氣象局觀測站防雷系統工程設計的論文
摘要：江西是全國雷擊災害最嚴重的省份之一，雷電災害防禦是全省防災減災的一項重要工作，也是防災減災的薄弱環節。文章從南昌市氣象局觀測站原防雷工程及存在的問題的實際出發，進行全面規劃、綜合防治，設計了該防雷方案，可以為其他氣象臺站防雷減災工程建設提供一點幫助。
關鍵詞：防雷系統；氣象觀測站；完善工程；雷電災害防禦；雷擊災害
1概述
南昌市氣象局觀測站始建於1950年，地處北緯28.6°、東經115.92°的市郊。現有三層的綜合觀測業務樓、十層的雷達樓及一些一層的附屬房，由於地勢比四周高，所以比較容易發生觀測儀器裝置被雷擊現象。隨著現代社會科技的進步，高科技的氣象觀測儀器裝置不斷更新，整合度也越來越高，雷擊觀測儀器裝置的現象每年都會發生幾次，雖然前期臺站也做了一些防雷工程和設施，但一直不是很理想，儀器裝置被雷擊的情況仍時有出現。為了進一步改善南昌市氣象局觀測站的業務執行環境，保障氣象觀測儀器裝置的安全可靠執行，南昌市氣象局計劃對觀測站防雷系統進行完善。
2現場勘測情況及存在的問題
我們經過測試、調查、詢問臺站工作人員，對南昌市氣象局觀測站整個防雷狀況有了較全面的瞭解。具體情況及存在問題如下：
2.1綜合觀測業務樓
2.1.1一樓電源線路暗敷引入，無地線。不能給機房用電裝置提供安全保護接地。UPS機房從牆縫處插入電源，插入處無安全保護接地。因前端市電輸入無安全保護接地，所以凡用UPS輸出電源的裝置同樣沒有安全保護接地。當裝置產生靜電或漏電時無法及時釋放，影響裝置的安全執行及人員安全；電話通訊線路從室外直接引入，輸入端有電話訊號防雷器，但防雷器未接地，線徑偏小、地線過長。當感應雷及雷電波沿著電話線路侵入時不能對侵入的過電壓進行有效的釋放，從而影響網路通訊裝置安全執行：值班室電腦的電源線及網路線輸入端未採取防感應雷及雷電波侵入措施。當感應雷及雷電波沿著這些線路侵入時不能對侵入的過電壓進行有效的釋放，從而影響網路通訊裝置的安全執行。電腦曾遭雷擊損壞；一樓所有裝置未做等電位聯接，靜電地板未接地，接地引入母線線徑偏小。當感應雷及雷電波侵入時不能迅速形成等電位，從而影響機房裝置的安全執行，不能迅速形成等電位而造成的電位差造成裝置擊穿損壞現象。2.1.2二樓電源線路暗敷引入，無地線。不能給用電裝置提供安全保護接地；新增的6kVA/UPS市電引入無處接，UPS輸出未敷設線路。市電牆縫插入處無安全保護接地。因前端市電輸入無安全保護接地，所有用電裝置都無安全保護接地。當裝置產生靜電或漏電時無法釋放，影響裝置的安全執行及人員安全；二樓電話通訊線路從室外引入，輸入端安裝了電話訊號防雷器。但保護電平偏高，地線連線太長，防護效果不良。當感應雷及雷波沿著電話線路侵入時不對侵入的過電壓進行有效釋放，從而影響網路通訊裝置的安全執行；二樓電源及網路線輸入端未採取防感應雷及雷電波侵入措施。當感應雷及雷電波沿著這些線路侵入時不能對侵入的過電壓進行有效釋放，從而影響網路通訊裝置的安全執行。電腦曾遭雷擊損壞；所有裝置未做等電位聯結，機櫃、電纜槽、靜電地板未接地，接地引入母線線徑偏小。當感應雷及雷電波侵入時不能迅速形成等電位，從而影響機房裝置的安全執行。不能迅速形成等電位而造成的電位差造成裝置擊穿損壞現象；值班室從室外氣象自動觀測站及雷電定位儀引入的訊號線路安裝了訊號防雷器。訊號防雷器選擇及安裝位置不恰當，防雷器地線與計算機外殼連線，而計算機外殼未能與安全保護地連通，又沒有等電位接地，所以當感應雷及雷電波沿著這些線路侵入時不能對侵入的過電壓進行有效的釋放，從而使機房電腦裝置及串列埠隔離器易遭雷擊損壞。2.1.3三樓機房光端機通訊線從室外氣象臺一樓用光纜引入，輸出端與集線器裝置聯連線。