一、雷擊的種類(lèi)及其危害

空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站是對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)的一類(lèi)環(huán)境工程基礎(chǔ)設(shè)施，其中的自動(dòng)分析儀器、自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等應(yīng)用了大量的電子集成器件，且耐壓程度低，因雷電感應(yīng)而產(chǎn)生的過(guò)電壓和過(guò)電流極容易對(duì)其產(chǎn)生嚴(yán)重性的破壞。加上空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站多設(shè)置在野外，屬于雷電可直接擊到區(qū)域，因此站房相應(yīng)的防雷措施應(yīng)予以重點(diǎn)考慮。

二、侵入空氣自動(dòng)站的途徑

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)分析，雷擊對(duì)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的侵入途徑主要有以下幾種:

(1)雷電直接擊在站房周身及屋頂?shù)娘L(fēng)向風(fēng)速儀、溫度傳感器或空氣采樣頭上，產(chǎn)生高電壓、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)對(duì)站房?jī)?nèi)儀器設(shè)備進(jìn)行破壞。

(2)直擊雷擊中了監(jiān)測(cè)站的架空線纜上，使得高壓雷電以波的形式沿著導(dǎo)線兩邊傳播而引入室內(nèi)。

(3)直擊雷作用在站房或站房附近，通過(guò)地網(wǎng)入地并在地網(wǎng)上產(chǎn)生幾百千伏的高電位，隨著地下引線、電力系統(tǒng)零線或通信系統(tǒng)的地線等以波的形式引入到室內(nèi)，從而危害到室內(nèi)的電子設(shè)備。

(4)靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)，感應(yīng)出過(guò)電壓，通過(guò)線纜引入室內(nèi)

(5)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站設(shè)備的接地體受到雷擊作用，產(chǎn)生瞬間的高電位形成地電位“反擊”而損壞。

(6)雷電脈沖沿著設(shè)備的信號(hào)線、電源線或其它金屬管線入侵到空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站內(nèi)，使得與線路相連接的數(shù)據(jù)采集器、分析儀器等設(shè)備受損。

由通信線路入侵具體又有三種形式:

①地面突出物遭受雷擊作用時(shí)因強(qiáng)雷電壓會(huì)將鄰近的土壤擊穿，進(jìn)而使得雷電流侵入并擊穿電纜外皮，損壞高壓線路。

②雷云對(duì)地面放電并在線路上感應(yīng)出數(shù)千伏的過(guò)電壓，擊壞與線路相連的電器設(shè)備，通過(guò)設(shè)備連電并在線路上感應(yīng)出數(shù)千伏的過(guò)電壓，擊壞與線路相連的電器設(shè)備，通過(guò)設(shè)備連線還侵入通信線路。

③通過(guò)一條多芯電纜連接不同來(lái)源的導(dǎo)線，或多條電纜平行鋪設(shè)時(shí)，其中的一條導(dǎo)線被擊穿引發(fā)相鄰的導(dǎo)線感應(yīng)出過(guò)電壓，擊壞低壓電子設(shè)備。

三、空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的防雷措施

依據(jù)現(xiàn)行的建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50057-2010，空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的防雷措施主要可分為內(nèi)部防雷和外部防雷兩部分。

1.外部防雷措施

外部防雷措施主要由接閃器、引下線、屏蔽以及接地等裝置構(gòu)成。

(1)接閃器裝置

監(jiān)測(cè)站的四周可明鋪避雷帶，四角設(shè)置高1.5米Ф12mm 的避雷短針，屋面鋪設(shè)避雷網(wǎng)格。為統(tǒng)一材料規(guī)格和便于長(zhǎng)期使用和日后維修，可優(yōu)先選用不銹鋼材質(zhì),避雷網(wǎng)格與避雷帶的直徑可選擇100mm的,其支撐面積應(yīng)至少為 45mm2,高度不得小于 150mm。屋面突出的金屬物部分(如金屬欄桿等)應(yīng)于防雷裝置進(jìn)行不少于兩處的連接，連接材料可用鍍鋅扁鋼。接閃器及其附屬設(shè)施上嚴(yán)禁敷設(shè)或懸掛電視天線、低壓架空線路電話線、網(wǎng)線等。

