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摘 要：随着社会的进步，科学技术的不断发展，气象事业也在越来越快的发展。自动气象站是大气探测地基系统的重要组成部分，采用自动气象站对气象信息进行观测，能够节省很多的人力，为偏远地区的测量提供方便，然而部分自动气象站的仪器要求放置在室外，容易遭受雷击。基于此，文章针对于自动气象站防雷防护做一些初步的探索，希望能给大家以启发。
关键词：自动气象站；雷电防护；技术
自动气象站是开展精细化预报所不可或缺的气象源，也是大气勘測地基系统的重要组成部分之一。扬州市地处江苏省中部，位于长江北岸、江淮平原南端，根据《2013年扬州市雷电监测报告》，全市年平均雷暴日数19天，比常年平均值（32天）少13天，呈现北部、西南部较多，中部以及东部、东南部较少的特点。相对于全国来说扬州市属雷暴日数较少地区，但每年都有雷击事故发生。本文针对扬州市气象观测站自动气象站直击雷、感应雷及电磁脉冲等雷电防护进行分析，旨在为做好自动气象站防雷工作提供指导。
一、雷电流入侵的几种主要途径雷击原因及危害
雷暴是发生在积雨云中的放电和雷鸣现象，属强烈的对流性天气，雷暴出现时常伴随狂风、暴雨、冰雹等天气现象，是一种破坏性较大的灾害性天气。从理论上分析，雷暴能量传输的途径有两个，“场”和“路”。“场”是以电磁波的形式从空间传播到建筑物内部，在建筑物内部各种金属回路中产生电磁感应作用，形成感应过电压和过电流，进而导致串联在回路中的电子设备终端被击穿损坏。“路”是指雷击引起的过电压或者过电流沿各种金属线路传导进入建筑物内部，损坏与金属线路相连的电子设备终端。
二、自动气象站存在的雷击隐患分析
（一）室外雷击
室外传感器有温湿度传感器、雨量传感器、蒸发传感器、低温传感器和风向风速传感器，不同传感器都具有自身特点和布置环境，且这些传感器处于开阔的观测场内，周围无大型的建筑物和高大树木，而且风向风速传感器探头为金属体，敏感度极高，极易引雷。同时，观测场避雷针遭雷击时产生的强大暂态电磁场，经各类传感器、通讯线路等链路引流到设备上，造成系统损坏。观测场避雷针被雷击时，产生强大的电压和电流也会使自动气象站系统因地电位的反击而烧毁。
（二）室内雷击
自动气象站系统的室内部分有主采集器、计算机、网络线路。此部分都为敏感而脆弱部分，过大电流都会引起电路元器件损坏。主要原因如下：（1）雷电电磁脉冲可损坏采集器的主板电路，造成自动站系统瘫痪；（2）雷电磁脉冲通过电源线路侵入、接地系统不合格，设备之间就存在一定的电位差，当电位差越积越高就容易造成设备的损坏。
三、自动气象站的雷电防护措施
（一）自动气象站防雷技术的设计原则
1. 自动气象站场室在进行防雷设计时，应依据当地的地理、地质、气侯、环境等因素和雷电活动规律，结合自动气象站的性能特点进行系统设计，综合防护。
2. 自动气象站场室的防雷设计、施工宜与自动气象站场室的建设或改造同步进行。
3. 自动气象站场室直击雷的防雷设计应按GB50057 规定的第二类或第三类防雷建筑物的相关规定进行设计。自动气象站场室雷击电磁脉冲防护应按QX3的相关规定进行设计。
4. 自动气象站场室的防雷设计应采用接闪、分流、屏蔽、等电位连接、综合布线、电涌保护和共用接地系统等进行综合防护。
5. 自动气象站场室使用的防雷装置应符合现行国家和行业标准规定的使用要求。
（二）自动气象站线路防雷措施
据一系列调查报告显示，当雷电击中导体的时候，这时输电线路跳闸是导致输电线燃烧、爆炸的主要诱因。
1. 供电线路防雷。自动气象站供电线路需采取多级电源防护，进入办公楼的电源总配电柜应安装通流能量较大的电涌保护器，每条相线和中性线应选用幅值电流≥25kA的SPD，响应时间<100ns，电压保护水平≤4kv。
2. 信号线路防雷。连接自动气象站各个传感器的信号传输线又与值班室内采集器相连，为避免感应雷沿信号传输线进入室内损坏采集器，信号线路首端与观测场地网连接，整个线路应穿金属线槽屏蔽后沿线缆地沟敷设，在信号线路进入值班室接口处还应安装电涌保护器，进入值班室的线路尾端要与室内工作地网作可靠连接，做好信号传输线路防雷，确保气象要素数据及时有效上传。
