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【摘 要】2020年4月1日,我国地面气象观测全面自动化,标志气象现代化时代的到来,毫不夸张的说是我国气象史上“里程碑”,在地面观测系统自动化运行中,确保整个系统安全运行是重中之重,而雷电危害是观测设备(仪器)的一大杀手,本文通过在安装多要素区域站时的工作实践,总结一些雷电防护施工要点,抛砖引玉,仅供同行参考。
【关键词】多要素;气象观测;自动化;设备;雷电防护
1.多要素区域气象站雷电防护基本情况
区域气象站是指在某一地区根据需要,建设的能够自动探测多个要素,无需人工干预,即可自动生成报文,定时向中心站传输探测数据的气象站,是弥补空间区域上气象探测数据空白的重要手段。自动气象站由气象传感器、微电脑气象数据采集仪、电源系统、防辐射通风罩、全天候防护箱和气象观测支架、通讯模块等部分构成。温湿度、风速风向等传感器为室外气象专用传感器,具有高精度高可靠性的特点。
自动气象站用于对风速、风向、雨量、空气温度、空气湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度、蒸发量、大气压力等十几个气象要素进行全天候现场监测。可以通过专业配套的数据采集通讯线与计算机进行连接,将数据传输到气象计算机气象数据库中,用于统计分析和处理,整个系统是一套弱电信息系统,每台设备都是一个精密的电子产品,由此可知,雷电对系统运行安全构成一大威胁!
2.区域气象站雷电防护要点
直击雷防护、防雷接地、等电位联结是自动站防雷的三大要点,结合实际施工的6要素自动站(6mX10m场地)予以分析。
2.1直击雷防护措施
多要素站无拉线风杆是整个自动站最高设备,也是直击雷防护装置,首先要对接闪针保护范围进行计算:
由图4可知:C点为接闪针保护的最远点,高度为围栏高度1.5m
由图1可知:AB=7.5m BC=4.2m 由勾股定理计算AC=8.6m,即接闪针保护半径。
图3按滚球法,避雷针在hx高度的保护半径按下列计算式确定:
式中 rx:避雷针在hx高度的保护半径;
hr :滚球半径;
hx:被保护物的高度
已知:
接闪针h=11Mm;
滚球半径hr=60m;
被保护物的高度hx=1.5m
结论:观测场在接闪针保护范围之内
2.2共用接地系统(图2所示)
(1)沿场地规划线开挖深度60cm基沟;
(2)将人工垂直接地体(50mmX50mmX5mm镀锌角钢)按示意图位置垂直打入沟底,用水平接地体(40mmX4m镀锌扁钢)将垂直接地体连接,构成闭合环形网格,并且在6个垂直接地体使扁钢露出地面100mm,预留围栏接地端子;
(3)无拉线风杆底座内角钢预埋件在底座底部就近与接地系统用20X4的扁钢进行连接,接地钢钎用20X4扁钢与接地系统进行连接;
(4)主采集箱、翻斗雨量传感器等设备浇筑底座时,底座内的三个固定螺栓用20X4扁钢与接地系统进行连接;
(5)检查各个焊点是否可靠并进行防腐、防锈处理,根据现场土壤情况,工频接地电阻尽量不大于4欧姆,达不到采取相应降阻措施,如果山区等特殊场地,工频电阻值不用太过于纠结,只要做好接地系统和等电位连接,就可以了,回填土方,接地系统完成。
2.3局部等电位联结
等电位联结与接地是两种保证电气安全的理论和措施,用直径10平方毫米多股铜线将站内的风杆、主采集箱、雨量传感器等设备(仪器)金属部件连接,形成局部等电位连接网格,可以有效地降低回路电阻,使系统更安全。
3.结论
多要素区域气象站大多安装在空旷的地方,站内电子设备居多,施工时要严格按照相关技术规范进行,特别要做好防雷等电位的连接,做的安全可靠,保障气象站全天候运行正常。
参考文献
[1]河南省多要素气象观测站安装示意图及说明.河南省气象局观测与网络处,2017年5月
