放雞島氣象自動(dòng)站防雷設(shè)計(jì)
放雞島氣象自動(dòng)站防雷設(shè)計(jì)
摘要 茂名市是雷電的重災(zāi)區(qū)，年平均雷暴日為94.4天，雷電防護(hù)能力的強(qiáng)弱對(duì)于氣象自動(dòng)站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有著重要的意義。自動(dòng)氣象站是專門用于氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、存貯、發(fā)送為一體的一套電子設(shè)備系統(tǒng)。本文通過對(duì)放雞島氣象觀測(cè)自動(dòng)站防雷設(shè)計(jì)與施工，從當(dāng)?shù)靥厥獾乩憝h(huán)境及國(guó)家的具體規(guī)范入手，比較全面的設(shè)計(jì)了該臺(tái)站的雷電防護(hù)。
關(guān)鍵詞 氣象自動(dòng)站；直擊雷；等電位
0 引言
茂名市放雞島是茂名市重要的旅游勝地，海島的氣象資料對(duì)于該島的旅游業(yè)有著重要的作用。該氣象自動(dòng)站能24小時(shí)自動(dòng)觀測(cè)、記錄風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、雨量等氣象要素，因其無人值守，因此對(duì)建設(shè)和儀器的要求較高，需要較強(qiáng)的抗干擾、防風(fēng)、防腐蝕、防雷等能力。下面重點(diǎn)就該站的雷電防護(hù)方面做設(shè)計(jì)探討。
1 氣象自動(dòng)站防雷措施
茂名市是雷電的重災(zāi)區(qū)，年平均雷暴日為94.4天，雷電防護(hù)能力的強(qiáng)弱對(duì)于氣象自動(dòng)站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有著重要的意義。自動(dòng)氣象站是專門用于氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、存貯、發(fā)送為一體的一套電子設(shè)備系統(tǒng)。主要功能有以下幾塊：氣象要素傳感器、主控器、太陽(yáng)能電池板、蓄電池、通訊模塊，現(xiàn)這些設(shè)備都安裝在放雞島野外空曠場(chǎng)地上，而且其測(cè)量風(fēng)向風(fēng)速的鐵塔有6m多高，這讓其遭受雷擊風(fēng)險(xiǎn)的概率都大大的增加。所以，一整套的雷電防護(hù)措施是必不可少的。
1.1 直擊雷防護(hù)
對(duì)于直擊雷的防護(hù)措施主要是通過采用避雷針、引下線，然后良好的接地裝置迅速而安全的把雷電流引入大地。針對(duì)自動(dòng)氣象站工作的環(huán)境與設(shè)備的特點(diǎn)，按照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）中的規(guī)定，確定自動(dòng)氣象觀測(cè)站屬于三類防雷構(gòu)造物。
1.1.1 避雷針保護(hù)
為防止直擊雷泄流過程中產(chǎn)生的高電位對(duì)自動(dòng)站設(shè)備的危害，該自動(dòng)站的避雷針采用獨(dú)立式鋼管避雷針設(shè)置，而由于該站處于海島上，其避雷針的固定及穩(wěn)定要求非常高。我們的做法是把避雷針的基礎(chǔ)挖深2m，避雷針的下端固定在基礎(chǔ)里，并利用三條Ф10的鋼絞線拉繩成120°角平均分布穩(wěn)定避雷針不被海風(fēng)吹倒。（如：圖1）
圖1
1.1.2 引下線
避雷針本身為鋼結(jié)構(gòu)，根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）中的規(guī)定，其本身即可作為引下線用。
1.1.3 接地裝置
該自動(dòng)站的儀器均精密度很高的電子設(shè)備，根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）中的規(guī)定，該接地網(wǎng)必須為4歐姆以下。接地裝置的選材必須為熱鍍鋅鋼材，這在維護(hù)方面可以節(jié)省次數(shù)及費(fèi)用。垂直接地體的選材為50mm×5mm，L=250mm的等邊鍍鋅三角鋼作為接地網(wǎng)主體。從實(shí)際工作中，從土壤的接面積推算，用角鋼優(yōu)于圓鋼：主要體現(xiàn)在當(dāng)遭受直擊雷，因圓鋼在雷電波的振動(dòng)中容易造成松動(dòng)，而角鋼與土壤接觸面積較大，能充分與土壤接觸，故在雷電波的振動(dòng)沖擊中不易松動(dòng)。為了雷電流泄放過程中產(chǎn)生高電位反擊，地溝
深度要在0.9m以上，然后在這個(gè)基礎(chǔ)上打下角鋼。而水平接地極的選材為40mm×4mm鍍鋅扁鋼將避雷針、風(fēng)塔及各個(gè)設(shè)備的基角焊接連通形成環(huán)狀接地網(wǎng)。作為降阻的手段可以換土、加降阻劑以及利用接地模塊作為垂直接地極的方法。
1.2 防雷電電磁感應(yīng)
《氣象信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖防護(hù)規(guī)范》和《氣象臺(tái)（站）防雷技術(shù)規(guī)范》是中國(guó)氣象局針對(duì)氣象工作環(huán)境和氣象儀器設(shè)備的特點(diǎn)，參照國(guó)家及國(guó)際上相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的。強(qiáng)調(diào)“等電位聯(lián)接”和“屏蔽”措施是氣象部門的防雷工程設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵。它能有效的防范雷電電磁脈沖對(duì)設(shè)備的災(zāi)難性威脅。
當(dāng)建筑物或者附近遭受雷擊時(shí)，由于強(qiáng)烈的雷電脈沖的感應(yīng)作用，使建筑物內(nèi)外的線路、設(shè)備感應(yīng)出危險(xiǎn)的過電壓，所以得采用屏蔽、防電涌防護(hù)措施來防御雷電電磁感應(yīng)。在所有進(jìn)入主控箱體的電纜線都采取帶有屏蔽線的電纜，且兩端進(jìn)行可靠接地。在太陽(yáng)能電源電路上加裝SPD，進(jìn)行限制過電壓保護(hù)。
1.3 防雷電高電位反擊
在整個(gè)自動(dòng)氣象站內(nèi)所有金屬導(dǎo)體、傳感器金屬外殼都進(jìn)行可靠接地，以防氣象傳感器因雷擊時(shí)有高電位反擊造成設(shè)備損壞。
2 結(jié)論
1）氣象自動(dòng)站的防雷保護(hù)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，需要各個(gè)方面綜合考慮，包括自動(dòng)氣象站選址時(shí)就得考察其土壤與場(chǎng)地環(huán)境等各個(gè)方面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境結(jié)合實(shí)際才能把自動(dòng)氣象站的防雷保護(hù)效果發(fā)揮最佳；
2）在自動(dòng)氣象站維護(hù)出現(xiàn)故障時(shí)，在某個(gè)傳感器或其他電子配件更換后整個(gè)自動(dòng)氣象站正常后除考慮自身元器件問題后也應(yīng)仔細(xì)認(rèn)真檢查該傳感器的接地端子是否可靠連接，以防雷電二次損壞設(shè)備；
3）雷電對(duì)于自動(dòng)氣象站電子設(shè)備的損壞是很嚴(yán)重的，故建議在雷雨季節(jié)到來之前，進(jìn)行自動(dòng)氣象站巡查的時(shí)候提前做好防雷設(shè)施的年檢工作，以確保自動(dòng)氣象站能可靠正常的運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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