廣東省清遠(yuǎn)市氣象站綜合防雷方案

1、廣東省清遠(yuǎn)市氣象站綜合防雷方案作者：紀(jì)星 鄒新 劉鵬程來源：科技創(chuàng)新導(dǎo)報2011年第15期摘 要:由于雷電出現(xiàn)的隨機(jī)性和破壞性,因此雷電給氣象站的正常觀測帶來巨大的影響,本文就廣東省清遠(yuǎn)氣象觀測站的實際情況為例,提出該氣象站、自動測風(fēng)儀綜合防雷設(shè)計思想和方案,提高對雷災(zāi)防御的綜合能力,減小雷電對氣象觀測站的影響和損失。 關(guān)鍵詞:雷電氣象站綜合設(shè)計方案 中圖分類號:P415.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)05(c)-0131-01 1 前言 廣東省清遠(yuǎn)氣象站位于半環(huán)北路獨立山頭上。地處空曠且附近沒有更高的建筑物,站內(nèi)有大量的觀測儀器設(shè)備,計算機(jī)設(shè)備,該站的設(shè)備經(jīng)常受

2、到雷電的破壞。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶值馁Y料顯示,平均雷暴日為九十天,屬強(qiáng)雷區(qū)。雷電是發(fā)生在大氣中的一種自然災(zāi)害,雷電防護(hù)是人類改造自然、征服自然的一門學(xué)科。由于雷電出現(xiàn)的隨機(jī)性和危險性,人們對它的理解和防護(hù)還不夠,因此雷電給生命和財產(chǎn)帶來巨大的損失。特別當(dāng)人類社會進(jìn)入電子信息時代后,雷災(zāi)出現(xiàn)的特點與以往有極大的不同,雷電災(zāi)害對各種類型建筑均有不同的后果。 2 清遠(yuǎn)氣象站雷電入侵分析 首先,從防雷的角度來看,只要是大地上的建筑物(包括大地表面)、突出物(清遠(yuǎn)氣象站等在山頂上)都有遭受雷擊的可能性,極容易成為雷擊的主要目標(biāo)。如果在附近工作、活動時,當(dāng)有雷電發(fā)生并擊中建筑物、設(shè)備,通常會產(chǎn)生光能(閃電)、聲

3、能(雷聲)、熱能(雷擊擊中導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱效應(yīng))和電磁感應(yīng)等現(xiàn)象(雷擊時產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖),容易對建筑物和人造成損害,這我們習(xí)慣把這種雷擊叫直擊雷。 其次,對周圍設(shè)備影響最大的是電磁脈沖引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。建(構(gòu))筑物一旦遭受雷擊,伴隨著雷擊產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖能使數(shù)公里范圍內(nèi)的金屬物體處在過電壓的危險之中。同時,大約50%的雷電流將沿著建(構(gòu))筑物頂部避雷針引下線通路直接泄放入地,剩余50%的雷電流則會沿著與建(構(gòu))筑物相關(guān)聯(lián)的各種服務(wù)性管線入侵。頻率成分非常復(fù)雜的雷電流快速通過引下線時會在周圍感應(yīng)出極強(qiáng)的電磁場。 3 清遠(yuǎn)氣象站綜合防雷設(shè)計方案 3.1 直擊雷解決方法 3.1.1 防雷等級劃

4、分 清遠(yuǎn)市年平均雷暴日多達(dá)90多天,屬于強(qiáng)雷區(qū)。清遠(yuǎn)市氣象站屬于國家基本站。根據(jù)自動氣象站場室防雷技術(shù)規(guī)范(QX30-2004)第6.1、6.2條:地處平均雷暴日大于30d/a(d/a:天/年)的國家基本站或者地處平均雷暴日大于80d/a的一般氣象站,其防雷等級應(yīng)劃分為一級。 3.1.2 直擊雷防護(hù)設(shè)計方案 觀測場內(nèi)設(shè)置有風(fēng)標(biāo)塔兩座,本著技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的原則,同時參考規(guī)范的要求,采用在風(fēng)標(biāo)塔上設(shè)置避雷針的方法進(jìn)行直擊雷防護(hù)。 在風(fēng)標(biāo)塔的頂部水平距離0.5m的位置設(shè)置避雷針,避雷針通過絕緣桿固定于風(fēng)標(biāo)塔上;避雷針采用直徑20mm的不銹鋼,長度為2m。避雷針總體高度為13m。避雷針引下線采用90平方