光端機電源埠、集線器的電源、訊號埠未採取防感應雷及雷電波侵入措施。當感應雷及雷電波沿著這些線路侵入時不能對侵入的過電壓進行有效的釋放，從而影響機房裝置的安全執行。機房電源線路暗敷引入，無地線，不能給機房用電裝置提供安全保護接地。2.1.4綜合觀測業務樓電源系統已在2011年進行了一次整理，有防感應雷及雷電波侵入措施。但總配電櫃的市電電源從室外架空引入，應選擇10/350us波形的防電湧保護器。現完善的是8/20us波形的防電湧保護器；業務樓有接地網，接地電阻6歐姆左右（要求小於4歐姆），機房沒有等電位接地匯流銅條；未做等電位連線措施；大樓電源線路從配電室的總配電櫃引入，在大樓背面牆上位置分支，未設定斷路器，存在安全隱患。2.1.5一樓、二樓、三樓機房有部分從室外引入室內的電纜直接從窗戶引入，存在防雨、防鼠安全隱患，並且影響機房美觀。大樓房頂避雷針使用時間較長，表面已輕微腐蝕，存在安全隱患。
2.2室外氣象觀測場
氣象觀測場位於觀測業務樓東面，內有兩套自動氣象觀測站，其風塔避雷針直接安裝在風塔上。不符合《氣象臺（站）防雷技術防範》（QX4-2000）要求，存在安全隱患。後面那套的風塔自帶避雷針，避雷針引下線為BVR16mm2銅芯線，線徑偏小，存在安全隱患；氣象自動觀測站的各種觀測儀器裝置的金屬外殼已接地，但由於有些接地使用時間較長，連線點腐蝕嚴重，接地電阻很大，存在安全隱患。觀測儀器裝置前端的各種採集通訊線路及電源線路輸入端未採取防感應雷及雷電波侵入措施。當感應雷及雷電波沿著這些線路侵入時不能對侵入的過電壓進行有效的釋放，從而影響採集器裝置的安全執行。資料採集器、雷電定位儀至機房的通訊線路沒有全程遮蔽至機房，不能起到良好的遮蔽作用，從而響通訊的安全執行。室外L波段測風雷達在觀測場的西邊，處於避雷針保護覆蓋範圍以內，接地電阻良好。
2.3雷達樓
十層的雷達樓位於觀測場正南80m左右，一樓光纜光端機通訊線從室外用光纜引入，輸出端與集線器裝置聯連線。光端機電源埠、集線器的電源、訊號埠未採取防感應雷及雷電波侵入措施。當感應雷及雷電波沿著這些線路侵入時不能對侵入的過電壓進行有效的釋放，從而影響裝置的安全執行。整棟大樓有良好的地線。九樓雷達機房光端機通訊線從一樓用光纜引入，輸出端與路由器裝置連線。光端機電源埠、路由器的電源、訊號埠未採取防感應雷及雷電波侵入措施。當感應雷及雷電波沿著這些線路侵入時不能對侵入的過電壓進行有效釋放，從而影響機房裝置的安全執行。
3方案設計依據和準則
《建築物防雷設計規範》（GB5005794/2010）《建築物電子資訊系統防雷技術規範》（GB50343-2004）《新一代天氣雷達站防雷技術規範》（QX2-2000）《氣象資訊系統雷擊電磁脈衝防護規範》（QX3-2000）《氣象臺（站）防雷技術防範》（QX4-2000）
4防雷工程建設總體設計
本防雷工程的設計在既有的防雷裝置基礎上進行完善，在不影響整體效果的前提下能利用既有防雷裝置的儘量利用。具體設計方案如下：
4.1綜合觀測業務
4.1.1在大樓總配電櫃輸出端，安裝WLF-DBJ-50-385-3+1（10/350us）型電源電湧保護器以更換既有的（8/20us）型電源電湧保護器。對從室外電力線路侵入的感應雷及雷電波進行B級過電壓防護。4.1.2在大樓背面牆上新設一隻分配電箱，以減少安全用電隱患。分配電箱總斷路器的輸出端再安裝從總配電櫃換下的（8/20us）型電源電湧保護器。對從室外電力線路侵入的感應雷及雷電波進行C級過壓防護。4.1.3在一樓機房UPS電源前端設定WLF-DBl-20-385/1+1型及WLF-DBl-10-385/12電湧保護器，WLF-DB120-385/1+1型電湧保護器與WLF-DBl-10-385/12電湧保護器中間串接30A濾波器。