費(fèi)縣自動(dòng)氣象站場(chǎng)室防雷設(shè)計(jì)與研究

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1、費(fèi)縣自動(dòng)氣象站場(chǎng)室防雷設(shè)計(jì)與研究　　摘要：本文依據(jù)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范和自動(dòng)站防雷技術(shù)規(guī)范，對(duì)費(fèi)縣氣象局自動(dòng)站觀測(cè)場(chǎng)及工作室的防雷設(shè)計(jì)施工等進(jìn)行了分析，提出了自動(dòng)站防雷的具體措施，對(duì)做好自動(dòng)站防雷工作具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：自動(dòng)氣象站工作室防雷設(shè)計(jì)中圖分類(lèi)號(hào)：TU856文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言隨著氣象現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，我省已有120多個(gè)自動(dòng)氣象站投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，自動(dòng)站運(yùn)行期間（尤其汛期），做好自動(dòng)站儀器的防雷工作非常必要。由于自動(dòng)站設(shè)備大都采用半導(dǎo)體和集成電路，具有絕緣強(qiáng)度低、耐過(guò)電壓和電流能力差、對(duì)電磁干擾敏感

2、等弱點(diǎn)，近年來(lái)自動(dòng)站采集器和主機(jī)遭雷擊的事故時(shí)常發(fā)生，一方面造成觀測(cè)數(shù)據(jù)缺測(cè)和遲傳，另一方面致使自動(dòng)站設(shè)備損壞，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。為確保自動(dòng)站系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，本文結(jié)合實(shí)際對(duì)自動(dòng)站觀測(cè)場(chǎng)及機(jī)房的防雷進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，總結(jié)了自動(dòng)站的雷電防護(hù)措施，供各地臺(tái)站參考。1、雷電概況9費(fèi)縣位于沂蒙山區(qū)的蒙山山脈的南側(cè)，屬于魯東南低山丘陵區(qū)，全縣地勢(shì)海拔高程90-1000米，是全省雷暴活動(dòng)和雷擊災(zāi)害較頻繁的地區(qū)，除與冷空氣活動(dòng)路徑有關(guān)外，還與特定的地形有關(guān)，費(fèi)縣北部山高，偏南氣流繞山時(shí)構(gòu)成氣旋性渦度流場(chǎng)，北部山區(qū)也利于氣流的被迫

3、抬升，因此費(fèi)縣北部山區(qū)成為強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)次數(shù)較多的地區(qū)，造成雷電活動(dòng)也較為頻繁。由此看來(lái)，地形對(duì)雷電活動(dòng)也有著較為明顯的影響，費(fèi)縣的年平均雷暴日數(shù)為30天，年雷暴日數(shù)最多為44天，出現(xiàn)在1974年，年雷暴日數(shù)最少為20天，出現(xiàn)在1989年，雷暴出現(xiàn)時(shí)間一般集中在6—8份，占全年的80%。2、觀測(cè)場(chǎng)及工作室的概況費(fèi)縣氣象局位于縣城郊區(qū)嶺頂，由于氣象行業(yè)的特殊性及《氣象探測(cè)環(huán)境保護(hù)辦法》的規(guī)定，周?chē)鷽](méi)有高大建筑物。院內(nèi)有一個(gè)觀測(cè)場(chǎng)、一座辦公樓、一座宿舍樓；觀測(cè)場(chǎng)為高于地面1米、直徑25米的正方形建筑，內(nèi)有10米風(fēng)塔

4、、采集器、傳感器、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)；辦公樓為長(zhǎng)30米、寬15米、高12米的三層建筑，樓頂有一高2米的衛(wèi)星接收天線，自動(dòng)氣象站的工作室就位于辦公樓的一樓，工作室內(nèi)有自動(dòng)氣象站終端、衛(wèi)星接收系統(tǒng)、機(jī)房及辦公自動(dòng)化等設(shè)備，辦公樓的電源采用TN-S系統(tǒng)。4、防雷類(lèi)別及防雷設(shè)計(jì)4.1辦公樓的防雷類(lèi)別依據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)按下式計(jì)算：Ｎ=ＫＮgＡe9式中Ｎ——建筑物預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（次/a）；Ｋ——雷擊次數(shù)校正系數(shù)（在此類(lèi)型情況下取2）；Ｎg——建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度

5、[次/（Km2·a）]；Ａe——與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積（Km2）；雷擊大地的年平均密度應(yīng)按下式確定：Ng=0.024Td1.3Td——該地區(qū)的年平均累計(jì)日數(shù)；當(dāng)建筑物的高H小于100米時(shí)，其每邊的擴(kuò)大寬度和等效面積應(yīng)按下列公式計(jì)算確定：D=Ａe=[LW+2（L+W）·+H（200-H）]·10-6式中D——建筑物每邊的擴(kuò)大寬度（m）L、W、H——分別為建筑物的長(zhǎng)、寬、高（m）根據(jù)以上年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)參數(shù)，氣象局辦公樓年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為：Ｎ=ＫＮgＡe≈0.05次/a。根據(jù)以上計(jì)算，參照GB50057-2

6、010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)劃》第3.0.4條的要求，其屬于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定三類(lèi)防雷建筑物。4.2辦公樓的直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，沿女兒墻設(shè)避雷帶（通常為20m×20m或24m×169m），由于辦公樓的寬度為15m（﹤20m），所以可僅沿周邊設(shè)一圈避雷帶。利用立柱內(nèi)兩條對(duì)角主筋作為引下線，但引下線的平均間距不應(yīng)大于25m；利用地梁與承臺(tái)作為水平接地體。由于樓頂有一高2m的衛(wèi)星接收天線，所以需設(shè)一避雷針來(lái)保護(hù)衛(wèi)星天線：由于辦公樓為三類(lèi)防雷建筑,所以滾球半徑R=60m；避雷針距衛(wèi)星天

7、線3m。（如圖一）圖一樓頂避雷針示意圖根據(jù)單支避雷針保護(hù)半徑公式：Rx=-h≈3避雷針的高度為3m4.3辦公樓的內(nèi)部雷電防護(hù)設(shè)計(jì)4.3.1辦公樓及工作室的雷電防護(hù)區(qū)劃分（見(jiàn)圖二）圖二辦公樓及工作室的雷電防護(hù)區(qū)劃分將辦公樓需要保護(hù)的空間劃分為不同的雷電防護(hù)區(qū)（LPZ），以確定各LPZ空間的雷擊電磁脈沖的強(qiáng)度，并明確各雷電防護(hù)區(qū)界面等電位連接的位置，以便采取相應(yīng)的防護(hù)措施。所有進(jìn)入辦公樓的外來(lái)導(dǎo)電物體均在LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)的交匯處做等電位連接9辦公樓內(nèi)各接地采用共用接地系統(tǒng)，在各雷電防護(hù)區(qū)設(shè)等電位連接母排，穿

8、越防雷區(qū)界面的所有導(dǎo)電物、電力線、通信線、管道等均在界面處做等電位連接。4.3.2電源電涌保護(hù)器（ＳＰＤ）的安裝GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章6.4.7條規(guī)定指出：在LPZ0A或LPZ0B區(qū)與LPZ1區(qū)交界處，從室外引來(lái)的線路上安裝SPD當(dāng)線路有屏蔽時(shí)，每個(gè)SPD的雷電流按雷電流的幅值的30%考慮，本辦公樓為三類(lèi)防雷建筑物，電涌保護(hù)器（ＳＰＤ）應(yīng)按總電流100KA來(lái)考