關于自動氣象站雷災調查與成因分析

　　因為地上氣象觀測場對環境條件的要求，許多主動氣象臺站坐落戶外、空闊地帶，隨之帶來的是氣象站建筑物遭受雷擊的可能性添加[1]。

　　2013年5月22日-23日，受冷空氣和西南暖濕氣流的一同影響，山西省臨汾市大規模呈現了中到大雨，局部暴雨的氣候進程，并伴有短時強雷電、勁風和冰雹。

　　其間，襄汾縣主動氣象站的觀測場風向桿遭到一次雷電閃擊，并形成主動站數臺設備損壞。事后市防雷技術人員對雷擊現場進行了災情查詢，并結合實踐觀測材料對災禍成因進行了歸納剖析[2,3]。

　　1 氣候布景與觀測剖析

　　1.1 氣候布景

　　受冷空氣和西南暖濕氣流的一同影響，臨汾市所轄區域均呈現了較為強烈的降水進程，2013年05月22日08時至2013年05月23日08時的降水量超越50mm的站有12個，降水時段主要會集在17時-24時，進程均勻降水量為35.5mm。本次受災的主動氣象站降水量為42.8mm，雷暴自18時10分起，繼續到20點今后。

　　1.2 多普勒雷達回涉及衛星云圖剖析

　　當雷達回波值在45dBz或以上時，呈現暴雨、冰雹、勁風等強對流氣候的可能性較大。從其時的雷達回波圖看，強回波區域規模較大，由臨汾西部區域逐漸移動到南部區域。其時云圖上β中標準特征顯著，對流云團要在低渦切變線西側構成，跟著低渦切變線東北移，對流云團迅速發展東移，是暴雨及閃電等強對流氣候構成的直接影響系統。

　　2 現場勘測與成因剖析

　　2.1 現場勘測狀況

　　據觀測員講述，該站5月22日17點開端降水，19點31分觀測員目睹到一次強閃電擊中觀測場風向桿，隨即呈現主動站主機關機。隨機將事故報告市局。

　　經查看，觀測場的風向風速傳感器、雨量采集器、數據轉接盒，測報值勤室內的數據采集器、主動站電腦主機、打印機被雷擊擊壞。風向桿接閃針頂端可見被電擊燒蝕的痕跡,數據轉接盒及電腦主機的電路板均有大片燒焦的痕跡。

　　現場勘測發現，該主動站建于城郊空闊地帶，四周開闊平整。觀測場周圍均為麥田，無任何建筑物，高約8米的辦公樓坐落觀測場西側，距觀測場20米左右。觀測場地上較周邊農田高出10余米，較辦公樓地上高出4米左右。明顯觀測場和辦公樓距屬于孤立建筑物，很易遭受雷擊。

　　風向桿坐落觀測場內部，為鋼管材料制作，高10米，其頂部裝設有高出桿體頂端約1米的接閃短針，接閃針的引下線及風向風速傳感器數據線一同經風向桿的鋼管內部引下，引下線為φ10mm 2BVR銅線，引下線裝置長度較長，風向桿未接地。

　　數據線無屏蔽辦法，與接閃針引下線沒有安全間隔。數據線經地下電纜溝、觀測場數據轉接盒、引進辦公樓測報值勤室的數據采集器，數據采集器與主動站計算機、打印機等設備相銜接。

　　數據線兩頭未裝置電涌維護器，電纜溝中所有數據線、電纜均無屏蔽辦法。值勤室所有電氣設備均未做等電位銜接。

　　辦公樓供電電源經架空線路進入一樓總配電箱，此處裝置有一個電涌維護器(大繼續工作電壓Uc=385V，標稱放電電流In=40kA(8/20μs)，電壓維護水平Up≤2.4kV)，值勤室內未對電源線路進行多防過電壓維護。

　　接地電阻的丈量，經實測，接閃器引下線接地電阻1.2Ω，風向桿本體接地電阻300Ω，外轉接線盒接地電阻1.4Ω，辦公樓接閃帶接地電阻2.4Ω，電涌維護器接地電阻2.0Ω，值勤室內電源維護接地電阻2.0Ω。

　　經過剖析，結合對現場勘測、地理環境因素、氣象材料記錄等狀況，防雷辦法不合理是形本錢次雷擊災禍的主要原因，表現在：

　　金屬風向桿未裝置接地裝置，失去了對鋼管內部線路的屏蔽效果;

　　風向桿接閃針引下線與信號線均敷設在風向桿內部，間隔很近，雷電流經過接閃針及其引下線泄入大地時，因為閃電感應的效果，流經引下線的雷電流的迅速變化在其周圍會產生強壯的瞬變電磁場，使得接近的數據線上感應出很高的瞬態過電壓和過電流;

　　數據線在電纜溝中沒有任何屏蔽辦法，數據線兩頭也沒有裝置過電壓維護裝置，因而該瞬態波即經過數據線路竄入下線路，致使與此線路銜接的后設備損壞。

　　3 防雷設備整改建議

　　(1)接閃針的引下線宜敷設在風向桿外部并接地，風向桿應裝置接地裝置。這樣因為鋼管的屏蔽效果，可使風向風速數據線得到必定的屏蔽維護，防止閃電感應對數據線的影響。

　　(2)觀測場到值勤室之間的數據電纜均應做穿鋼管或穿金屬線槽，并在兩頭牢靠接地。

　　(3)在各個傳感器的線路兩頭裝置類型匹配、性能牢靠的信號用過電壓維護器。

　　(4)完善配電線路的防閃電感應辦法，嚴厲按照第二類防雷建筑物的防雷要求裝置多過電壓維護裝置，并注意電涌維護器在能量上的合作，做好值勤室內的電氣設備的等電位銜接。

　　4 定論

　　由此可見，坐落空闊、戶外的主動氣象站，年估計雷擊次數較高，遭受雷擊的概率較大，裝置合理完善的防雷裝置是防止遭受雷擊災禍的重要辦法。要應按照《建筑物防雷設計規范》要求斷定建筑物防雷類別，再挑選恰當的防雷設計方案，做好觀測場及值勤室內儀器的等電位銜接及接地、合理布線、線纜屏蔽，挑選能量匹配的浪涌維護器。

　　本次雷電災禍是因為觀測場風向桿防雷辦法不妥罷了引起的。在實踐設備裝置中，許多主動氣象站觀測場出于本錢節約的考慮，風向桿防雷辦法都選用相似做法，此文可以對預防此類事情發作起到學習效果。

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