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[摘要]加强气象台站实景监控系统的防雷技术的研究，对于气象台站功能的发挥具有重要作用。首先说明雷击的形式和常见途径。强调了防雷的重要性，并从实景监控系统的防雷入手，重点阐述了防雷的主要技术措施。
[关键词]监控系统 防雷 设计 接地
中图分类号：P4 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0610001－01
近几年来，随着各级气象台站建（构）筑物的增高和电子等业务设备的增多，其建（构）筑物和设备遭受雷击危害的事故时有发生，这给气象台站正常的业务工作造成了不良影响。为了保证气象台站实景监控系统的安全运转，我们应该根据防雷规范要求对监控系统采取系统的、行之有效的防雷措施，提高监控系统的雷电防护能力。在此，我们根据所收集到的气象台站和其它部门的雷击资料，对气象系统雷击形式及其路径进行了分析，并简单探讨相对相应的综合防雷技术。
一、气象台站常见的雷击形式
根据对实地雷击事故的调查，我们可将雷击形式分为直击雷和感应雷，其中以感应雷（含雷电波侵入）为主。现简单介绍如下：
（一）雷电电磁感应。当有极大峰值和陡度的雷电流流过避雷针或各种天线之类的物体并最终泄入大地时，会在放电体周围产生强大的电磁场，而处在磁场中的金属体就能产（感）生出较大的电动势，如果电磁场回路中的金属体之间有间隙或接触不良，电流流过回路时，就会在金属体内产生热效应，当电子设备被损坏时，就有可能引起易燃物燃烧，从而造成巨大的损失。
（二）雷电静电感应。当遇到雷电天气时，处在雷云下的地面及建筑物，受强电场的作用，会因静电感应而带上与雷云极性相反的电荷。在闪电发生前，地面及建筑物积累了大量的电荷，当闪电发生时，雷云上所带的电荷通过雷击向地面迅速放电，致使地面没有接地或接地不好的物体感应电荷，在短时间内形成局部感应高电压，其电压有时甚至可达（4－10）×10000千伏。这种强大的静电高压不仅会很容易损坏电子、电器设备，而且在易燃易爆场所能产生电火花，造成火灾或引起巨大爆炸。
二、气象台站雷击的路径
据对实地调查和对气象台站数起雷击事故的综合分析可知，气象台站设备遭受雷击的路径主要有以下四种：
（一）天馈线。天馈线是安装在高楼平台上的天线和电缆，其感应了雷电高压之后，雷电高压能同信号电压一起被输入到接收或发射设备从而造成雷击事故。
（二）电源线。电源线是架空引入业务楼的输电线和由业务楼房配电盒外送的电线组成的，例如通信、雷达、彩灯等所用的电线，这些电源线能将线上感应的雷电输送到用电设备和电子电器设备，致使设备被击坏。
（三）信号传输线
进入楼房的电话线和业务上铺设使用的网络线，若传输线感应了雷电，雷电则会直达计算机等设备而造成雷击。
（四）地电位反击。当峰值极大的雷电流经过接地装置而入地时，在接地装置上产生很高反击电压，电压值能达100千伏以上，这么高的电压，必然给电器设备构成巨大威胁。
三、气象台站实景监控系统的构成和工作流程
目前，气象台站实景监控系统主要由前端监控子系统和远程监控中心系统两大部分构成。
其中前端监控子系统是由前端显示单元和前端控制中心、信号传输、终端采集构成。这个系统对图像信号具有采集、传输、显示、控制、分配、记录、动态检测和重放等基本功能，利用该系统我们可增选单向语音传输、观测场四周红外报警等功能。前端控制中心设备采用嵌入式硬盘录像机；终端采集设备根据监控现场环境和监控范围选用红外一体化智能摄像机，照度不足的地点增加补光设备，摄像机旋转控制载体选用室外型云台；终端采集单元与控制中心之间目前采用同轴电缆传输作为传输介质，我们也可采用光纤传输方式。
气象台站实景监控系统另一主要设备远程监控中心分为省、市两级监控中心，主要是利用计算机网络平台对前端监控子系统设备进行远程控制。它是整个监控系统的神经中枢。
四、气象台站实景监控系统的防雷设计与对策
我们在对气象台站天气实景监控系统进行防雷设计时，应认真调查气象探测环境的地理、地质、气象、土壤等自然环境条件，以及当地雷电活动的规律，根据所采用设备的防雷性能进行全面规划，综合防治。
（一）前端监控子系统的雷电防护设计。其设计如下：
1．安装在室外的前端监控子系统的远红外摄像机、云台等电子设备，我们应该置其于接闪器的有效保护范围之内，以达到防御直接遭雷电电击的作用，而气象台站一般利用自动气象站风向杆上的避雷针来作为前端监控子系统的接闪器。