對從電源線路侵入的感應雷及雷電波進行D級過電壓防護。二樓機房UPS電源前端：設定WLF-DBl-20-385/3+1型電湧保護器，對從電源線路侵入的感應雷及雷電波進行D級過電壓防護。4.1.4在一、二、三樓網路通訊線路輸入端設定WLF.FL909EN.5-12-JRJ45型的網路訊號電湧保護器，對從網路線路侵入的感應雷及雷電波進行防護；大樓全部電腦裝置的電源線路輸入處安裝WLF-DBTl-10/2+1型電湧保護器，對從這些線路上侵入的感應雷及雷電波進行防護。大樓的.機房增加引入一條不小於25mm2的接地母線，增加接地匯流銅條。把機房靜電地板、金屬外殼、電纜槽道做等電位接地聯結處理。4.1.5在二樓的室外氣象自動觀測站通訊線路輸入處安裝WLF.FL90981-5-24-RS232資料訊號型多功能電湧保護器，對資料訊號線路上侵入的感應雷及雷電波進行防護；二樓機房設一隻配電箱，用YJV4+l0電力電纜從總配電櫃處引入市電。在配電箱市電總斷路器輸出端設定WLF-DB140-385/3+1型的防電湧保護器。6kVA/UPS從配電箱接市電，UPS總輸出（220V）電源進配電箱50A兩路雙電源斷路器，當發生UPS故障維修時手動切換。雙電源輸出處設三路斷路器及WLF-DB120385/1+1型的防電湧保護器，三路斷路器分別對一、二、三樓的UPS電進行控制。三路UPS電分別敷設至一、二、三樓機房。4.1.6在三樓機房設定等電位接地迴流排，在光端機裝置的電源線路及網路通訊線路的輸出處安裝WLF-DBTl-10-RJ45型多功能電湧保護器及WLF-FL909C1-5-12.RJ458L型電湧保護器，對從這些線路上侵入的感應雷及雷電波進行防護。在三樓大氣監測儀前端電源線路及網路通訊線路的輸出口安裝WLF-DBTl-10/2+1型及WLF-FL909EN-512-RJ45電湧保護器，對從這些線路上侵入的感應雷及雷電波進行防護，並做好等電位聯結接地。4.1.7統一整治大樓內凌亂的線路，把窗戶引入的線路改為從牆上開孔引入機房，並做好防水、防鼠及防火處理，把機房多餘及沒用的線路清除掉，以改善機房的整潔度；監控系統的所有裝置目前都已損壞，建議重新安裝監控系統，把舊的線路拆除，並做好防感應雷及雷電波侵入措施。
4.2室外自動氣象觀測站
在室外自動氣象觀測站資料採集器前端的各種採集通訊資料線路輸入口安裝WLF-FL909815-*-*資料訊號型多功能電湧保護器，對資料訊號線路上侵入的感應雷及雷電波進行防護。在觀測站資料採集器前端的電源線路輸入端設定WLF-DBS16-10/2+1型電湧保護器，對電源線路上侵入的感應雷及雷電波進行防護。觀測站內對裝置接地不達標的進行整改，並做好防腐蝕處理。拆除存在安全隱患的室外觀測場南面的舊避雷針，安裝新的獨管式避雷針。
4.3雷達樓
4.3.1在一樓光端機電源線路輸入端及網路線輸出端設定WLF.DBTl-IO-RJ45型多功能電湧保護器，對從這些線路上侵入的感應雷及雷電波進行防護。4.3.2在九樓機房內光端機電源線路輸入端及網路線輸出端設定WLF-DBTl-IO-RJ45型多功能電湧保護器，對從這些線路上侵入的感應雷及雷電波進行防護。在裝置的通訊介面輸入端（曾遭雷擊）設定WLF-FL909EN.5-12。RJ45型資料訊號電湧保護器，對從資料訊號線路上侵入的應雷及雷電波進行防護。
作者:吳驍 單位:南昌縣氣象局
參考文獻
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