5、毫米的多芯屏蔽電纜沿風(fēng)標(biāo)塔引下;在風(fēng)標(biāo)塔下面設(shè)置小型地網(wǎng)一組,并與觀測場地網(wǎng)連接起來。材料選用55050熱鍍鋅角鐵和440熱鍍鋅扁鋼。角鐵長度視具體施工難度定,選用1.52.5m。 3.2 接地與屏蔽 3.2.1 接地 辦公樓的電源防雷器接地,與配電箱的地線相連即可。機(jī)房內(nèi)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)防雷器接地,可在防靜電地板下面安裝一個等電位連接箱,通過連接箱將網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接地線和防雷接地線連接,型號是REP-GND,數(shù)量1。 觀測場接地:觀測場均設(shè)置有地網(wǎng)系統(tǒng),風(fēng)速、風(fēng)向儀前端避雷器的接地與金屬塔可靠電氣連通,其它各處避雷器與地網(wǎng)可靠連通。 3.2.2 屏蔽 將自動氣象站、自動測風(fēng)儀所有的信號線路均套金屬管(

6、鍍鋅金屬槽)埋地敷設(shè)。觀測場采集器至機(jī)房的信號總線路兩端應(yīng)與各自的地網(wǎng)可靠連通,進(jìn)行等電位連接。將設(shè)備的金屬外殼、信號線路的金屬屏蔽層均進(jìn)行接地處理。 3.3 電源線路感應(yīng)雷防護(hù)設(shè)計方案 為了達(dá)到更好的保護(hù)效果,電源線路的過電壓保護(hù)采用四級保護(hù),在總配電箱、樓層配電箱、機(jī)房的UPS配電箱以及敏感設(shè)備前端分別加裝合適的SPD。 3.3.1 總配電箱 在總配電房電箱安裝一個通流量100KA的電源一級防雷器,見圖4,型號是REP-XEL385B25,產(chǎn)品特點雷電沖擊電流Iimp(10/350s)為25kA,In:100kA(8/20),限制電壓Up3kV(In),雷電通流量大,適合強(qiáng)雷暴區(qū)環(huán)境惡劣的

7、地方作為電源第一級防護(hù)使用。數(shù)量:1套。 3.3.2 樓層配電箱 在一樓、二樓和三樓樓層配電箱安裝三相電源防雷模塊,型號是REP-D386。作為電源的第二級防雷。產(chǎn)品特點:內(nèi)置熔斷器,并聯(lián)安裝,通流容量20kA(8/20),響應(yīng)時間25ns,限制電壓Up2kV。數(shù)量:3套。 3.3.3 UPS配電箱 在一樓機(jī)房的UPS配電箱安裝單相電源防雷模塊,型號是REP-D316,作為電源的第三級防雷。產(chǎn)品特點:內(nèi)置熔斷器,并聯(lián)安裝,通流容量20kA(8/20),響應(yīng)時間25ns,限制電壓Up1.5kV。數(shù)量:1套。 3.3.4 交換機(jī)前端 機(jī)房網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的電源前端安裝防雷插座,型號:REP-D220CK

8、,作為電腦電源的精細(xì)防護(hù)。產(chǎn)品特點:單相插座,串聯(lián)安裝,通流容量10KA(8/20),響應(yīng)時間25ns,限制電壓Up1kV。數(shù)量:1套。 3.3.5 自動氣象站前端 自動氣象站的電源前端安裝防雷插座,型號:REP-D220CK,作為自動氣象站電源的精細(xì)防護(hù)。產(chǎn)品特點:單相插座,串聯(lián)安裝,通流容量10kA(8/20),響應(yīng)時間25ns,限制電壓Up1kV。數(shù)量:1套。 4 總結(jié) 清遠(yuǎn)氣象站的防雷工程是一個系統(tǒng)工程,各種防雷措施必須合理運用,綜合考慮,精心施工,經(jīng)過兩年的考驗取得明顯的好效果。因此,防雷工程應(yīng)在氣象觀測站的設(shè)計時就要充分考慮。否則,在臺站完成后,甚至發(fā)生雷擊事故后再考慮防雷的問題,這樣不但會造成防雷工程的費用增大,而且受條件限制,防雷設(shè)施難以達(dá)到理想的效果。 參考文獻(xiàn) 1 IEC61312雷電電磁脈沖的防護(hù). 2