2．前端电器设备采用扁钢与观测场的接地装置连接，连接采用焊接，焊接宽度为扁钢宽度的2倍，不少于三面施焊；而观测场接地电阻值需小于或等于4安，接地线不能形成封闭回路，不可与强电网零线短路或混接。
（二）远程监控中心的雷电防护设计。远程监控中心一般设在室内，因为整个监控系统的运行、信息传输、信号接收、处理和显示均由监控中心控制，所以它的防雷设计尤为重要，我们应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护等方面进行综合防护。
1．监控中心采用值班室屋顶避雷带作为直击雷防护措施，并和保护日照计的避雷针相连接，接闪器、引下线等应热镀锌或涂漆。
2．监控中心等电位连接采用S星型结构，设一条等电位连接母排，建筑物防雷接地、PE线、设备保护接地、防静电接地等与该等电位连接母排连接；所有金属组件除等电位连接点外，应与共用接地系统的各组件有大于10KV，1.2/50μs的绝缘。
3．低压电源线路从配电室到监控中心全线采用埋地电缆敷设引入，在入户端将电缆金属外皮、金属线槽接地。监控中心低压配电处应安装B级保护分级、第三级标称放电电流≥20KA的电源线路浪涌保护器；计算机终端安装信号防雷器；电源浪涌保护器和信号浪涌保护器均应安装在运行设备的前端，防雷器连接导线应平直，其长度不大于0.5m。
4.当电源采用TN系统时，从建筑物内总配电盘（箱）开始引出的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统。
（三）传输线路雷电防护。天气实景监控系统的传输线路主要有信号传输线和电源传输线组成，应采用钢管直接埋地敷设，不宜采用架空线路的形式，金属管两端应可靠接地。若电缆全程穿金属管有困难，可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。
雷电对气象台站天气实景监控系统的损害途径是多方面的，因此对天气实景监控系统的雷电防护必须全面规划、综合防治，保障天气实景监控系统安全运行。
参考文献：
[1]肖稳安、张小青，雷电与防护技术基础[M]．北京：气象出版社，2006，40-49.
[2]叶蜚誉，雷击风险评估方法分析比较[J].雷电防护与标准化，2005，3.
[3]张小青，建筑物内电子设备的防雷保护[M].北京：电子工业出版社， 2001.
[关键词]监控系统 防雷 设计 接地
中图分类号：P4 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0610001－01
近几年来，随着各级气象台站建（构）筑物的增高和电子等业务设备的增多，其建（构）筑物和设备遭受雷击危害的事故时有发生，这给气象台站正常的业务工作造成了不良影响。为了保证气象台站实景监控系统的安全运转，我们应该根据防雷规范要求对监控系统采取系统的、行之有效的防雷措施，提高监控系统的雷电防护能力。在此，我们根据所收集到的气象台站和其它部门的雷击资料，对气象系统雷击形式及其路径进行了分析，并简单探讨相对相应的综合防雷技术。
一、气象台站常见的雷击形式
根据对实地雷击事故的调查，我们可将雷击形式分为直击雷和感应雷，其中以感应雷（含雷电波侵入）为主。现简单介绍如下：
（一）雷电电磁感应。当有极大峰值和陡度的雷电流流过避雷针或各种天线之类的物体并最终泄入大地时，会在放电体周围产生强大的电磁场，而处在磁场中的金属体就能产（感）生出较大的电动势，如果电磁场回路中的金属体之间有间隙或接触不良，电流流过回路时，就会在金属体内产生热效应，当电子设备被损坏时，就有可能引起易燃物燃烧，从而造成巨大的损失。
（二）雷电静电感应。当遇到雷电天气时，处在雷云下的地面及建筑物，受强电场的作用，会因静电感应而带上与雷云极性相反的电荷。在闪电发生前，地面及建筑物积累了大量的电荷，当闪电发生时，雷云上所带的电荷通过雷击向地面迅速放电，致使地面没有接地或接地不好的物体感应电荷，在短时间内形成局部感应高电压，其电压有时甚至可达（4－10）×10000千伏。这种强大的静电高压不仅会很容易损坏电子、电器设备，而且在易燃易爆场所能产生电火花，造成火灾或引起巨大爆炸。
二、气象台站雷击的路径
据对实地调查和对气象台站数起雷击事故的综合分析可知，气象台站设备遭受雷击的路径主要有以下四种：
（一）天馈线。天馈线是安装在高楼平台上的天线和电缆，其感应了雷电高压之后，雷电高压能同信号电压一起被输入到接收或发射设备从而造成雷击事故。
