李 霖，謝 丹，江彩英

（福建省南平市氣象局，福建 南平353000）

1 引言

雷電是電子設(shè)備的大敵，雷電對電子信息系統(tǒng)的危害是眾所周知，其常能夠大范圍地?fù)p毀信息系統(tǒng)和電氣設(shè)備，甚至造成人身傷亡[1，2]。氣象部門作為雷電災(zāi)害防御的主管機構(gòu)，對本部門氣象預(yù)警大樓內(nèi)等設(shè)備密集場地的防雷較為重視，如：氣象臺會商室、機房設(shè)備及國家級氣象自動站的防雷均有通過專業(yè)人員的設(shè)計和施工，但對室外的一些設(shè)備卻重視不夠，如零散分布的各類監(jiān)控攝像頭，屋頂?shù)男l(wèi)星接收等通信系統(tǒng)，遍布各鄉(xiāng)鎮(zhèn)村的區(qū)域自動站等。室外這些設(shè)備防雷防護(hù)工作的好壞，關(guān)系到氣象資料采集的延續(xù)性、完整性，也是氣象資料傳輸?shù)挠辛ΡＵ?，同時氣象維護(hù)人員在露天作業(yè)時還涉及到人身安全問題[3～5]。本文以區(qū)域自動站、衛(wèi)星接收系統(tǒng)（室外設(shè)備）、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和車載移動氣象系統(tǒng)的防雷保護(hù)為例，總結(jié)室外氣象設(shè)備防雷注意事項和要點，為室外氣象裝備系統(tǒng)雷電防護(hù)提供參考。

2 區(qū)域自動站的防雷

由于受地形地域及防火防盜等因素的影響，區(qū)域自動站多布設(shè)在野外的空地、屋頂、高地等偏僻處。單雨站多半布設(shè)在河谷，土壤水份觀測站、農(nóng)田小氣候站多半在水田附近，交通站在高速路邊的草地上。安裝自動站時由于時間緊、任務(wù)重，周邊環(huán)境的不支持，建設(shè)人員多半是綜合觀測業(yè)務(wù)人員，對雷電防護(hù)重視不夠，而自動站設(shè)計及安裝流程上也不太重視防雷，使得這些儀器的雷電防護(hù)常被忽略，防雷措施極不到位，在此對野外自動站雷電防護(hù)作如下幾點提醒。

（1）自動氣象站建設(shè)防雷應(yīng)按照《QX4－2000氣象臺（站）防雷技術(shù)規(guī)范》及《QX30－2004自動氣象站場室防雷技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范執(zhí)行，在自動站選址上要綜合考慮自動站建設(shè)、通信、防雷等因素，以最經(jīng)濟(jì)的角度確定地址，在自動站做基礎(chǔ)預(yù)埋時就應(yīng)把接地的預(yù)設(shè)做好。

（2）凡有風(fēng)傳感器的自動氣象站，為降低遭受雷擊的可能性，盡量避免安裝在山頂?shù)韧怀霾课弧?/p>

（3）氣象觀測站點主控機箱內(nèi)部應(yīng)設(shè)有弱電防雷保護(hù)系統(tǒng)，氣象觀測站點頂部需要安裝接閃器（通常接閃桿方位使其平行于風(fēng)桿，位于風(fēng)桿正東側(cè)），并與基礎(chǔ)防雷接地裝置有效連接，防雷接地電阻應(yīng)不大于10Ω。

（4）氣象觀測站點應(yīng)做等電位連接，外露可導(dǎo)電部分和裝置外可導(dǎo)電部分均應(yīng)做等電位連接，其過渡電阻≤0.24Ω，等電位接地端子與接地裝置電阻應(yīng)小于4Ω。

（5）自動站的電源是由低壓輸電線路提供的，當(dāng)電力線路遭到雷擊時，雷電流沿輸電線路以脈沖波的形式侵入到設(shè)備，造成設(shè)備損壞，因此，建議電源線路在接入自動站的前一段應(yīng)埋地敷設(shè)，埋地長度l≥2√ρ，且不小于15m。

（6）自動站內(nèi)的信號線應(yīng)盡量避免架空布設(shè)。從提高防雷性能出發(fā)，建議所有穿線管采用金屬管，特別是對雷擊易發(fā)區(qū)或重要自動站的穿線管宜采用金屬管。金屬管應(yīng)與接地體做好有效連接。

3 衛(wèi)星接收系統(tǒng)室外設(shè)備的防雷

氣象局的衛(wèi)星接收系統(tǒng)有CMACASE衛(wèi)星接收系統(tǒng)和北斗衛(wèi)星接收系統(tǒng)等，它們對氣象資料的接收、應(yīng)急通訊等起到重要作用，且一般安裝于大樓的屋頂或陽臺等相對空曠無遮擋的高處，入室后多半直接與機房設(shè)備相連，所以應(yīng)特別注意防止衛(wèi)星天線遭受直接雷擊和機房設(shè)備遭受感應(yīng)雷擊，注意事項如下。

