引言
雷电是出现于大气层中的一类电、光、声的自然放电现象,该类自然现象主要产生于雷雨云内部和雷雨云之间,亦或者产生雷雨云与大地之间。雷电具备能量大、冲击波强、磁场强大等特点,雷电一般会在特别短的时间内给建筑物、电子设备造成破坏,从而带来非常大的经济损失。近年来,伴随着社会的不断发展,科技的创新发展,各类电子设备在社会各个领域应用越来越广泛。对于气象领域而言,气象部门气象信息系统布设了许多电子仪器设备,例如计算机、观测仪器、通讯设备、监控设备等,这些电子仪器设备工作电压非常低,并且敏感性很强,特别容易造成雷击事件。因此,气象信息系统雷电防护特别重要,气象部门应高度重视气象信息系统雷电防护中的常见问题,并积极探索有效的解决对策,以促使气象信息系统可以始终安全、平稳运行。
1雷电入侵途径
1.1直击雷
直击雷是雷云与建(构)筑物、避雷装置以及其它物体之间形成的强烈的放电现象,雷电的高脉冲电压波会导致设备的绝缘受到破坏;冲击电流的电动势会造成被击中的物体发生爆炸问题。冲击电流导致温度增加,从而仪器设备带来不同程度的损坏。
1.2雷电感应
雷电感应主要涉及到雷电电磁感应、静电感应。雷电的电磁感应主要是由雷电流的急剧变化造成的,在周围空间中产生瞬态的强电磁场,进而在附近的导体上感应出非常高的电动势,从而造成起火、爆炸、电击亦或者别的危害。雷电静电感应表示的当带电的积云与地面非常接近的时候,雷电促使仪器感应出与附近金属导体上的空气电荷同样极性的电荷,从而在金属导体、雷云和金属之间产生高静电导体本身的电压,从而出现雷击事故。
2气象信息系统雷电防护常见问题
2.1雷电防护信息化技术水平较低
我国气象台站信息系统建设相对于国外一些发达国家而言起步较晚,在初期建设的时候并未充分思量到雷电防护设计、规划这个方面的问题,这导致部分气象信息系统因为雷电防护措施不到位。此外,还有一些气象站虽然采取了不少雷电防护措施,然而避雷方法仍旧非常落后,需要依赖于以往的接闪杆加以保护,而没有先进的雷电保护方法,这没有办法较好地满足现代化气象信息系统发展需求,特别容易出现雷击事故[1]。再者,有些台站气象防雷装置也逐渐老化,防雷性能下降。假如防雷装置维护不到位,那么可能会导致避雷装置失效,从而导致气象信息系统因雷击而受损。
2.2雷电防护系统建设不够规范
现阶段,我国的气象信息系统通常涉及到两种雷电防护措施。其一是布设接闪装置或者利用风杆作接闪杆;其二是布设SPD。但是,根据我国气象部门防雷情况统计发现,大多数雷击事故是因为气象信息系统的雷电防护建设规范造成的。例如,气象测站站没有安装SPD,亦或者SPD安装工艺与标准要求不相符;这些雷电防护工程建设方面的问题都会或多或少给气象信息系统带来雷电危害,进而导致气象站仪器设备遭受雷击。
2.3其他问题
结合我国现阶段的气象观测有关规定要求,气象观测设备一般可以在一定范围内有效地探测气候。在气象测站设备的安装中,需要确保安装区域的地形平坦且不受障碍物遮挡。假如在气象观测区域内有一些特别高大的树木、高层建筑物,那么势必会影响到气象观测的可靠性;与此同时,这还会使得雷击的可能性有所增加。此外,在气象测站建立的过程中,有效地区会遭遇一些条件的限制,气象站雷电防护能力非常薄弱,这也会影响到气象信息系统的稳定运行[2]。
3气象信息系统雷电防护常见问题解决对策
3.1增强弱电流系统的雷电防护能力
