分析室外气象电子设备的防雷保护要点

朱连峰

河南省项城市气象局，466200

摘要：计算机和通信技术的快速发展，使得很多电子设备在气象部门中得到了广泛应用，而因雷电造成的电子设备和通信系统受损对气象观测工作的影响较大。本文重点分析了室外气象电子设备，如区域自动气象站、视频监控系统、卫星接收系统、车载移动气象的防雷保护要点，以降低雷电对其的危害，确保气象部门相关工作可以持续开展。

关键词：雷电  电子设备   防雷保护

引言

一直以来，雷电对电子设备的影响较大，其对电子信息系统的危害更是有目共睹，在破坏大范围信息系统和电子设备的同时，还威胁着人们生命财产安全。当前，我国大部分的气象监测系统已完成信息化改造，而引进的气象设备大都是数字化电子设备，并将计算机网络作为传播媒介，实现了远程监控和实时汇总、分析气象数据。大量电子设备的引入，使得气象部门遭受雷击的概率大幅度增加，做好气象电子设备雷电防护显得刻不容缓。

1、区域自动气象站防雷

在地形地域和防火防盗的共同作用下，区域内的自动气象站大都位于野外偏僻处，如空地、屋顶、高地等区域。大部分的单雨站布设在河谷位置，有超过一半的土壤水分观测站、农田小气候站则布设在水田附近，而在高速路边的草地上多布设有交通站。在对自动站进行安装的过程中，因时间紧迫、任务重、周边环境不支持等因素，使得建设队伍大都是综合观测业务人员组成，未认识到雷电防护的重要性，而在设计和安装自动站的过程中也没有重视起防雷工作，人们很容易忽略这些仪器设备的雷电防护，使得防雷措施不甚完善，在野外自动站雷电防护中，需要重点关注以下几点内容：①应严格按照《QX4-2000气象台（站）防雷技术规范》和《QX30-2004自动气象站场室防雷技术规范》等规范要求，应将自动站建设、通信、防雷等因素进行结合以对站址进行选择，并从最经济角度出发对最终地址进行确定，在台站基础预埋时需提前将接地预设工作做好。②若自动气象站中包含有风传感器，为了降低雷电对其的危害，应避免在山顶等突出部位来安装风传感器。③将弱电防雷保护系统安装到观测站主控机箱内，观测站点顶部安装接闪器，并将其与基础防雷接地装置连接，应确保接地电阻值不超过10Ω。③做好观测站等电位连接，外露和装置外导电部分的等电位连接，还要将过渡电阻控制在0.24Ω以内，应保证等电位接地端子和接地装置电阻值低于4Ω。⑤低压输电线路是自动站主要供电方式，一旦电力线遭受雷击，雷电流将会通过脉冲波的形式沿着输电线路入侵到对应设备上，进而损坏电子设备。因此，对于接入到自动站的电源线路，应将前一段埋地敷设。⑥尽量避免台站信号线架空布设。所有穿线管需选择金属管，尤其是雷击易发区或重要台站的穿线管需优先选用金属管，并将金属管与接地体进行连接。

2、视频监控系统防雷

随着气象现代化建设进程的加快，作为其的重要组成部分，安全视频监控系统引起了气象人员的高度关注。在气象档案室、人影弹药库、观测场、农田小气候气象观测站等均布设了监控设备，可有效应对突发事件，也是及时检查灾害性天气的有效手段，由于人们不重视视频监控系统防雷，经常会有随意搭设监控设备的情况，供应商也忽视了这方面内容。结合气象部门近年的雷灾事故，不难发现有很大一部分的雷灾均是雷电借助于监控设备引起的，将视频监控系统防雷工作做好显得极其重要。①结合建筑物防雷要求需全面考虑视频监控室外部防雷设计，同时还要确保防雷同国家标准和行业标准要求相符。如将接闪器安装到建筑物房顶四周，并利用引下线连接接地装置；②选择的设备应与电子设备雷电防护要求相符，当前市场上销售的有自带的防雷功能监控设备或者是后期单独添加监控防雷器、摄像机防雷器等的防雷设备；③做好系统防雷击措施，对电源避雷装置、信号避雷或隔离装置进行布设；④监控系统室外设备需选择独立接闪杆防雷，利用滚球法计算，对接闪器保护范围和距离雷电防护区域面积进行计算，确保室外设备始终处于接闪杆保护范围内；尽量避免选用接地防雷器，可选择防雷电路保护以防止感应雷击。⑤做好监控系统室外和室内金属构件的等电位接地，监控机房则选择共用接地装置，接地电阻值不应超过4Ω。共用接地装置需具备系统抗干扰和电气安全特性，禁止与强电电网零线进行短接或混接。⑥做好室外信号线路和通讯线路的穿金属引入和屏蔽，并将等电位连接工作做好。若选择光缆信号进行传输，需将两端转换器的屏蔽和安装信号电涌保护器工作做好，在同一金属线槽不能同时布设信号线和电源线，且应将布设间距控制在30cm以上，尽量降低线缆自身感应环路面积。