3. 通讯线路防雷。连接自动气象站计算机通讯接口的网络线路应穿金属线槽沿自动气象站线缆地沟埋地引入值班室内，金属线槽首、尾两端接地屏蔽，通讯线路接口前端应安装信号电涌保护器，避免感应雷入侵通讯线路损坏室内计算机等设备。
（三）自动气象站内部防雷的具体措施
1. 良好屏蔽。屏蔽是防止任何形式电磁干扰的基本手段之一。自动气象站的通信电缆线、信号电缆线采用金属护套电缆或敷处设在金属管内，电缆线金属护套或金属管应在顶部及进入自动气象站机房入口处的外侧就近分别接地，进入自动气象站的低压电力电缆宜全程埋地引入，电缆埋地长度不应小于15m。
2. 均压。电位均衡连接就是等电位均压。具体来讲就是保证所有导体的导电性良好，和接地系统相互连接，在其中，非导电性的采用导线进行连接，有导电性的通过避雷器相互连接，这样就会出现等电位连接器（即地线隔离器、避雷器）、等电位连接用的金属导线、所有导体、和接地系统组成一个系统，用于电位补偿。
3. 分流。分流是将雷电流能量向大地泄放过程中应符合层次性原则。层次性就是按照所划分的防雷保护区对雷电能量分级泻放。尽可能多、尽可能将多余能量在引入信息系统之前泄放入地。
4. 合理接地。为了保证雷电电磁干扰能量和直击雷的分流和泻放，要采用接地的手段，这也是最有效的方法之一，对电位能进行均衡的补偿，这样通过低阻抗接地系统，雷电流能充分的向大地泄放，人员、建筑物、设备的安全就会得到保障。
四、结语
总之，在气象的预报预测工作中，自动气象站能够起到重要的作用，为了保障气象台能正常运转带给人们急需的天气信息，气象站的雷电防护十分重要。自动气象站所在地域内的仪器都需要按照相关的防雷技术规范，做好自动气象站的防雷工作还要综合考虑环境、地理位置等当地因素，定期检测定期维护相关设施，这样才能保证自动气象站的安全运行，才能使其最大程度上发挥作用。
参考文献
[1] 李志江.试论等电位和屏蔽是自动气象站防雷的关键[J].城市建设理论研究，2013（24）.
[2] 梁邦全.多要素自动气象站防雷防护初探[J].气象水文海洋仪器，2010（27）.
关键词：自动气象站；雷电防护；技术
自动气象站是开展精细化预报所不可或缺的气象源，也是大气勘測地基系统的重要组成部分之一。扬州市地处江苏省中部，位于长江北岸、江淮平原南端，根据《2013年扬州市雷电监测报告》，全市年平均雷暴日数19天，比常年平均值（32天）少13天，呈现北部、西南部较多，中部以及东部、东南部较少的特点。相对于全国来说扬州市属雷暴日数较少地区，但每年都有雷击事故发生。本文针对扬州市气象观测站自动气象站直击雷、感应雷及电磁脉冲等雷电防护进行分析，旨在为做好自动气象站防雷工作提供指导。
一、雷电流入侵的几种主要途径雷击原因及危害
雷暴是发生在积雨云中的放电和雷鸣现象，属强烈的对流性天气，雷暴出现时常伴随狂风、暴雨、冰雹等天气现象，是一种破坏性较大的灾害性天气。从理论上分析，雷暴能量传输的途径有两个，“场”和“路”。“场”是以电磁波的形式从空间传播到建筑物内部，在建筑物内部各种金属回路中产生电磁感应作用，形成感应过电压和过电流，进而导致串联在回路中的电子设备终端被击穿损坏。“路”是指雷击引起的过电压或者过电流沿各种金属线路传导进入建筑物内部，损坏与金属线路相连的电子设备终端。
二、自动气象站存在的雷击隐患分析
（一）室外雷击
室外传感器有温湿度传感器、雨量传感器、蒸发传感器、低温传感器和风向风速传感器，不同传感器都具有自身特点和布置环境，且这些传感器处于开阔的观测场内，周围无大型的建筑物和高大树木，而且风向风速传感器探头为金属体，敏感度极高，极易引雷。同时，观测场避雷针遭雷击时产生的强大暂态电磁场，经各类传感器、通讯线路等链路引流到设备上，造成系统损坏。观测场避雷针被雷击时，产生强大的电压和电流也会使自动气象站系统因地电位的反击而烧毁。
（二）室内雷击