随着我国信息化水平的不断提升,弱电系统的安全保护体系、自动控制系统的发展越来越迅猛。首先弱电系统作为一个集成系统,而且弱电系统与众多系统设备保持连接,所以提升气象信息系统的弱电系统的雷电防护能力迫在眉睫。然后就有了利用弱电系统的防雷安全保护系统以及自动控制系统,并且开发了电力自动检测报警系统、室外雷电检测系统。假如气象台站出现雷暴天气,那么检测系统会自动通知系统管理人员。假如出现雷击事故,那么可在较短时间内选择可靠的解决措施,从而保障气象信息系统安全性与可靠性。
3.2提升SPD智能配电系统的保护能力
针对气象信息系统来说,连接各个设备的线路都属于金属管。假如系统设备被雷电袭击,势必会对气象测站电子设备带来不同程度的损坏。为避免气象信息系统遭受雷击,需要逐渐完善SPD的性能。加强SPD智能配电系统监测各条线路的异常电流,假如气象信息系统遭受雷击,能够在较短时间内将和各个系统设备的线路断开,从而切实保护气象信息系统的可靠性。在气象信息系统的各条主线上都应布设SPD设备,且选择与设备相匹配的SPD型号,实现限压和多级SPD能量配合。一旦发现系统线路的电流过大,则SPD会马上启动,将所产生的瞬态过电压限制在一定范围内或分泄电涌电流,最大程度地保护系统设备免遭雷击危害。此外,在选择SPD设备的时候,需仔细对所购买装置的耐压性进行检测,应使用符合国家规范要求的SPD装置,且根据系统的具体使用需求加以布设,尽可能使SPD智能配电系统起到理想的雷电防护效果 [3]。
3.3通过增加天线的布设来提升雷电防护水平
由于部分气象台站气象信息系统在起初设计建设的时候并没有雷电防护措施,所以要大刀阔斧的改造并不现实。因此,可以通过高处设置天线的方式进行雷电防护。设置天线是为了更好的保护气象信息系统的安全。假如要增加天线的雷电防护范围,那么需要在天线的上端增加1根避雷针,以提升天线的引雷成效。再者,应科学合理地布设天线导线,以避免因为安装问题而导致气象信息系统设备受到损坏。
3.4加强传输网的雷电防护工作
传输网络对于气象信息系统来说特别关键,一旦传输网络出现故障,则往往会导致气象信息系统出现崩溃,特别是在传输网络被雷击的时候,由于雷电的影响,传输网络势必会形成高频电磁脉冲,从而产生特别大的影响。若其雷电恰好击中,会使得气象信息系统设备产生雷电强电压,从而损坏系统设备,影响气象业务的顺利开展。因而,气象台站应注意传输网络的雷电防护工作。传输网络雷电防护的关键是在降低雷击后线路的高压。一般来说,可以对雷击区域进行屏蔽,最大程度地减轻传输网络的感应效应,确保系统的可靠性。
4 结语
总之,在雷电活动出现的时候,会产生非常强的雷电冲击电流,并且存在较大的电磁效应、机械效应,这会对气象信息系统带来极大雷击风险。所以,需要高度重视雷电防护工作。但是,我国大部分气象台站的雷电防护能力还有待提高。针对气象信息系统的雷电防护问题要积极探索科学合理的解决对策,优化雷电防护技术,不断提高气象信息系统雷电防护水平,保障气象信息系统的安全、稳定运行。
参考文献:
[1]张振,李坦. 浅谈气象信息系统雷电防护常见问题的解决方法[J]. 数字通信世界,2017(7):139.
[2]张永刚,肖稳安,李虹,等. 气象信息系统雷电防护常见问题的解决方法[J]. 气象与环境科学,2007,30(2):83-85.
[3]张绍勇,张璐.气象信息系统雷电防护常见问题分析[J].信息记录材料 ,2019,20(10):215-216.