（二）电源线。电源线是架空引入业务楼的输电线和由业务楼房配电盒外送的电线组成的，例如通信、雷达、彩灯等所用的电线，这些电源线能将线上感应的雷电输送到用电设备和电子电器设备，致使设备被击坏。
（三）信号传输线
进入楼房的电话线和业务上铺设使用的网络线，若传输线感应了雷电，雷电则会直达计算机等设备而造成雷击。
（四）地电位反击。当峰值极大的雷电流经过接地装置而入地时，在接地装置上产生很高反击电压，电压值能达100千伏以上，这么高的电压，必然给电器设备构成巨大威胁。
三、气象台站实景监控系统的构成和工作流程
目前，气象台站实景监控系统主要由前端监控子系统和远程监控中心系统两大部分构成。
其中前端监控子系统是由前端显示单元和前端控制中心、信号传输、终端采集构成。这个系统对图像信号具有采集、传输、显示、控制、分配、记录、动态检测和重放等基本功能，利用该系统我们可增选单向语音传输、观测场四周红外报警等功能。前端控制中心设备采用嵌入式硬盘录像机；终端采集设备根据监控现场环境和监控范围选用红外一体化智能摄像机，照度不足的地点增加补光设备，摄像机旋转控制载体选用室外型云台；终端采集单元与控制中心之间目前采用同轴电缆传输作为传输介质，我们也可采用光纤传输方式。
气象台站实景监控系统另一主要设备远程监控中心分为省、市两级监控中心，主要是利用计算机网络平台对前端监控子系统设备进行远程控制。它是整个监控系统的神经中枢。
四、气象台站实景监控系统的防雷设计与对策
我们在对气象台站天气实景监控系统进行防雷设计时，应认真调查气象探测环境的地理、地质、气象、土壤等自然环境条件，以及当地雷电活动的规律，根据所采用设备的防雷性能进行全面规划，综合防治。
（一）前端监控子系统的雷电防护设计。其设计如下：
1．安装在室外的前端监控子系统的远红外摄像机、云台等电子设备，我们应该置其于接闪器的有效保护范围之内，以达到防御直接遭雷电电击的作用，而气象台站一般利用自动气象站风向杆上的避雷针来作为前端监控子系统的接闪器。
2．前端电器设备采用扁钢与观测场的接地装置连接，连接采用焊接，焊接宽度为扁钢宽度的2倍，不少于三面施焊；而观测场接地电阻值需小于或等于4安，接地线不能形成封闭回路，不可与强电网零线短路或混接。
（二）远程监控中心的雷电防护设计。远程监控中心一般设在室内，因为整个监控系统的运行、信息传输、信号接收、处理和显示均由监控中心控制，所以它的防雷设计尤为重要，我们应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护等方面进行综合防护。
1．监控中心采用值班室屋顶避雷带作为直击雷防护措施，并和保护日照计的避雷针相连接，接闪器、引下线等应热镀锌或涂漆。
2．监控中心等电位连接采用S星型结构，设一条等电位连接母排，建筑物防雷接地、PE线、设备保护接地、防静电接地等与该等电位连接母排连接；所有金属组件除等电位连接点外，应与共用接地系统的各组件有大于10KV，1.2/50μs的绝缘。
3．低压电源线路从配电室到监控中心全线采用埋地电缆敷设引入，在入户端将电缆金属外皮、金属线槽接地。监控中心低压配电处应安装B级保护分级、第三级标称放电电流≥20KA的电源线路浪涌保护器；计算机终端安装信号防雷器；电源浪涌保护器和信号浪涌保护器均应安装在运行设备的前端，防雷器连接导线应平直，其长度不大于0.5m。
4.当电源采用TN系统时，从建筑物内总配电盘（箱）开始引出的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统。
（三）传输线路雷电防护。天气实景监控系统的传输线路主要有信号传输线和电源传输线组成，应采用钢管直接埋地敷设，不宜采用架空线路的形式，金属管两端应可靠接地。若电缆全程穿金属管有困难，可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。
雷电对气象台站天气实景监控系统的损害途径是多方面的，因此对天气实景监控系统的雷电防护必须全面规划、综合防治，保障天气实景监控系统安全运行。
参考文献：
[1]肖稳安、张小青，雷电与防护技术基础[M]．北京：气象出版社，2006，40-49.
[2]叶蜚誉，雷击风险评估方法分析比较[J].雷电防护与标准化，2005，3.
[3]张小青，建筑物内电子设备的防雷保护[M].北京：电子工业出版社， 2001.