气象局观测站防雷系统工程设计 摘要：江西是全国雷击灾害最严重的省份之一，雷电灾害防御是全省防灾减灾的一项重要工作，也是防灾减灾的薄弱环节。文章从南昌市气象局观测站原防雷工程及存在的问题的实际出发，进行全面规划、综合防治，设计了该防雷方案，可以为其他气象台站防雷减灾工程建设提供一点帮助。 关键词：防雷系统；气象观测站；完善工程；雷电灾害防御；雷击灾害 1概述 南昌市气象局观测站始建于1950年，地处北纬28.6°、东经115.92°的市郊。现有三层的综合观测业务楼、十层的雷达楼及一些一层的附属房，由于地势比四周高，所以比较容易发生观测仪器设备被雷击现象。随着现代社会科技的进步，高科技的气象观测仪器设备不断更新，集成度也越来越高，雷击观测仪器设备的现象每年都会发生几次，虽然前期台站也做了一些防雷工程和设施，但一直不是很理想，仪器设备被雷击的情况仍时有出现。为了进一步改善南昌市气象局观测站的业务运行环境，保障气象观测仪器设备的安全可靠运行，南昌市气象局计划对观测站防雷系统进行完善。 2现场勘测情况及存在的问题 我们经过测试、调查、询问台站工作人员，对南昌市气象局观测站整个防雷状况有了较全面的了解。具体情况及存在问题如下： 2.1综合观测业务楼 2.1.1一楼电源线路暗敷引入，无地线。不能给机房用电设备提供安全保护接地。UPS机房从墙缝处插入电源，插入处无安全保护接地。因前端市电输入无安全保护接地，所以凡用UPS输出电源的设备同样没有安全保护接地。当设备产生静电或漏电时无法及时释放，影响设备的安全运行及人员安全；电话通信线路从室外直接引入，输入端有电话信号防雷器，但防雷器未接地，线径偏小、地线过长。当感应雷及雷电波沿着电话线路侵入时不能对侵入的过电压进行有效的释放，从而影响网络通信设备安全运行：值班室电脑的电源线及网络线输入端未采取防感应雷及雷电波侵入措施。当感应雷及雷电波沿着这些线路侵入时不能对侵入的过电压进行有效的释放，从而影响网络通信设备的安全运行。电脑曾遭雷击损坏；一楼所有设备未做等电位联接，静电地板未接地，接地引入母线线径偏小。当感应雷及雷电波侵入时不能迅速形成等电位，从而影响机房设备的安全运行，不能迅速形成等电位而造成的电位差造成设备击穿损坏现象。 2.1.2二楼电源线路暗敷引入，无地线。不能给用电设备提供安全保护接地；新增的6kVA/UPS市电引入无处接，UPS输出未敷设线路。市电墙缝插入处无安全保护接地。因前端市电输入无安全保护接地，所有用电设备都无安全保护接地。当设备产生静电或漏电时无法释放，影响设备的安全运行及人员安全；二楼电话通信线路从室外引入，输入端安装了电话信号防雷器。但保护电平偏高，地线连接太长，防护效果不良。当感应雷及雷波沿着电话线路侵入时不对侵入的过电压进行有效释放，从而影响网络通信设备的安全运行；二楼电源及网络线输入端未采取防感应雷及雷电波侵入措施。当感应雷及雷电波沿着这些线路侵入时不能对侵入的过电压进行有效释放，从而影响网络通信设备的安全运行。电脑曾遭雷击损坏；所有设备未做等电位联结，机柜、电缆槽、静电地板未接地，接地引入母线线径偏小。当感应雷及雷电波侵入时不能迅速形成等电位，从而影响机房设备的安全运行。不能迅速形成等电位而造成的电位差造成设备击穿损坏现象；值班室从室外气象自动观测站及雷电定位仪引入的信号线路安装了信号防雷器。信号防雷器选择及安装位置不恰当，防雷器地线与计算机外壳连接，而计算机外壳未能与安全保护地连通，又没有等电位接地，所以当感应雷及雷电波沿着这些线路侵入时不能对侵入的过电压进行有效的释放，从而使机房电脑设备及串口隔离器易遭雷击损坏。 2.1.3三楼机房光端机通信线从室外气象台一楼用光缆引入，输出端与集线器设备联连接。光端机电源端口、集线器的电源、信号端口未采取防感应雷及雷电波侵入措施。当感应雷及雷电波沿着这些线路侵入时不能对侵入的过电压进行有效的释放，从而影响机房设备的安全运行。