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自動式氣象站防雷系統設計需兼顧外部防雷（直擊雷）和內部防雷（感應雷、雷電波侵入），以下是具體措施：
接閃器設置：
利用自動氣象站的風桿，在風桿頂端安裝避雷針，確保避雷針安裝高度可保護自動氣象站內的所有儀器設備。例如，風向桿高度一般為10m到12m，以10m避雷針為例，按照滾球法，其在2.2m高度和2.8m高度的保護半徑分別為17.068m和15.051m，一般情況均能處于避雷針的保護范圍內。
當采用風桿作為避雷針的支撐件，尚有部分設備不在保護范圍內時，應在該設備附近安裝避雷針，使其處于保護范圍內。
避雷針應選用直徑不小于16mm的圓鋼，長度不小于1500mm，并通過絕緣桿固定于風桿上，水平絕緣距離不應小于500mm。
引下線設計：
避雷針引下線應沿風桿上端拉線入地，該拉線應通過絕緣等級為35kV（1.2/50μs）的拉線絕緣子與風桿絕緣。
引下線宜采用屏蔽電纜，芯線截面積不應小于50mm2，入地點附近應設置垂直接地體，并與觀測場地網作可靠電氣連接。
接地裝置：
接地體應與共用接地裝置電氣連接，觀測場風桿宜采用金屬管作支撐件。
自動氣象站觀測場應采用人工垂直接地體與水平接地體結合的方式埋設人工接地體，人工水平接地體的埋設深度不應小于500mm；人工垂直接地體應沿水平接地體均勻埋設，其長度宜為2500mm，垂直接地體的間距宜大于其長度的兩倍。
接地體規格要求如下：圓鋼直徑不應小于10mm；扁鋼截面不應小于100mm2，其厚度不應小于4mm；角鋼厚度不應小于4mm；鋼管壁厚不應小于3.5mm。
自動氣象站觀測場所有設備宜共用同一接地系統，其接地電阻不宜大于4Ω。在土壤電阻率大于1000Ω·m的地區，可適當放寬其接地電阻值要求，但此時接地系統環形接地網等效半徑不應小于5000mm。
等電位連接：
新型自動氣象站場室內的所有機柜、電氣和電子設備的外殼和機架、計算機直流地（邏輯地）、防靜電接地、金屬屏蔽線的線外屏蔽層、交流地（PE線）和對供電系統的相線、中性線進行電涌保護的SPD接地端等均應進行等電位連接，并采用直接連接導體連接的方式。連接導線應采用截面積不小于4mm2、長度不大于0.5m的截面積4mm×40mm的熱鍍鋅扁鋼。
計算機房的等電位連接應采取“S”型星型結構連接，等電位連接應排在計算機房配電箱內。
屏蔽措施：
電源線在入戶前必須穿鍍鋅鋼管埋地至少15m，入戶后電纜外皮及鋼管應與等電位帶可靠連接。
風向、風速數據傳輸線應采用帶屏蔽層的線纜經金屬風桿內敷設，傳輸線的外屏蔽層首尾兩端與風桿應電氣連接；當數據傳輸線無法敷設在金屬風桿內或采用金屬塔作為支撐物時，應將數據傳輸線穿金屬管垂直敷設，傳輸線的外屏蔽層和金屬管均應在首尾兩端與風桿或金屬塔作電氣連接，金屬管首尾應電氣貫通。
觀測場內金屬圍欄、百葉箱支架、雨量器、遙測雨量計、虹吸雨量計、小型蒸發皿、校對蒸發雨量器、自動氣象站信號轉接盒等金屬外殼應就近與觀測場地網電氣連接。
觀測場觀測設備數據傳輸線應選用帶屏蔽層的電纜，并宜穿金屬管埋地敷設，金屬管和數據傳輸線的外屏蔽層在進入電纜溝處、外轉接盒處應就近接地。若該金屬管長度超過一定值（與土壤電阻率有關）時應增加其接地點。
由觀測場至工作室的數據傳輸線外屏蔽層及金屬管在觀測場地網邊緣處應就近接入觀測場地網，金屬管首尾應電氣貫通，若該金屬管長度超過一定值時應增加其接地點。
當數據傳輸線無法埋地時，宜穿金屬管或金屬橋架屏蔽敷設，金屬管應電氣貫通并在首尾接入地網，當金屬管長度超過20m時應在適當的位置增加其接地點。
電涌保護器：
自動氣象站低壓配電應采用TN-C-S系統，供電系統按照業務用設備、輔助設備、照明三個獨立的部分負荷要求并留有余量。所有工作設備必須從進戶配電盤單獨使用一相專線供電，不得與其它用電器混用；進值班室前功率負荷>2.0kVA（含原有設備），對交流電的要求為50Hz。供電線路宜采用具有金屬護套或絕緣護套電纜穿金屬管埋地引入，埋地長度不應小于一定值（與土壤電阻率有關），且最短不應小于15m，并就近可靠接地。
自動氣象站觀測場室的供電系統由蓄電池、充電電源、空氣開關、防雷模塊組成，當遇到超出范圍的電壓或者電流時，空氣開關會自動關閉。另外，防雷板主要對采集器進行保護，但由于防雷板在設計上的一些缺陷，且并未考慮電源系統的分級防護，其防雷效果并不如人意，故應對其電源和信號系統加強過電壓防護。
電源系統一般采用TN-S或TN-C-S系統供電方式，并進行多級防雷保護。第一級在電源的總進線處安裝一個40kA以上的電源SPD；第二級在機房配電進線至UPS之間安裝一個20kA的電源SPD；第三級在采集器前端安裝一個10kA的電源SPD，在每臺計算機電源與UPS之間安裝插座式避雷器。
信號線路首端與觀測場地網連接，整個線路應穿金屬線槽屏蔽后沿線纜地溝敷設，在信號線路進入值班室接口處還應安裝電涌保護器，進入值班室的線路尾端要與室內工作地網作可靠連接。
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