[摘 要]氣象觀測場處于空曠地帶，場內(nèi)布設大量精密觀測儀器，且風塔等金屬物體孤立、高聳，如果雷電防護不當，極易遭受雷擊危害造成不可估量的損失。本文根據(jù)襄陽觀測場實際情況及易發(fā)生的防雷安全隱患作以分析，并提出合理、完善的防雷保護措施。

[關(guān)鍵詞]氣象觀測場 防雷裝置 策略

中圖分類號：Y96 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0324-01

引言

氣象觀測場通常處于空曠地，觀測場內(nèi)的風塔等成為制高點，極易遭受雷擊，而且觀測場與值班室有一定的距離，受大多數(shù)區(qū)域地形影響，觀測場極大可能與值班室不在同一地網(wǎng)上，觀測場內(nèi)布設的觀測儀器設備通過金屬線纜與觀測值班室數(shù)據(jù)采集器、處理器相連，當觀測場或值班室任一處遭受雷擊，就會導致兩個地網(wǎng)之間形成電位差，損壞觀測場和值班室儀器。為避免氣象觀測場遭受雷擊危害，保證自動氣象站觀測業(yè)務正常運行，本文就如何做好地面氣象觀測場防雷保護進行分析。

1. 氣象臺站觀測場基本情況

襄陽市位于湖北省西北部，屬北亞熱帶季風型大陸氣候過渡區(qū)，四季分明，氣候溫和，光熱充足，降水適中。襄陽市春末至夏季在副熱帶高壓系統(tǒng)控制影響下，天氣悶熱，極易發(fā)生雷電等強對流天氣，每年的5～8月雷暴活動頻繁，強雷暴天氣嚴重威脅國民經(jīng)濟及人民群眾生命財產(chǎn)安全，造成較大損失。2011年12月獲中國氣象局批準新建襄陽市氣象局觀測場，并于2012年12月31日20時正式開展地面氣象觀測業(yè)務，觀測場位于襄城區(qū)襄隆路千山山頂，海拔高度162.0m，觀測場面積為25m×35m，因處于山頂所以未設置護欄，觀測場內(nèi)自動氣象站觀測儀器布置除常規(guī)的百葉箱、雨量器、蒸發(fā)器、日照計、風桿等設備外，溫度、濕度、降水量、地面溫度、淺層地溫、風向風速等傳感器、采集器主機箱均布設在觀測場內(nèi)，還增設了能見度、大氣成分、大氣負離子自動觀測設備。

2.觀測場防雷現(xiàn)狀

按照IEC61662《雷擊損害風險的評估》、IEC62305-2《雷電防護第二部分：風險評估》，結(jié)合襄陽市氣象臺站觀測場實際情況，一人守班工作制度，觀測場線路全部穿金屬管埋地進入觀測值班室，電話等通信線路采用架空線路進入值班室；按照《建筑物防雷規(guī)范》GB50057-94及《建筑物防雷規(guī)范》GB50343-2004規(guī)定要求，全站采取良好的等電位連接及聯(lián)合接地系統(tǒng)。按照2011年1月1日頒布實施的《氣象臺（站）防雷擊技術(shù)規(guī)范》QX4-2000，襄陽氣象觀測場及氣象探測設備采取了直擊雷、感應雷及雷電波入侵的防護，其中臺站氣象觀測場在直擊雷防護均做的相對較好，選擇獨立避雷針或構(gòu)架式避雷針，確保觀測場自動氣象站觀測儀器設備處于有效防雷保護范圍內(nèi)；觀測場風桿單獨接地；電話線和業(yè)務用儀器設備電源與日常用電電源線路分開，路由器設置有過電壓保護；在雷電波入侵防護方面，將觀測場供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采取地溝布線方式，數(shù)據(jù)傳輸線走地溝布線，線端處安裝必要的串口隔離器；所有儀器設備金屬外殼、金屬構(gòu)件等作等電位連接，起到電磁屏蔽防護能力。

值得注意的是，值班室電源線路處安裝的電涌防護器如果通流量偏小，將起不到良好的保護作用；觀測場、機房和值班室之間的電源信號線路較為復雜，大多為邊緣敷設，信號主通信光纖架空引入值班室內(nèi)，如果金屬線路后端遭受感應雷，產(chǎn)生的雷電電磁脈沖就會繞過前端防雷裝置對設備造成損壞。

3.做好地面氣象觀測場防雷保護工作策略

氣象觀測場的防雷，就是觀測場內(nèi)各類儀器設備及所連接的值班室內(nèi)設備及人員的防雷保護，依據(jù)觀測場功能及布設的儀器設備等，要進行層層設防的綜合防御，主要包括外部防雷和內(nèi)部防雷，其中外部防雷由避雷針（帶、網(wǎng)、線）、引下線、接地裝置、等電位和接地極等設施組成，內(nèi)部防雷設施包括避雷器安裝、等電位連接及屏蔽等。依照觀測場防雷規(guī)范要求，加強觀測場防雷設計、施工及驗收，對觀測場現(xiàn)有防雷系統(tǒng)加以整改和完善，盡可能的消除氣象觀測場防雷安全隱患，做好觀測場及其儀器設備的雷電防護管理。