自动气象站系统的室内部分有主采集器、计算机、网络线路。此部分都为敏感而脆弱部分，过大电流都会引起电路元器件损坏。主要原因如下：（1）雷电电磁脉冲可损坏采集器的主板电路，造成自动站系统瘫痪；（2）雷电磁脉冲通过电源线路侵入、接地系统不合格，设备之间就存在一定的电位差，当电位差越积越高就容易造成设备的损坏。
三、自动气象站的雷电防护措施
（一）自动气象站防雷技术的设计原则
1. 自动气象站场室在进行防雷设计时，应依据当地的地理、地质、气侯、环境等因素和雷电活动规律，结合自动气象站的性能特点进行系统设计，综合防护。
2. 自动气象站场室的防雷设计、施工宜与自动气象站场室的建设或改造同步进行。
3. 自动气象站场室直击雷的防雷设计应按GB50057 规定的第二类或第三类防雷建筑物的相关规定进行设计。自动气象站场室雷击电磁脉冲防护应按QX3的相关规定进行设计。
4. 自动气象站场室的防雷设计应采用接闪、分流、屏蔽、等电位连接、综合布线、电涌保护和共用接地系统等进行综合防护。
5. 自动气象站场室使用的防雷装置应符合现行国家和行业标准规定的使用要求。
（二）自动气象站线路防雷措施
据一系列调查报告显示，当雷电击中导体的时候，这时输电线路跳闸是导致输电线燃烧、爆炸的主要诱因。
1. 供电线路防雷。自动气象站供电线路需采取多级电源防护，进入办公楼的电源总配电柜应安装通流能量较大的电涌保护器，每条相线和中性线应选用幅值电流≥25kA的SPD，响应时间<100ns，电压保护水平≤4kv。
2. 信号线路防雷。连接自动气象站各个传感器的信号传输线又与值班室内采集器相连，为避免感应雷沿信号传输线进入室内损坏采集器，信号线路首端与观测场地网连接，整个线路应穿金属线槽屏蔽后沿线缆地沟敷设，在信号线路进入值班室接口处还应安装电涌保护器，进入值班室的线路尾端要与室内工作地网作可靠连接，做好信号传输线路防雷，确保气象要素数据及时有效上传。
3. 通讯线路防雷。连接自动气象站计算机通讯接口的网络线路应穿金属线槽沿自动气象站线缆地沟埋地引入值班室内，金属线槽首、尾两端接地屏蔽，通讯线路接口前端应安装信号电涌保护器，避免感应雷入侵通讯线路损坏室内计算机等设备。
（三）自动气象站内部防雷的具体措施
1. 良好屏蔽。屏蔽是防止任何形式电磁干扰的基本手段之一。自动气象站的通信电缆线、信号电缆线采用金属护套电缆或敷处设在金属管内，电缆线金属护套或金属管应在顶部及进入自动气象站机房入口处的外侧就近分别接地，进入自动气象站的低压电力电缆宜全程埋地引入，电缆埋地长度不应小于15m。
2. 均压。电位均衡连接就是等电位均压。具体来讲就是保证所有导体的导电性良好，和接地系统相互连接，在其中，非导电性的采用导线进行连接，有导电性的通过避雷器相互连接，这样就会出现等电位连接器（即地线隔离器、避雷器）、等电位连接用的金属导线、所有导体、和接地系统组成一个系统，用于电位补偿。
3. 分流。分流是将雷电流能量向大地泄放过程中应符合层次性原则。层次性就是按照所划分的防雷保护区对雷电能量分级泻放。尽可能多、尽可能将多余能量在引入信息系统之前泄放入地。
4. 合理接地。为了保证雷电电磁干扰能量和直击雷的分流和泻放，要采用接地的手段，这也是最有效的方法之一，对电位能进行均衡的补偿，这样通过低阻抗接地系统，雷电流能充分的向大地泄放，人员、建筑物、设备的安全就会得到保障。
四、结语
总之，在气象的预报预测工作中，自动气象站能够起到重要的作用，为了保障气象台能正常运转带给人们急需的天气信息，气象站的雷电防护十分重要。自动气象站所在地域内的仪器都需要按照相关的防雷技术规范，做好自动气象站的防雷工作还要综合考虑环境、地理位置等当地因素，定期检测定期维护相关设施，这样才能保证自动气象站的安全运行，才能使其最大程度上发挥作用。
参考文献
[1] 李志江.试论等电位和屏蔽是自动气象站防雷的关键[J].城市建设理论研究，2013（24）.
[2] 梁邦全.多要素自动气象站防雷防护初探[J].气象水文海洋仪器，2010（27）.