劉秋榮，李春娥

（1.新疆哈密地區(qū)氣象局，新疆 哈密 839000；2.新疆氣象培訓(xùn)中心，烏魯木齊 830000）

0 引言

氣象自動(dòng)站和大風(fēng)測試儀等氣象設(shè)備借助嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行信息處理、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通訊等都大大提高了觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和傳輸效率，但氣象設(shè)備采用了大規(guī)模的電子集成電路，其工作和信號電壓很低，抗干擾、抗電涌的能力極低，如果缺乏必要的雷電防護(hù)措施，一旦遭受雷電電磁脈沖（LEMP）的沖擊，則會(huì)引發(fā)氣象自動(dòng)站硬件的永久性損壞，造成區(qū)域性觀測數(shù)據(jù)缺失和經(jīng)濟(jì)損失。且區(qū)域氣象自動(dòng)站、能見度和大風(fēng)測試等設(shè)備大都安裝在交通不便的戈壁灘或高山之間，新疆干旱少雨，戈壁地質(zhì)含鹽堿的濃度較高，且土壤的電阻率大，防雷接地不易作好，極易遭受直接雷擊。本文主要就如何作好戈壁地質(zhì)下的防雷接地通過實(shí)例進(jìn)行研究。

1 戈壁地質(zhì)的特點(diǎn)及雷電等級的確定

接地系統(tǒng)是防雷工程建設(shè)中施工難度最大也是最重要的一個(gè)分項(xiàng)，由于環(huán)境的不同接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)也存在較大差異。系統(tǒng)的接地工程主要由接地體、連接線組成接地網(wǎng)絡(luò)，其中影響接地效果的主要因素有土壤電阻率、接地體的選擇、接地材料的防腐和合理的規(guī)劃接地網(wǎng)絡(luò)。因此接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)和工程實(shí)施是做好防雷工程的關(guān)鍵。

1．1 戈壁地質(zhì)的特點(diǎn)

戈壁地質(zhì)一般是沙子和石石頭的混合體，地質(zhì)中含有較高的腐蝕性鹽堿，少雨干旱土壤地阻率較高，表1是某地區(qū)采集的光伏電站現(xiàn)場的實(shí)測土壤地租率，該光伏電站是建設(shè)在戈壁地質(zhì)上的，測試結(jié)果說明，土壤電阻率ρ的平均值都在2000Ω／Ω·m左右，為高土壤地質(zhì)。在這樣的條件下制作防雷地網(wǎng)是非常困難的，施工難度較大，防雷地阻也不易合格。

表1 光伏列陣區(qū)土壤電阻率測試

1．2 雷電等級的確定

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010（2011年10月1日實(shí)施）附錄一計(jì)算方法，建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)按下式確定：

N＝k·N·gAe（1）

式（1）中：N—建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)，次／a；k—校正系數(shù)，在一般情況下取1，在下列情況下取相應(yīng)數(shù)值：位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1．5；金屬屋面沒有接地的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1．7；位于山頂上或曠野的孤立建筑物取2；Ng—建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度，次／（km2／a）；Ae—與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積，km2。

式（1）是確定建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)關(guān)系式，新疆各地雷暴日天數(shù)差距很大，最多的為阿克蘇為32．7天，最少的為和田為2．8天。按式（1）選取阿克蘇年平均雷暴日最大為32．7天、k校正系數(shù)取2計(jì)算，自動(dòng)站年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)約為0．2次／a。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》規(guī)定，第6款6．4條規(guī)定，“除一級和二級防雷自動(dòng)氣象站場室以外的自動(dòng)氣象站場室，均應(yīng)劃為三級防雷自動(dòng)氣象站場室”。

2 接地體材料的分類與選擇

隨著防雷電工作的深入和發(fā)展，新的接地材料不斷開發(fā)使用，接地電阻的壽命和穩(wěn)定性大大提高。以下介紹幾種常用材料供參考。

2．1 金屬接地體

金屬接地體，就是傳統(tǒng)的金屬導(dǎo)體，如扁鋼、圓鋼、角鋼、鋼管、銅棒、銅板等。用傳統(tǒng)接地材料做地網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是便于取材、成本低，適合在土壤電阻率較低的場合使用。缺點(diǎn)是受季節(jié)影響較大，接地電阻不夠穩(wěn)定，抗鹽、酸、堿腐蝕的能力較差，地網(wǎng)使用壽命相對較短，在土壤電阻率特別高的戈壁環(huán)境條件下制作地網(wǎng)是比較困難的。

2．2 非金屬接地體

目前，針對不同地域、環(huán)境條件開發(fā)了許多非金屬防雷接地產(chǎn)品，這些產(chǎn)品與傳統(tǒng)接地體相比具有降低接觸電阻、接地電阻穩(wěn)定、減少地電位反擊、使用壽命長和適用于沙漠、戈壁、鹽堿地、高原和凍土等惡劣地質(zhì)條件的地區(qū)的特點(diǎn)。

通過大量的工作實(shí)際比較，使用傳統(tǒng)的金屬材料雖然成本低，但是其用地面積、施工難度較大，尤其在新疆戈壁環(huán)境下地網(wǎng)的使用壽命、穩(wěn)定性等遠(yuǎn)不如非金屬材料。

3 結(jié)語

氣象設(shè)備的特殊性，需要設(shè)計(jì)更強(qiáng)的防雷方案，盡可能避免或減少氣象設(shè)備遭受雷擊損失，確保氣象設(shè)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)的采集和上傳。在制定防雷方案時(shí)，認(rèn)真分析不同的地質(zhì)環(huán)境、鹽堿腐蝕、土壤電阻率、土層結(jié)構(gòu)、季節(jié)因數(shù)、氣候等因素，采用科學(xué)、合理的方法，選用合適的材料，以確保防雷地網(wǎng)的穩(wěn)定可靠。

［1］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50057－2010 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．2011.

［2］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).QX30－2004自動(dòng)氣象站場室防雷技術(shù)規(guī)范［S］．2004.

［3］中國氣象局.QX3-2000氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范［S］．2000.