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摘 要：本文主要对雷电对自动气象站的破坏方式进行分析，对自动气象站的综合防雷工程的实现方案提出了自己的观点，以供同仁参考。
关键词：自动气象站；雷电破坏形式；综合防雷；实现方案
一、序言
近年来，随着我国科技的进步和我国气象现代化建设的发展，气象部门在发布自然灾害预警，提供突发公共安全事件决策依据中起到了独特而重要的作用。其中自动气象站的普及大大提高了气象观测的质量、增强了灾害性天气预测的准确度。然而，自动气象站也因其安装位置及系统结构的特殊性，在运行过程中较容易遭受雷电的侵袭，影响其安全运行。本文主要对雷电对自动气象站的破坏方式进行分析，对自动气象站的综合防雷工程的实现方案提出了自己的观点，以供同仁参考。
二、雷电对自动气象站的破坏方式
自动气象站有室内和室外两部分组成，室外为感应部件，室内为资料处理和显示部分，室内室外加上数据传输设备构成一个完整的自动气象观测站系统。雷击造成自动气象站损坏的主要方式有三种：
（1）直击雷直接击中室外的传感器、数据采集器等。其中风杆是最容易直接遭受雷击损坏的。
（2）雷电击中与自动气象站相连的电源线、信号线上，雷电波通过传导藕合的方式引入；或雷击放电发生在自动气象站附近，其周围产生强大的变化电磁场，使处在这个变化电磁场中的自动站的电源线、信号线等导体上感应出强大的电动势，并沿着导体传到设备，造成设备因雷电波人侵和雷电感应而损坏。
（3）自动气象站防雷地网不符合要求，接地电阻过大，造成雷电流无法迅速地泄人大地。发生雷击时，电荷在地极周围堆积，电位向上浮动，形成很高的电压，这个高电压会沿着设备的接地线加到设备上，对设备进行反击，造成设备的损坏。
三、自动气象站的综合防雷工程的实现方案探讨
现代防雷技术是一项系统工程，它不仅需要考虑防直击雷，还要考虑防感应雷、雷电波侵入。
（1）外部防雷。自动气象站外部防雷，主要依据（（QX 30-2004自动气象站场室防雷技术规范》，结合当地年平均雷暴日数、建筑物年预计雷击次数和建筑物自身的有关资料，进行防雷分类。一般情况下，自动气象站可按照二类建筑物进行防雷设计。根据实际情况，办公楼以及观测场都必须具备有效的直击雷防护措施，依据文献国家标准执行。主要由接闪器（避雷针、避雷带）、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。自动气象站的防雷宜按照第二类防雷建筑物要求设计。利用自动气象站内高为10.3m的风杆，在风杆顶上安装避雷针，避雷针安装高度超过风杆顶5m。用滚球法确定自动气象站接闪器的保护范围为34m。防雷接地装置接地电阻小于4Ω。该避雷针可保护自动气象站内的所有仪器设备，免受直击雷的侵害。
（2）内部防雷。内部防雷主要考虑两个部分即电源系统和信号系统。电源系统一般采用TN-S或TN-C-S系统供电力方式，要进行多级防雷保护，要分别安装40KA， 20KA，1OKA的电源SPD，在每台计算机电源与UPS之间安装插座式避雷器，防止雷电波侵入造成电源系统及相关设备损坏。在电源的总进线处安装第一级SPD ，在机房配电进线至UPS之间安装第二级SPD，在采集器前端安装第三级SPD，在每台计算机电源与UPS之间安装插座式SPD。为了补偿电源SPD之间的响应时间，SPD之间的安装距离要>20m。传感器和采集器电源要穿管埋地敷設。在值班室内设铜板汇流排，按局部等电位连接。电源SPD接地线、信号SPD接地线、所有设备外壳、金属管道直接接在汇流排上。
各种信号引线把感应浪涌电压波引入设备内部，破坏其芯片和接口，所以应在信号线之间加装信号防雷装置。同样要采用多级保护，在各级防雷区的过渡地带安装各种信号SPD。供电线路与信号线路要保证两种线路之间的安全间距。天馈线系统在相应部位安装匹配的信号SPD。对中继线穿金属管屏蔽接地，SLP和DLP是10对信号多级保护器，既能保证系统的掌运进行，又可在受到冲击时，将输出电压箱位在安全范围内。同时要做好屏蔽及线缆敷设。屏蔽是防止雷电电磁脉冲（LEM）辐射对电子设备影响的最有效的方法，是减少电磁干扰的基木措施。电缆入户前应穿金属管并埋入地中直接埋地长度按L>2р 1/2计算，但不应小于15m。它们的间距应符合《GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》，见表1。
