一、雷擊的種類及其危害

空氣自動監(jiān)測站是對空氣質(zhì)量進行自動監(jiān)測的一類環(huán)境工程基礎設施，其中的自動分析儀器、自動監(jiān)測系統(tǒng)等應用了大量的電子集成器件，且耐壓程度低，因雷電感應而產(chǎn)生的過電壓和過電流極容易對其產(chǎn)生嚴重性的破壞。加上空氣自動監(jiān)測站多設置在野外，屬于雷電可直接擊到區(qū)域，因此站房相應的防雷措施應予以重點考慮。

二、侵入空氣自動站的途徑

根據(jù)以往的經(jīng)驗分析，雷擊對空氣自動監(jiān)測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向風速儀、溫度傳感器或空氣采樣頭上，產(chǎn)生高電壓、熱效應和機械效應對站房內(nèi)儀器設備進行破壞。

(2)直擊雷擊中了監(jiān)測站的架空線纜上，使得高壓雷電以波的形式沿著導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)的電子設備。

(4)靜電感應或電磁感應，感應出過電壓，通過線纜引入室內(nèi)

(5)空氣自動監(jiān)測站設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)雷電脈沖沿著設備的信號線、電源線或其它金屬管線入侵到空氣自動監(jiān)測站內(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因強雷電壓會將鄰近的土壤擊穿，進而使得雷電流侵入并擊穿電纜外皮，損壞高壓線路。

②雷云對地面放電并在線路上感應出數(shù)千伏的過電壓，擊壞與線路相連的電器設備，通過設備連電并在線路上感應出數(shù)千伏的過電壓，擊壞與線路相連的電器設備，通過設備連線還侵入通信線路。

③通過一條多芯電纜連接不同來源的導線，或多條電纜平行鋪設時，其中的一條導線被擊穿引發(fā)相鄰的導線感應出過電壓，擊壞低壓電子設備。

三、空氣自動監(jiān)測站的防雷措施

依據(jù)現(xiàn)行的建筑防雷設計規(guī)范 GB50057-2010，空氣自動監(jiān)測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)測站的四周可明鋪避雷帶，四角設置高1.5米Ф12mm 的避雷短針，屋面鋪設避雷網(wǎng)格。為統(tǒng)一材料規(guī)格和便于長期使用和日后維修，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)應于防雷裝置進行不少于兩處的連接，連接材料可用鍍鋅扁鋼。接閃器及其附屬設施上嚴禁敷設或懸掛電視天線、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)測站中可用利用站房的混凝土立柱或剪力墻中兩條對角螺紋鋼筋來作為引下線，并需要在建筑四周設置對稱。接閃器中的避雷帶應保持至少18米的距離焊接在引下線上，在室內(nèi)外適當位置設若干與柱內(nèi)鋼筋相連的連接板，供測量、外接人工接地體和作等電位連接時使用，其高度不得小于300mm，并在焊接點做好相應的防腐措施。

(3)屏蔽裝置

外部屏蔽裝置主要可用來降低雷電電磁脈沖對監(jiān)測站內(nèi)電氣設備或線路的影響，實踐中可充分利用站房結(jié)構(gòu)中的鋼筋來組成法拉第籠，從而達到屏蔽的目的。如在新建的空氣自動監(jiān)測站房工程，可以將各層外圈梁內(nèi)兩條結(jié)構(gòu)主筋通長焊接構(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)測站則可以考慮其它屏蔽措施。

(4)接地裝置

新建監(jiān)測站工程可優(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樁、基礎等結(jié)構(gòu)鋼筋來構(gòu)成自然接地裝置。如每根樁的結(jié)構(gòu)中的兩根對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)測站內(nèi)設施的安全性，還應從以下幾點著手，做好站房內(nèi)部防雷措施。

(1)電源防護

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

(2)信號防護

監(jiān)測站內(nèi)的數(shù)據(jù)通信與監(jiān)控設備接口處通常要比供電系統(tǒng)敏感地多，因此必須對數(shù)據(jù)接口的電路進行保護。而且與通信線相連接的設備耐壓一般比較低，防雷器件更為嚴格。信號防雷同樣可采用三級保護措施，依次在調(diào)制解調(diào)器前的調(diào)制解調(diào)器避雷器;在計算機前安裝的計算機信號避雷器，以及在氮氧化物分析儀、二氧化硫分析儀等監(jiān)測設備接口前的數(shù)字電路保護器

結(jié)語

空氣自動監(jiān)測站的防雷措施是一門專業(yè)技術，它涉及范圍廣，技術要求高除了普通建筑的防雷措施之外，還需要考慮站房內(nèi)各種電子設備、儀器的特殊防雷措施。上文中主要是針對監(jiān)測站內(nèi)部和外部防雷措施的探討，實際應用時還應考慮到監(jiān)測站的防靜電措施。如

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