[2]GB50057—2010 建筑物防雷设计规范[S]
[3]QX4—2000 气象台(站)防雷技术规范[S]
作者簡介:郑同胜(1966.4-),男,汉族,河南焦作人,气象工程师,研究方向为雷电防护和人工影响天气。
温县气象局 河南焦作 454850
【关键词】多要素;气象观测;自动化;设备;雷电防护
1.多要素区域气象站雷电防护基本情况
区域气象站是指在某一地区根据需要,建设的能够自动探测多个要素,无需人工干预,即可自动生成报文,定时向中心站传输探测数据的气象站,是弥补空间区域上气象探测数据空白的重要手段。自动气象站由气象传感器、微电脑气象数据采集仪、电源系统、防辐射通风罩、全天候防护箱和气象观测支架、通讯模块等部分构成。温湿度、风速风向等传感器为室外气象专用传感器,具有高精度高可靠性的特点。
自动气象站用于对风速、风向、雨量、空气温度、空气湿度、光照强度、土壤温度、土壤湿度、蒸发量、大气压力等十几个气象要素进行全天候现场监测。可以通过专业配套的数据采集通讯线与计算机进行连接,将数据传输到气象计算机气象数据库中,用于统计分析和处理,整个系统是一套弱电信息系统,每台设备都是一个精密的电子产品,由此可知,雷电对系统运行安全构成一大威胁!
2.区域气象站雷电防护要点
直击雷防护、防雷接地、等电位联结是自动站防雷的三大要点,结合实际施工的6要素自动站(6mX10m场地)予以分析。
2.1直击雷防护措施
多要素站无拉线风杆是整个自动站最高设备,也是直击雷防护装置,首先要对接闪针保护范围进行计算:
由图4可知:C点为接闪针保护的最远点,高度为围栏高度1.5m
由图1可知:AB=7.5m BC=4.2m 由勾股定理计算AC=8.6m,即接闪针保护半径。
图3按滚球法,避雷针在hx高度的保护半径按下列计算式确定:
式中 rx:避雷针在hx高度的保护半径;
hr :滚球半径;
hx:被保护物的高度
已知:
接闪针h=11Mm;
滚球半径hr=60m;
被保护物的高度hx=1.5m
结论:观测场在接闪针保护范围之内
2.2共用接地系统(图2所示)
(1)沿场地规划线开挖深度60cm基沟;
(2)将人工垂直接地体(50mmX50mmX5mm镀锌角钢)按示意图位置垂直打入沟底,用水平接地体(40mmX4m镀锌扁钢)将垂直接地体连接,构成闭合环形网格,并且在6个垂直接地体使扁钢露出地面100mm,预留围栏接地端子;
(3)无拉线风杆底座内角钢预埋件在底座底部就近与接地系统用20X4的扁钢进行连接,接地钢钎用20X4扁钢与接地系统进行连接;
(4)主采集箱、翻斗雨量传感器等设备浇筑底座时,底座内的三个固定螺栓用20X4扁钢与接地系统进行连接;
(5)检查各个焊点是否可靠并进行防腐、防锈处理,根据现场土壤情况,工频接地电阻尽量不大于4欧姆,达不到采取相应降阻措施,如果山区等特殊场地,工频电阻值不用太过于纠结,只要做好接地系统和等电位连接,就可以了,回填土方,接地系统完成。
2.3局部等电位联结
等电位联结与接地是两种保证电气安全的理论和措施,用直径10平方毫米多股铜线将站内的风杆、主采集箱、雨量传感器等设备(仪器)金属部件连接,形成局部等电位连接网格,可以有效地降低回路电阻,使系统更安全。
3.结论
多要素区域气象站大多安装在空旷的地方,站内电子设备居多,施工时要严格按照相关技术规范进行,特别要做好防雷等电位的连接,做的安全可靠,保障气象站全天候运行正常。
参考文献
[1]河南省多要素气象观测站安装示意图及说明.河南省气象局观测与网络处,2017年5月
[2]GB50057—2010 建筑物防雷设计规范[S]
[3]QX4—2000 气象台(站)防雷技术规范[S]
作者簡介:郑同胜(1966.4-),男,汉族,河南焦作人,气象工程师,研究方向为雷电防护和人工影响天气。
温县气象局 河南焦作 454850