机房电源线路暗敷引入，无地线，不能给机房用电设备提供安全保护接地。 2.1.4综合观测业务楼电源系统已在2011年进行了一次整理，有防感应雷及雷电波侵入措施。但总配电柜的市电电源从室外架空引入，应选择10/350us波形的防电涌保护器。现完善的是8/20us波形的防电涌保护器；业务楼有接地网，接地电阻6欧姆左右（要求小于4欧姆），机房没有等电位接地汇流铜条；未做等电位连接措施；大楼电源线路从配电室的总配电柜引入，在大楼背面墙上位置分支，未设置断路器，存在安全隐患。 2.1.5一楼、二楼、三楼机房有部分从室外引入室内的电缆直接从窗户引入，存在防雨、防鼠安全隐患，并且影响机房美观。大楼房顶避雷针使用时间较长，表面已轻微腐蚀，存在安全隐患。 2.2室外气象观测场 气象观测场位于观测业务楼东面，内有两套自动气象观测站，其风塔避雷针直接安装在风塔上。不符合《气象台（站）防雷技术防范》（QX4-2000）要求，存在安全隐患。后面那套的风塔自带避雷针，避雷针引下线为BVR16mm2铜芯线，线径偏小，存在安全隐患；气象自动观测站的各种观测仪器设备的金属外壳已接地，但由于有些接地使用时间较长，连接点腐蚀严重，接地电阻很大，存在安全隐患。观测仪器设备前端的各种采集通信线路及电源线路输入端未采取防感应雷及雷电波侵入措施。当感应雷及雷电波沿着这些线路侵入时不能对侵入的过电压进行有效的释放，从而影响采集器设备的安全运行。数据采集器、雷电定位仪至机房的通信线路没有全程屏蔽至机房，不能起到良好的屏蔽作用，从而响通信的安全运行。室外L波段测风雷达在观测场的西边，处于避雷针保护覆盖范围以内，接地电阻良好。 2.3雷达楼 十层的雷达楼位于观测场正南80m左右，一楼光缆光端机通信线从室外用光缆引入，输出端与集线器设备联连接。光端机电源端口、集线器的电源、信号端口未采取防感应雷及雷电波侵入措施。当感应雷及雷电波沿着这些线路侵入时不能对侵入的过电压进行有效的释放，从而影响设备的安全运行。整栋大楼有良好的地线。九楼雷达机房光端机通信线从一楼用光缆引入，输出端与路由器设备连接。光端机电源端口、路由器的电源、信号端口未采取防感应雷及雷电波侵入措施。当感应雷及雷电波沿着这些线路侵入时不能对侵入的过电压进行有效释放，从而影响机房设备的安全运行。 3方案设计依据和准则 《建筑物防雷设计规范》（GB50057•94/2010）《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）《新一代天气雷达站防雷技术规范》（QX2-2000）《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》（QX3-2000）《气象台（站）防雷技术防范》（QX4-2000） 4防雷工程建设总体设计 本防雷工程的设计在既有的防雷装置基础上进行完善，在不影响整体效果的前提下能利用既有防雷装置的尽量利用。具体设计方案如下： 4.1综合观测业务 4.1.1在大楼总配电柜输出端，安装WLF-DBJ-50-385-3+1（10/350us）型电源电涌保护器以更换既有的（8/20us）型电源电涌保护器。对从室外电力线路侵入的感应雷及雷电波进行B级过电压防护。 4.1.2在大楼背面墙上新设一只分配电箱，以减少安全用电隐患。分配电箱总断路器的输出端再安装从总配电柜换下的（8/20us）型电源电涌保护器。对从室外电力线路侵入的感应雷及雷电波进行C级过压防护。 4.1.3在一楼机房UPS电源前端设置WLF-DBl-20-385/1+1型及WLF-DBl-10-385/12电涌保护器，WLF-DB1•20-385/1+1型电涌保护器与WLF-DBl-10-385/12电涌保护器中间串接30A滤波器。对从电源线路侵入的感应雷及雷电波进行D级过电压防护。