（1）為了防止衛(wèi)星天線遭受直接雷擊，在離天線3m以上安裝獨立的接閃桿，使其保護(hù)的天線位于直擊防護(hù)區(qū)內(nèi)。

（2）衛(wèi)星天線與防雷裝置連接（可用圓鋼將立柱和防雷網(wǎng)可靠焊接起來），使天線與大地處于等電位狀態(tài)。

（3）天線金屬部件均應(yīng)良好接地，衛(wèi)星天線面金屬部件的接地用不小于16m2接地線單獨引至接地網(wǎng)，保護(hù)天線的接閃桿的接地可以與辦公大樓的接地體進(jìn)行共用接地。防雷裝置接地電阻要求不大于4Ω。

（4）在設(shè)備與饋線間、電源進(jìn)線處應(yīng)安裝避雷器。當(dāng)信號傳輸距離較遠(yuǎn)，如達(dá)20m以上時，需考慮信號電涌產(chǎn)生的信號衰減可能影響信息接收，實際實施中可只對衛(wèi)星接收機進(jìn)行電源防雷保護(hù)。

（5）天線高頻頭與室內(nèi)接收系統(tǒng)之間的信號線路應(yīng)穿金屬軟管沿墻屏蔽處理，特別提醒的是金屬軟管底端一定要可靠接地。

（6）衛(wèi)星接收系統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)備需作屏蔽接地，同時對設(shè)備的所有防靜電接地、安全保護(hù)接地、浪涌保護(hù)器接地端等必須進(jìn)行等電位接地處理，接地線按最短路徑布設(shè)引下。

4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)防雷

近年來，隨著氣象現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為氣象現(xiàn)代化建設(shè)的重要組成部分也越來越被重視。越來越多的監(jiān)控設(shè)備被布設(shè)在氣象檔案室、人影彈藥庫、觀測場、農(nóng)田小氣候氣象觀測站、交通氣象觀測站，這些監(jiān)控既是安全的需要，也是氣象資料的有益補充，更是應(yīng)對突發(fā)事件的有效證明，查看災(zāi)害性天氣的及時有效手段，但視頻監(jiān)控系統(tǒng)的防雷卻沒有得到重視，常見監(jiān)控設(shè)備隨意搭設(shè)，供應(yīng)商也對這塊極其忽視，而近年來的不少雷災(zāi)都是因為雷電通過監(jiān)控設(shè)備影響的，建陽雷達(dá)站就曾出現(xiàn)因為監(jiān)控設(shè)備的防雷做得不夠而造成空調(diào)、電子門、監(jiān)控頭等損壞的事件，因此必須重視監(jiān)控設(shè)備的雷電防護(hù)?，F(xiàn)根據(jù)本市氣象部門的視頻監(jiān)控情況提幾點建設(shè)。

（1）視頻監(jiān)控室的外部防雷裝置的設(shè)計應(yīng)結(jié)合建筑物的防雷要求統(tǒng)一考慮，并符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。如：應(yīng)該在房頂四周安裝接閃帶，通過引下線與接地裝置相連。

（2）選用的設(shè)備應(yīng)符合電子設(shè)備的雷電防護(hù)要求，目前市場上有帶防雷功能的監(jiān)控設(shè)備，或者單獨加監(jiān)控防雷器、攝像機防雷器等防雷設(shè)備。

（3）系統(tǒng)應(yīng)有防雷擊措施。應(yīng)設(shè)置電源避雷裝置，宜設(shè)置信號避雷或隔離裝置。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)的室外設(shè)備如攝像機，要用獨立接閃桿進(jìn)行保護(hù)。首先利用滾球法計算，以確定其接閃器的保護(hù)范圍和雷電防護(hù)區(qū)域，然后將室外設(shè)備安裝在防雷裝置的有效保護(hù)范圍之內(nèi)。目前市場有監(jiān)控攝像頭專用接閃桿（直徑約12～14mm，長度約0.3～1m）；為防感應(yīng)雷時，接地防雷器盡量不用，宜采用防雷電路保護(hù)。

（5）整個監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)做等電位接地，其主要分為室外金屬構(gòu)件等電位和室內(nèi)金屬構(gòu)件的等電位。我們都知道，無論是直擊雷防護(hù)還是雷電感應(yīng)的防護(hù)，都是通過接地裝置將雷電流釋放到大地，所以就必須對監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行安全可靠接地，監(jiān)控機房宜采用共用接地裝置，其接地阻值宜≤4Ω。共用接地裝置還應(yīng)滿足系統(tǒng)抗干擾和電氣安全的雙重要求，并不得與強電的電網(wǎng)零線短接或混接。

