淺析農(nóng)村自動(dòng)氣象站雷電防護(hù)設(shè)計(jì)

1、淺析農(nóng)村自動(dòng)氣象站雷電防護(hù)設(shè)計(jì)摘要分析了農(nóng)村自動(dòng)氣象站的雷電形成、入侵途徑及危害強(qiáng)度,討論了防雷技術(shù)在自動(dòng)氣象站中的應(yīng)用,并對(duì)自動(dòng)氣象站現(xiàn)有的防雷措施提出了改進(jìn)意見(jiàn)。關(guān)鍵詞農(nóng)村自動(dòng)氣象站;雷電防護(hù);設(shè)計(jì);應(yīng)用;改進(jìn)措施AbstratThefratin,invasinapprahes,anddaageintensityflighteninginruralautatieatherstatinsereanalyzed,andthelighteningprtetintehnlgiesappliedinautatieatherstatinseredisussed.Ardingtexistinglight

2、eningprtetineasures,seiprvingsuggestinsereprpsed.Keyrdsruralautatieatherstatin;lighteningprtetin;design;appliatin;iprvingeasures隨著氣象事業(yè)的不斷開(kāi)展,農(nóng)村自動(dòng)氣象站正式大規(guī)模投入到探測(cè)業(yè)務(wù)上使用。由于自動(dòng)氣象站傳感器部分要暴露在室外,經(jīng)常出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象,從而造成了不少經(jīng)濟(jì)損失,影響自動(dòng)站平安運(yùn)行1。因此,應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)代防雷技術(shù)的應(yīng)用,改善自動(dòng)氣象站設(shè)備運(yùn)行環(huán)境,進(jìn)步自動(dòng)氣象站運(yùn)行的穩(wěn)定性和平安性。1自動(dòng)站設(shè)備的雷電入侵1.1雷電形成雷電是帶電的云層之間或是帶電的云層與大地

3、之間迅猛的放電現(xiàn)象,雷電具有幾萬(wàn)至幾千萬(wàn)安培的峰值電流,雷電通道中具有幾萬(wàn)攝氏度的溫度及強(qiáng)大的沖擊波。對(duì)影響自動(dòng)氣象站設(shè)備運(yùn)行的雷電最主要的有直擊雷和感應(yīng)雷2種。1.2雷電入侵途徑雷電電磁干擾主要通過(guò)傳導(dǎo)耦合和輻射耦合方式傳送到自動(dòng)氣象站,使其失效或損壞。一般雷電入侵自動(dòng)氣象站除阻性耦合影響的還擊電壓之外,分別沿電源線、傳感器到采集器和采集器到主控微機(jī)之間的通道、網(wǎng)絡(luò)的通信線路入侵2。一是自動(dòng)站供電線路侵入。在電力線入室之前可能遭受直擊雷和感應(yīng)雷,直擊雷擊中高壓線經(jīng)過(guò)變壓器耦合為低壓后入侵;云地閃電擊中建筑物或建筑物附近時(shí),雷電流通過(guò)引下線泄入接地體,可通過(guò)電路中的零線、保護(hù)地線和布線中的接地

4、線,以脈沖波的形式侵入室內(nèi),使設(shè)備損壞。二是通信線路入侵。當(dāng)自動(dòng)氣象站周圍直擊雷防護(hù)不力時(shí),地面突出物或高層建筑物遭雷擊,雷電過(guò)電壓將地面土壤擊穿,使處于戶外的傳感器、采集器輕那么失效,重那么毀壞;同時(shí),可能擊穿網(wǎng)絡(luò)線或傳感器到采集器和采集器到主控微機(jī)之間的電纜線的絕緣層,使瞬態(tài)過(guò)電壓沿通信線直接入侵室內(nèi)。三是阻性耦合影響的還擊電壓入侵。所謂阻性耦合是指小電阻值的金屬物體上因雷擊流過(guò)大電流時(shí),會(huì)產(chǎn)生很高的電位,進(jìn)而影響到間隔 較近的設(shè)備。1.3雷擊電磁脈沖浪涌危害自動(dòng)氣象站遭受直擊雷襲擊,除了直擊雷直接毀壞設(shè)備外,由直擊雷產(chǎn)生的直擊雷過(guò)電壓還襲擊自動(dòng)氣象站傳感器、采集器和主控微機(jī)。當(dāng)雷擊風(fēng)速風(fēng)

