费县自动气象站场室防雷设计与研究

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1、费县自动气象站场室防雷设计与研究　　摘要：本文依据建筑物防雷设计规范和自动站防雷技术规范，对费县气象局自动站观测场及工作室的防雷设计施工等进行了分析，提出了自动站防雷的具体措施，对做好自动站防雷工作具有一定的指导意义。关键词：自动气象站工作室防雷设计中图分类号：TU856文献标识码：A引言随着气象现代化建设的快速发展，我省已有120多个自动气象站投入业务运行，自动站运行期间（尤其汛期），做好自动站仪器的防雷工作非常必要。由于自动站设备大都采用半导体和集成电路，具有绝缘强度低、耐过电压和电流能力差、对电磁干扰敏感

2、等弱点，近年来自动站采集器和主机遭雷击的事故时常发生，一方面造成观测数据缺测和迟传，另一方面致使自动站设备损坏，经济损失严重。为确保自动站系统安全稳定的运行，本文结合实际对自动站观测场及机房的防雷进行了设计分析，总结了自动站的雷电防护措施，供各地台站参考。1、雷电概况9费县位于沂蒙山区的蒙山山脉的南侧，属于鲁东南低山丘陵区，全县地势海拔高程90-1000米，是全省雷暴活动和雷击灾害较频繁的地区，除与冷空气活动路径有关外，还与特定的地形有关，费县北部山高，偏南气流绕山时构成气旋性涡度流场，北部山区也利于气流的被迫

3、抬升，因此费县北部山区成为强对流天气出现次数较多的地区，造成雷电活动也较为频繁。由此看来，地形对雷电活动也有着较为明显的影响，费县的年平均雷暴日数为30天，年雷暴日数最多为44天，出现在1974年，年雷暴日数最少为20天，出现在1989年，雷暴出现时间一般集中在6—8份，占全年的80%。2、观测场及工作室的概况费县气象局位于县城郊区岭顶，由于气象行业的特殊性及《气象探测环境保护办法》的规定，周围没有高大建筑物。院内有一个观测场、一座办公楼、一座宿舍楼；观测场为高于地面1米、直径25米的正方形建筑，内有10米风塔

4、、采集器、传感器、供电系统、通信系统；办公楼为长30米、宽15米、高12米的三层建筑，楼顶有一高2米的卫星接收天线，自动气象站的工作室就位于办公楼的一楼，工作室内有自动气象站终端、卫星接收系统、机房及办公自动化等设备，办公楼的电源采用TN-S系统。4、防雷类别及防雷设计4.1办公楼的防雷类别依据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》，建筑物年预计雷击次数按下式计算：Ｎ=ＫＮgＡe9式中Ｎ——建筑物预计雷击次数（次/a）；Ｋ——雷击次数校正系数（在此类型情况下取2）；Ｎg——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度

5、[次/（Km2·a）]；Ａe——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（Km2）；雷击大地的年平均密度应按下式确定：Ng=0.024Td1.3Td——该地区的年平均累计日数；当建筑物的高H小于100米时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算确定：D=Ａe=[LW+2（L+W）·+H（200-H）]·10-6式中D——建筑物每边的扩大宽度（m）L、W、H——分别为建筑物的长、宽、高（m）根据以上年预计雷击次数参数，气象局办公楼年预计雷击次数为：Ｎ=ＫＮgＡe≈0.05次/a。根据以上计算，参照GB50057-2

6、010《建筑物防雷设计规划》第3.0.4条的要求，其属于标准规定三类防雷建筑物。4.2办公楼的直击雷防护设计依据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》的要求，沿女儿墙设避雷带（通常为20m×20m或24m×169m），由于办公楼的宽度为15m（﹤20m），所以可仅沿周边设一圈避雷带。利用立柱内两条对角主筋作为引下线，但引下线的平均间距不应大于25m；利用地梁与承台作为水平接地体。由于楼顶有一高2m的卫星接收天线，所以需设一避雷针来保护卫星天线：由于办公楼为三类防雷建筑,所以滚球半径R=60m；避雷针距卫星天

7、线3m。（如图一）图一楼顶避雷针示意图根据单支避雷针保护半径公式：Rx=-h≈3避雷针的高度为3m4.3办公楼的内部雷电防护设计4.3.1办公楼及工作室的雷电防护区划分（见图二）图二办公楼及工作室的雷电防护区划分将办公楼需要保护的空间划分为不同的雷电防护区（LPZ），以确定各LPZ空间的雷击电磁脉冲的强度，并明确各雷电防护区界面等电位连接的位置，以便采取相应的防护措施。所有进入办公楼的外来导电物体均在LPZ0B区与LPZ1区的交汇处做等电位连接9办公楼内各接地采用共用接地系统，在各雷电防护区设等电位连接母排，穿

8、越防雷区界面的所有导电物、电力线、通信线、管道等均在界面处做等电位连接。4.3.2电源电涌保护器（ＳＰＤ）的安装GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第六章6.4.7条规定指出：在LPZ0A或LPZ0B区与LPZ1区交界处，从室外引来的线路上安装SPD当线路有屏蔽时，每个SPD的雷电流按雷电流的幅值的30%考虑，本办公楼为三类防雷建筑物，电涌保护器（ＳＰＤ）应按总电流100KA来考