（6）室外立桿接地要求：現(xiàn)場土壤情況較好（石沙等不導(dǎo)電物質(zhì)較少）時，可以利用立桿直接接地，可將攝像機與防雷器的地線焊接在立桿上，但攝像機立桿要盡量遠(yuǎn)離接閃桿；現(xiàn)場土壤情況惡劣時，應(yīng)借助導(dǎo)電設(shè)備，可利用40＊3的扁鋼沿立桿拉下，防雷器和攝像機的地線與扁鋼連接，用鍍鋅角鋼打入地底3m左右，與扁鋼焊接。

（7）室外的信號線路及通訊線路必須穿金屬管予以屏蔽，并做好等電位連接。信號線路也可采用光纜信號傳輸，兩端的轉(zhuǎn)換器進(jìn)行屏弊和安裝信號電涌保護(hù)器。電源線、信號線不能平行布設(shè)在同一金屬線槽內(nèi)，且其布設(shè)間距不能小于30.0cm，應(yīng)盡量減小由線纜自身而形成的感應(yīng)環(huán)路面積。

（8）應(yīng)滿足系統(tǒng)基本的安全要求，確保做到系統(tǒng)單點接地。如攝像機安裝與金屬立桿不絕緣、與鋼結(jié)構(gòu)不絕緣，大量使用接地防雷器等等，這些措施都會造成多點接地，存在人為造成的系統(tǒng)安全隱患。

5 車載移動氣象系統(tǒng)的防雷

隨著全球氣候異常變化程度的加劇，重大氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生，為了給防御氣象災(zāi)害和突發(fā)氣象事件應(yīng)急處理提供氣象支持[6，7]，移動車載氣象系統(tǒng)應(yīng)運而生，如移動雷達(dá)、移動自動站、移動檢定系統(tǒng)及移動人影作業(yè)系統(tǒng)等。這些移動氣象車載系統(tǒng)的配備，對應(yīng)對重大社會活動及突發(fā)公共安全事件等的應(yīng)急服務(wù)發(fā)揮了重大的作用，但應(yīng)急移動系統(tǒng)內(nèi)部集成了眾多的電子系統(tǒng)，其抗雷電干擾能力極差，而且大部分應(yīng)急服務(wù)是在極端天氣條件下進(jìn)行的，因此車載移動氣象系統(tǒng)的防雷裝置安全運行問題日益凸顯。下面是我們結(jié)合工作實際對車載移動氣象系統(tǒng)防雷的幾點建議。

（1）野外作業(yè)選址：空曠地帶，要盡量遠(yuǎn)離鐵塔、金屬立桿、孤立大樹等。為確保良好的接地效果，移動車載系統(tǒng)野外作業(yè)地點宜選擇在比較潮濕，現(xiàn)場土壤情況較好（石沙等不導(dǎo)電物質(zhì)較少）的地方。

（2）宜在應(yīng)急車上架設(shè)獨立接閃桿進(jìn)行直擊雷保護(hù)，應(yīng)按照應(yīng)急車的外型尺寸 、車上天線的高度以及雷電防護(hù)區(qū)的劃分來布置接閃桿。接閃桿的支架應(yīng)與車體絕緣。根據(jù)接閃桿在野外使用的客觀原因 ，應(yīng)盡量采用具有提前放電功能或可防止側(cè)擊雷擊的接閃桿。并可根據(jù)車輛的實際情況，在車頂按對角線設(shè)計安裝可折疊式或可拆卸式接閃桿。

（3）系統(tǒng)設(shè)備、車體、發(fā)電機、通信設(shè)備等所有設(shè)備接地和防雷接地宜共用同一接地裝置，防止在緊急忙亂中出現(xiàn)多點接地現(xiàn)象。同時，系統(tǒng)所有構(gòu)件（含系統(tǒng)附屬設(shè)備）都應(yīng)與車體進(jìn)行等電位連接。

（4）做好信號防雷：不同類型的數(shù)據(jù)傳輸線應(yīng)選用不同類型的保護(hù)器，通信設(shè)備的輸入/輸出端口處和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口處，安裝適配的電子系統(tǒng)電涌保護(hù)器；在收/發(fā)通信設(shè)備的射頻出、入端口處安裝天饋線路電涌保護(hù)器。

（5）定期由有資質(zhì)的專業(yè)防雷檢測機構(gòu)檢測防雷設(shè)施，評估防雷設(shè)施是否符合國家規(guī)范要求。

6 結(jié)語

本文通過近年來在室外氣象設(shè)備建設(shè)中遇到的雷電防護(hù)問題，建設(shè)后試圖對雷電防護(hù)做一個經(jīng)驗小結(jié)，為后續(xù)室外氣象設(shè)備建設(shè)提供參考，確保氣象設(shè)備在防御氣象災(zāi)害和突發(fā)氣象事件應(yīng)急處理時，安全、高效地發(fā)揮重要的氣象保障作用。

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