（3）接地。接地的目的就将各接闪下来的雷电流泄放入大地，防止人身造成受雷击，保证电力系统正常运行，保护线路和设备免遭损坏，预防电气火灾，防止雷击和防止静电损害。自动气象站的接地系统主要包括观测场接地系统和工作室接地系统：
a.对于室外气象观测场，地网采用闭合环形较好。气象观测场大小为25m×25m，考虑到施工方便，环行地网应设计为26m×26m为宜。四角各设垂直接地体一根，四边各增设4～5根，垂直接地体长度为2.0～2.5m，垂直接地体的间距为自身长度的1.5～2倍。水平接地体与垂直接地体相交的焊接点应做防腐处理。接地体埋设深度应≥600mm。观测场接地电阻要求：公频接地电阻应≤4Ω，对于采用组合单环水平接地方式仍不能满足要求的场地，可采用多根环行水平接地体或增加辐射式延伸接地体，延伸接地体长度应限制在10～30m。在铺设地网的同时，应根据观测场内地面设备接地的位置，将引下线预先由地网引出。既要考虑设备就近接地，又要兼顾环行地网引下线的均匀分布。自动气象站场、室宜采用共用接地系统。该接地系统由工作室地网与室外观测场地网共同组成，两地网间的连接应使用组合式接地体进行连接。连接带的埋设深度应≥600mm。
b.室内设备要可靠接地。室内设备接地要求必须有尽量小的电感量。引线不宜采用扁平编织线或绞合线，因为这种线电感量较大，不利于雷击电流的泄放，且容易被腐蚀。要尽可能使用3mm以上的实心导线，且最好是相同的金属材料。禁止两种不同金属材料混用。自动气象站室内设备主要有微机、打印机、UPS电源以及计算机通讯系统等组成。值班室本身应具备有效的防直击雷措施、良好的接地体，工频接地电阻应<4Ω；观测场探测器到室内通讯线的感应雷防护由接口防雷保护器担任，并作可靠接地。在给自动气象站设备供电的UPS之前，需至少加装一级电源避雷器，并可靠接地。
四、结束语
总之，自动气象站的防雷建设是综合各个领域防雷的一项专门技术，因此，在防雷设计时，必须认真勘察站址所处的地理位置、环境条件，全面了解自动气象站各部分设备的技术参数，根据需要采用分流、均压、屏蔽、搭接、接地等保护措施进行合理的、完善的综合防雷设计。在施工时，应严格按照设计方案的要求，采用合格的防雷设备和材料，严格施工、监督和管理，并在实践中不断总结经验、不断完善，从而确保自动气象站的防雷安全，保障其在雷雨季节正常的运行。
参考文献：
[1]GB50057-94.建筑物防雷设计规范[S].
[2]QX3-2000.气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范[S].
[3]QX4-2000.气象台（站）防雷技术规范[S].
关键词：自动气象站；雷电破坏形式；综合防雷；实现方案
一、序言
近年来，随着我国科技的进步和我国气象现代化建设的发展，气象部门在发布自然灾害预警，提供突发公共安全事件决策依据中起到了独特而重要的作用。其中自动气象站的普及大大提高了气象观测的质量、增强了灾害性天气预测的准确度。然而，自动气象站也因其安装位置及系统结构的特殊性，在运行过程中较容易遭受雷电的侵袭，影响其安全运行。本文主要对雷电对自动气象站的破坏方式进行分析，对自动气象站的综合防雷工程的实现方案提出了自己的观点，以供同仁参考。
二、雷电对自动气象站的破坏方式
自动气象站有室内和室外两部分组成，室外为感应部件，室内为资料处理和显示部分，室内室外加上数据传输设备构成一个完整的自动气象观测站系统。雷击造成自动气象站损坏的主要方式有三种：
（1）直击雷直接击中室外的传感器、数据采集器等。其中风杆是最容易直接遭受雷击损坏的。
（2）雷电击中与自动气象站相连的电源线、信号线上，雷电波通过传导藕合的方式引入；或雷击放电发生在自动气象站附近，其周围产生强大的变化电磁场，使处在这个变化电磁场中的自动站的电源线、信号线等导体上感应出强大的电动势，并沿着导体传到设备，造成设备因雷电波人侵和雷电感应而损坏。
（3）自动气象站防雷地网不符合要求，接地电阻过大，造成雷电流无法迅速地泄人大地。发生雷击时，电荷在地极周围堆积，电位向上浮动，形成很高的电压，这个高电压会沿着设备的接地线加到设备上，对设备进行反击，造成设备的损坏。
三、自动气象站的综合防雷工程的实现方案探讨
现代防雷技术是一项系统工程，它不仅需要考虑防直击雷，还要考虑防感应雷、雷电波侵入。