3、卫星接收系统室外设备防雷

当前，气象局的卫星接收系统包括有CMACASE卫星接收系统和北斗卫星接收系统，可接收气象资料，开展应急通讯等，主要安装在建筑物顶部或阳台等较为空旷无遮挡的高处，在入室之后大都与机房设备直接相连，应避免卫星天线遭受直击雷和机房设备遭受感应雷击，需做好以下防雷：①为了避免直击雷对卫星天线的危害，将独立接闪杆安装到距离天线3m以上位置处，确保天线处于直击雷防护范围内；②做好卫星天线和防雷装置间的连接，使天线和大地的等电位平衡；③天线金属部件的接地良好，卫星天线面金属部件的接地选用不小于16m2的接地线，并将其单独引入到接地网上，保护天线接闪杆的接地可与办公大楼接地体共用接地，应确保防雷接地电阻值在4Ω以内；④将避雷器分别安装到电源进线处和馈线之间，一旦信号传输距离超过20m，信号电涌的信号衰减作用将会对信息接收产生影响，只需要做好卫星接收机电源的雷电防护即可；⑤天线高频头与室内接收系统间的信号线穿金属引入，并沿着墙面进行屏蔽处理，同时还要做好金属软管底的可靠接地。

4、车载移动气象系统的防雷

因全球气候变暖现象不断加剧，各种极端灾害性天气事件频繁出现，为了给气象灾害防御和突发气象事件提供气象支持，以移动自动站、移动雷达、移动检定系统及移动人影作业系统等为主的移动车载气象系统应运而生。自各级气象部门配备移动气象车载系统以来，在重大社会活动和突发公共安全事件等应急服务方面发挥着十分重要的作用。因应急移动系统内部包含了集成电子系统，自身抗雷电干扰能力相对较差，且应急服务大都在极端天气下进行，做好车载移动气象系统防雷显得极其重要。可从以下几方面出发：①应尽量距离铁塔、孤立大树、金属立杆较远且空旷地带作为野外作业选址。为了提升接地效果，应选择在潮湿且现场土壤较好的地方作为移动车载系统野外作业点；②根据应急车外型尺寸、车上天线高度、雷电防护区划分情况对接闪杆进行布置，以预防直接雷击。选择的接闪杆应具备防侧击雷功能，并根据车辆实际，将可折叠式或可拆卸式接闪杆安装到车顶对角线位置；③做好车体、系统设备、通信设备、发电机等设备接地和防雷接地共用接地，避免因紧急情况出现多点接地的情况。做好系统所有构件与车体的等电位连接；④定期对车载移动气象系统进行防雷检测，使防雷设施同国家规范要求相符。

结论：

综上所述，室外气象电子设备受到环境和自身特性的影响，很容易遭受雷击，进而造成设备受损，不利于气象业务工作的正常开展。因此，气象部门应积极采取科学有效的防雷办法，加强室外气象电子设备防雷保护，将雷电对其的威胁降到最低，确保室外气象设备可以持续、稳定运行，以提升我国气象事业的现代化水平。

参考文献：

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作者简介：朱连峰（1981-）男，汉，河南省项城市人，本科学历，工程师，从事防雷工作