（2）引下線裝置

空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站中可用利用站房的混凝土立柱或剪力墻中兩條對(duì)角螺紋鋼筋來(lái)作為引下線，并需要在建筑四周設(shè)置對(duì)稱(chēng)。接閃器中的避雷帶應(yīng)保持至少18米的距離焊接在引下線上，在室內(nèi)外適當(dāng)位置設(shè)若干與柱內(nèi)鋼筋相連的連接板，供測(cè)量、外接人工接地體和作等電位連接時(shí)使用，其高度不得小于300mm，并在焊接點(diǎn)做好相應(yīng)的防腐措施。

(3)屏蔽裝置

外部屏蔽裝置主要可用來(lái)降低雷電電磁脈沖對(duì)監(jiān)測(cè)站內(nèi)電氣設(shè)備或線路的影響，實(shí)踐中可充分利用站房結(jié)構(gòu)中的鋼筋來(lái)組成法拉第籠，從而達(dá)到屏蔽的目的。如在新建的空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站房工程，可以將各層外圈梁內(nèi)兩條結(jié)構(gòu)主筋通長(zhǎng)焊接構(gòu)成的均壓環(huán)可與就近的外圍引下線等電位連接而構(gòu)成法拉第籠,其屏蔽網(wǎng)格不宜大于 5m×5m。而已建成的監(jiān)測(cè)站則可以考慮其它屏蔽措施。

(4)接地裝置

新建監(jiān)測(cè)站工程可優(yōu)先考慮用閉合環(huán)形網(wǎng)格狀地網(wǎng)，盡可能利用建筑的承臺(tái)樁、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)鋼筋來(lái)構(gòu)成自然接地裝置。如每根樁的結(jié)構(gòu)中的兩根對(duì)角鋼筋作為垂直接地體,沿樁身隔2米的地方用箍筋將樁基外圍的主筋焊接,連成鋼筋籠或者利用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)梁中的兩條主筋焊接成接地網(wǎng)格,并將地下部分結(jié)構(gòu)外圈梁內(nèi)兩條主筋焊接連通作為環(huán)形接地裝置，與引下線焊接連通。

2.內(nèi)部防雷措施

為有效保障監(jiān)測(cè)站內(nèi)設(shè)施的安全性，還應(yīng)從以下幾點(diǎn)著手，做好站房?jī)?nèi)部防雷措施。

(1)電源防護(hù)

首先，在空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的供電系統(tǒng)入口處可安裝雷擊電流放電器，做好第級(jí)防護(hù)。其次，可在監(jiān)測(cè)站內(nèi)專(zhuān)門(mén)向重要設(shè)備供電的分路配電裝置上安裝過(guò)電壓放電器，它可以吸收站房供電入口電流放電器的剩余能量，并對(duì)瞬間的過(guò)電壓有較好的抑制。另外，還可在電子設(shè)備內(nèi)部安裝內(nèi)置的防雷保護(hù)器，從而消除微小瞬態(tài)的瞬態(tài)過(guò)電壓。

(2)信號(hào)防護(hù)

監(jiān)測(cè)站內(nèi)的數(shù)據(jù)通信與監(jiān)控設(shè)備接口處通常要比供電系統(tǒng)敏感地多，因此必須對(duì)數(shù)據(jù)接口的電路進(jìn)行保護(hù)。而且與通信線相連接的設(shè)備耐壓一般比較低，防雷器件更為嚴(yán)格。信號(hào)防雷同樣可采用三級(jí)保護(hù)措施，依次在調(diào)制解調(diào)器前的調(diào)制解調(diào)器避雷器;在計(jì)算機(jī)前安裝的計(jì)算機(jī)信號(hào)避雷器，以及在氮氧化物分析儀、二氧化硫分析儀等監(jiān)測(cè)設(shè)備接口前的數(shù)字電路保護(hù)器

結(jié)語(yǔ)

空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的防雷措施是一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)，它涉及范圍廣，技術(shù)要求高除了普通建筑的防雷措施之外，還需要考慮站房?jī)?nèi)各種電子設(shè)備、儀器的特殊防雷措施。上文中主要是針對(duì)監(jiān)測(cè)站內(nèi)部和外部防雷措施的探討，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還應(yīng)考慮到監(jiān)測(cè)站的防靜電措施。如

可在自動(dòng)監(jiān)測(cè)站內(nèi)安置導(dǎo)靜電性能良好的材料(導(dǎo)靜活動(dòng)地板、導(dǎo)靜電工作臺(tái)面等)，并保證不能有金屬裸露部分。同時(shí)，監(jiān)測(cè)站內(nèi)的導(dǎo)體需要與大地進(jìn)行可靠連接，不得有對(duì)地絕緣的孤立導(dǎo)體，這樣才能全方位地做好空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的防雷措施。