3.1 直擊雷防護

根據(jù)《氣象臺（站）防雷技術(shù)規(guī)范》QX4-2000規(guī)定，氣象臺（站）觀測場應充分利用觀測場內(nèi)金屬護欄、支柱等，將所有金屬物體連接形成防護網(wǎng)，然后作可靠的等電位連接，連接帶埋入地下，其中風桿上要安裝獨立的避雷針。襄陽氣象臺（站）觀測場內(nèi)所有設備的金屬外殼均要作可靠的等電位連接，連接帶埋入地下，其中風桿上獨立的避雷針能有效解決雷電流擊穿內(nèi)部線路及金屬外殼之間的空氣間隙通過電纜進入觀測值班室，形成電位差造成室內(nèi)數(shù)據(jù)采集器、處理器等設備被損壞。同時要求避雷針接地裝置與風傳感器等觀測儀器設備防感應雷接地裝置之間要保持一定的安全距離。

3.2 雷電波入侵防護

對觀測場及值班室供電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信號傳輸線均應穿金屬管走地溝埋設引入值班室內(nèi)，若采用鎧裝電纜時應在進入觀測場處接地。在數(shù)據(jù)傳輸線端安裝串口隔離器，供電線路端安裝I級電涌保護器作防雷保護，并經(jīng)最短路徑接至地母線，接地線長度應<1m。如果供電線纜與數(shù)據(jù)傳輸線與直擊雷防護接地體近距離相交，要將供電線纜與數(shù)據(jù)傳輸線保持≥2m的距離，線路穿敷的鋼管兩端要與直擊雷防護接地裝置就近連接在一起。

3.3 感應雷防護

觀測場內(nèi)所有儀器設備的金屬部位都應就近與防雷接地裝置作等電位相連，而且設備要與獨立避雷針保持≥5m的距離。如果是儀器設備處于獨立避雷針之上位置，該設備的金屬外殼應與避雷針作等電位連接，所有金屬線纜都要作屏蔽隔離，穿線纜金屬鋼管兩端要與避雷針進行等電位連接。如果采用的是PE供電線，要將零線進行重復接地，這樣可以有效降低零地電壓。

3.4 接地裝置隔離

直擊雷防雷設施中的接地裝置可圍繞觀測場場外敷設，沖擊接地電阻要≤4Ω。而且該接地裝置要與其他接地裝置分開，保持間距>5m。雷電波入侵及感應雷防護接地裝置需沿觀測場內(nèi)地溝敷設，這樣有利于觀測場內(nèi)儀器設備就近作等電位連接，沖擊接地電阻應≤4Ω，。如果接地電阻無法達到規(guī)范規(guī)定要求時，應延長水平接地裝置，對該區(qū)域內(nèi)土壤施以降阻劑來降低電阻值，還可采用打井方式增加垂直接地體等來降低接地電阻率。當直擊雷防護接地裝置必須要與其他接地裝置共用接地時，可進行多點連接均衡電位，保持沖擊接地電阻≤1Ω。

3.5 做好觀測場防雷設施定期檢測

在使用過程中，觀測場防雷設施要做好定期檢測和日常檢查維護等，消除雷擊隱患，確保觀測場防雷系統(tǒng)各個方面正常工作，觀測場內(nèi)所有儀器設備被都處于防雷裝置保護范圍內(nèi)，接地電阻符合防雷技術(shù)規(guī)范規(guī)定，預防和減少雷擊事件發(fā)生。

4. 結(jié)語

氣象觀測場屬于處于空曠地帶的設施，場內(nèi)布設有大量的弱電子設備，這些觀測儀器設備長期24h不間斷運行。為避免雷擊危害，除了對觀測場防雷裝置進行合理設計、合理布局、科學施工以外，還要建立健全完善的防雷安全制度，加強防雷裝置日常維護管理，定期接受防雷安全檢測，對出現(xiàn)的安全隱患及時發(fā)現(xiàn)及時整改，確保觀測場雷雨季安全。

參考文獻

[1] 馬金福，陳志良，馮志偉.氣象觀測場防雷設計與施工中需注意的幾個問題[J]. 浙江氣象，2008（3）.

[2] 朱霞.地面氣象觀測場的防雷策略[J].中國西部科技，2012（5）.

作者簡介

郭勤（1970.3.7）女，漢族，湖北省襄陽市人，本科學歷，工程師，從事氣象方面的研究。