（1）外部防雷。自动气象站外部防雷，主要依据（（QX 30-2004自动气象站场室防雷技术规范》，结合当地年平均雷暴日数、建筑物年预计雷击次数和建筑物自身的有关资料，进行防雷分类。一般情况下，自动气象站可按照二类建筑物进行防雷设计。根据实际情况，办公楼以及观测场都必须具备有效的直击雷防护措施，依据文献国家标准执行。主要由接闪器（避雷针、避雷带）、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。自动气象站的防雷宜按照第二类防雷建筑物要求设计。利用自动气象站内高为10.3m的风杆，在风杆顶上安装避雷针，避雷针安装高度超过风杆顶5m。用滚球法确定自动气象站接闪器的保护范围为34m。防雷接地装置接地电阻小于4Ω。该避雷针可保护自动气象站内的所有仪器设备，免受直击雷的侵害。
（2）内部防雷。内部防雷主要考虑两个部分即电源系统和信号系统。电源系统一般采用TN-S或TN-C-S系统供电力方式，要进行多级防雷保护，要分别安装40KA， 20KA，1OKA的电源SPD，在每台计算机电源与UPS之间安装插座式避雷器，防止雷电波侵入造成电源系统及相关设备损坏。在电源的总进线处安装第一级SPD ，在机房配电进线至UPS之间安装第二级SPD，在采集器前端安装第三级SPD，在每台计算机电源与UPS之间安装插座式SPD。为了补偿电源SPD之间的响应时间，SPD之间的安装距离要>20m。传感器和采集器电源要穿管埋地敷設。在值班室内设铜板汇流排，按局部等电位连接。电源SPD接地线、信号SPD接地线、所有设备外壳、金属管道直接接在汇流排上。
各种信号引线把感应浪涌电压波引入设备内部，破坏其芯片和接口，所以应在信号线之间加装信号防雷装置。同样要采用多级保护，在各级防雷区的过渡地带安装各种信号SPD。供电线路与信号线路要保证两种线路之间的安全间距。天馈线系统在相应部位安装匹配的信号SPD。对中继线穿金属管屏蔽接地，SLP和DLP是10对信号多级保护器，既能保证系统的掌运进行，又可在受到冲击时，将输出电压箱位在安全范围内。同时要做好屏蔽
（3）接地。接地的目的就将各接闪下来的雷电流泄放入大地，防止人身造成受雷击，保证电力系统正常运行，保护线路和设备免遭损坏，预防电气火灾，防止雷击和防止静电损害。自动气象站的接地系统主要包括观测场接地系统和工作室接地系统：
a.对于室外气象观测场，地网采用闭合环形较好。气象观测场大小为25m×25m，考虑到施工方便，环行地网应设计为26m×26m为宜。四角各设垂直接地体一根，四边各增设4～5根，垂直接地体长度为2.0～2.5m，垂直接地体的间距为自身长度的1.5～2倍。水平接地体与垂直接地体相交的焊接点应做防腐处理。接地体埋设深度应≥600mm。观测场接地电阻要求：公频接地电阻应≤4Ω，对于采用组合单环水平接地方式仍不能满足要求的场地，可采用多根环行水平接地体或增加辐射式延伸接地体，延伸接地体长度应限制在10～30m。在铺设地网的同时，应根据观测场内地面设备接地的位置，将引下线预先由地网引出。既要考虑设备就近接地，又要兼顾环行地网引下线的均匀分布。自动气象站场、室宜采用共用接地系统。该接地系统由工作室地网与室外观测场地网共同组成，两地网间的连接应使用组合式接地体进行连接。连接带的埋设深度应≥600mm。
b.室内设备要可靠接地。室内设备接地要求必须有尽量小的电感量。引线不宜采用扁平编织线或绞合线，因为这种线电感量较大，不利于雷击电流的泄放，且容易被腐蚀。要尽可能使用3mm以上的实心导线，且最好是相同的金属材料。禁止两种不同金属材料混用。自动气象站室内设备主要有微机、打印机、UPS电源以及计算机通讯系统等组成。值班室本身应具备有效的防直击雷措施、良好的接地体，工频接地电阻应<4Ω；观测场探测器到室内通讯线的感应雷防护由接口防雷保护器担任，并作可靠接地。在给自动气象站设备供电的UPS之前，需至少加装一级电源避雷器，并可靠接地。
四、结束语
总之，自动气象站的防雷建设是综合各个领域防雷的一项专门技术，因此，在防雷设计时，必须认真勘察站址所处的地理位置、环境条件，全面了解自动气象站各部分设备的技术参数，根据需要采用分流、均压、屏蔽、搭接、接地等保护措施进行合理的、完善的综合防雷设计。在施工时，应严格按照设计方案的要求，采用合格的防雷设备和材料，严格施工、监督和管理，并在实践中不断总结经验、不断完善，从而确保自动气象站的防雷安全，保障其在雷雨季节正常的运行。
参考文献：
[1]GB50057-94.建筑物防雷设计规范[S].
[2]QX3-2000.气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范[S].
[3]QX4-2000.气象台（站）防雷技术规范[S].