gè)，用圓柱形降阻接地棒)的技術(shù)措施。將雷電流及時(shí)暢通泄放到大地。