5、向桿上的接閃器時(shí),高頻雷電流流過(guò)避雷裝置,造成接閃器和引下線的電位升高。雷擊電磁脈沖從電源供電線路和通信線路入侵自動(dòng)氣象站,造成自動(dòng)氣象站的損害概率較大。自動(dòng)站安裝在空曠處,從傳感器到采集器,再到計(jì)算機(jī),傳輸線有一段間隔 ,而且數(shù)據(jù)傳輸線與電源線、接地線等是處在幾乎一樣的電磁環(huán)境,互相之間存在一定影響,數(shù)據(jù)傳輸線很難做到電磁屏蔽。這就容易造成雷電通過(guò)磁場(chǎng)耦合、電場(chǎng)耦合、電阻耦合等以傳導(dǎo)和輻射方式對(duì)自動(dòng)氣象站設(shè)備構(gòu)成損害3。2現(xiàn)代防雷技術(shù)在自動(dòng)氣象站中的應(yīng)用自動(dòng)站利用接閃、分流、接地系統(tǒng)防御直擊雷,采取等電位連接防御地電位還擊,電涌保護(hù)器(SPD)防御雷電波入侵及屏蔽措施防御感應(yīng)雷。一是接地及等

6、電位連接。接地是防雷的基矗應(yīng)建立結(jié)合的共地運(yùn)行方式,按照自動(dòng)氣象站的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)要求,觀測(cè)場(chǎng)的各傳感器設(shè)備與防雷地網(wǎng)間采用型等電位連接,室內(nèi)的各個(gè)設(shè)備與地網(wǎng)間采用S型等電位連接。因此,自動(dòng)氣象站的通信線接地、感應(yīng)器、采集器通道接地以及保護(hù)接地,可采用統(tǒng)一的單點(diǎn)S型接地與自動(dòng)氣象站的防雷地網(wǎng)相連,以防止低頻雜散電流的干擾。二是浪涌保護(hù)。浪涌保護(hù)主要是防止雷電波從信號(hào)線、電源線入侵自動(dòng)氣象站室內(nèi)造成各設(shè)備損壞的一種措施。在進(jìn)入?yún)^(qū)域自動(dòng)站的信號(hào)線、電源線上加裝相應(yīng)的浪涌保護(hù)器(SPD)。照明、大功率用電與自動(dòng)氣象站設(shè)備用電要分開(kāi)4。三是屏蔽。從自動(dòng)站外線纜、設(shè)備的布設(shè)情況來(lái)看,應(yīng)將計(jì)算機(jī)、采集器等

7、設(shè)備的金屬外殼有效接地,使其發(fā)揮一定的屏蔽作用。信號(hào)線、電源線采用屏蔽電纜或穿金屬管屏蔽,而且需要信號(hào)線、電源線的屏蔽層沿線路多點(diǎn)接地或至少應(yīng)在線路的首末兩端接地,放置設(shè)備的建筑物房間應(yīng)將房間的混泥土墻中的構(gòu)造鋼筋及門窗的金屬框、防護(hù)欄進(jìn)展有效電氣連接而構(gòu)成完好的屏蔽籠。3改進(jìn)措施目前有部分農(nóng)村自動(dòng)站防雷方法與布局存在著一定的平安隱患,應(yīng)采取以下改進(jìn)措施:一是各傳感器的線纜都應(yīng)穿鐵管加以屏蔽,鐵管首尾兩端均要有良好的接地。二是對(duì)于電源線直接架空入室的站應(yīng)按照?建筑物防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?要求,做好電源線防雷電波侵入的措施。做地網(wǎng)時(shí)對(duì)施工中的焊接點(diǎn)必須進(jìn)展防銹和防腐處理。很多設(shè)備和系統(tǒng)可以共同使用地網(wǎng),在可能的情況下如避雷針、比較集中的專用配電系統(tǒng)、弱電設(shè)施等設(shè)備之間的引下線應(yīng)盡量分開(kāi)接入地網(wǎng),入室端電纜的金屬外皮、鋼管應(yīng)與防雷接地裝置相連。三是終端用電設(shè)備的電源插座改用具有內(nèi)置式電源防浪涌保護(hù)器的插線板,作為電源浪涌的最后防線,以消除部分瞬態(tài)過(guò)電壓。四是按照?建筑物防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?要求,把信息系統(tǒng)所在建筑物或構(gòu)筑物按需要保護(hù)的空間,由外到內(nèi)分為不同的雷電防護(hù)區(qū),自動(dòng)氣象站應(yīng)置于高級(jí)別防雷區(qū)內(nèi)且自動(dòng)氣象站的地網(wǎng)沖擊接地電阻要小于4。4參考文獻(xiàn)1王志軍,徐秀美.自動(dòng)氣象站防雷應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題J.黑龍江氣象,2022(2):35-36.2陳青嬌,梅機(jī),吳毓娟.多要素自