二楼机房UPS电源前端：设置WLF-DBl-20-385/3+1型电涌保护器，对从电源线路侵入的感应雷及雷电波进行D级过电压防护。 4.1.4在一、二、三楼网络通信线路输入端设置WLF.FL909EN.5-12-JRJ45型的网络信号电涌保护器，对从网络线路侵入的感应雷及雷电波进行防护；大楼全部电脑设备的电源线路输入处安装WLF-DBTl-10/2+1型电涌保护器，对从这些线路上侵入的感应雷及雷电波进行防护。大楼的机房增加引入一条不小于25mm2的接地母线，增加接地汇流铜条。把机房静电地板、金属外壳、电缆槽道做等电位接地联结处理。 4.1.5在二楼的室外气象自动观测站通信线路输入处安装WLF.FL90981-5-24-RS232数据信号型多功能电涌保护器，对数据信号线路上侵入的感应雷及雷电波进行防护；二楼机房设一只配电箱，用YJV4+l0电力电缆从总配电柜处引入市电。在配电箱市电总断路器输出端设置WLF-DB1•40-385/3+1型的防电涌保护器。6kVA/UPS从配电箱接市电，UPS总输出（220V）电源进配电箱50A两路双电源断路器，当发生UPS故障维修时手动切换。双电源输出处设三路断路器及WLF-DB1•20•385/1+1型的防电涌保护器，三路断路器分别对一、二、三楼的UPS电进行控制。三路UPS电分别敷设至一、二、三楼机房。 4.1.6在三楼机房设置等电位接地回流排，在光端机设备的电源线路及网络通信线路的输出处安装WLF-DBTl-10-RJ45型多功能电涌保护器及WLF-FL909C1-5-12.RJ45•8L型电涌保护器，对从这些线路上侵入的感应雷及雷电波进行防护。在三楼大气监测仪前端电源线路及网络通信线路的输出口安装WLF-DBTl-10/2+1型及WLF-FL909EN-5•12-RJ45电涌保护器，对从这些线路上侵入的感应雷及雷电波进行防护，并做好等电位联结接地。 4.1.7统一整治大楼内凌乱的线路，把窗户引入的线路改为从墙上开孔引入机房，并做好防水、防鼠及防火处理，把机房多余及没用的线路清除掉，以改善机房的整洁度；监控系统的所有设备目前都已损坏，建议重新安装监控系统，把旧的线路拆除，并做好防感应雷及雷电波侵入措施。 4.2室外自动气象观测站 在室外自动气象观测站数据采集器前端的各种采集通信数据线路输入口安装WLF-FL90981•5-*-*数据信号型多功能电涌保护器，对数据信号线路上侵入的感应雷及雷电波进行防护。在观测站数据采集器前端的电源线路输入端设置WLF-DBS16-10/2+1型电涌保护器，对电源线路上侵入的感应雷及雷电波进行防护。观测站内对设备接地不达标的进行整改，并做好防腐蚀处理。拆除存在安全隐患的室外观测场南面的旧避雷针，安装新的独管式避雷针。 4.3雷达楼 4.3.1在一楼光端机电源线路输入端及网络线输出端设置WLF.DBTl-IO-RJ45型多功能电涌保护器，对从这些线路上侵入的感应雷及雷电波进行防护。4.3.2在九楼机房内光端机电源线路输入端及网络线输出端设置WLF-DBTl-IO-RJ45型多功能电涌保护器，对从这些线路上侵入的感应雷及雷电波进行防护。在设备的通讯接口输入端（曾遭雷击）设置WLF-FL909EN.5-12。RJ45型数据信号电涌保护器，对从数据信号线路上侵入的应雷及雷电波进行防护。 参考文献 [1]李良福，杨俐敏．计算机网络防雷技术[M]．北京：气象出版社，1993． [2]R.H.Golde．雷电[M]．北京：电力工业出版社，1982. [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，2000． [4]王德言，刘寿先．电子信息系统综合防雷技术[J]．中国雷电与防护，2003，1（1）． [5]王庆，傅正财，周岐斌等．雷电流波形对雷击建筑物时室内磁场分布的影响[J]．高压电技术，2001，1（1）． 6