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天气雷达站的非一般避雷系统


   撰文:江伟     2013年6月


雷暴是本港雨季常见的天气现象。每年四月至九月期间,雷暴可能会频密地影响香港。从图一可见,在二零零六至二零一二年的四月至九月期间,香港境内录得的月平均云对地闪电次数达到五千次以上。为免遭受雷击破坏,建筑物须具备良好的避雷系统。有关避雷系统的原理可参考天文台教育资源文章"勿做避雷针"[1],简单来说避雷针会吸引其附近的雷电,然后透过相连的接地装置将电流引导至地下,保护建筑物不受雷击。接地装置的电阻(下称避雷接地电阻)是避雷系统中重要的基本参数。避雷接地电阻越小,便越有效地引导电流,避雷系统的保护性能也越高。

图一
图一 二零零六至二零一二年期间,香港境内录得之月平均云对地闪电次数。

由建筑署出版的香港特区政府建筑物内电力装置的一般规格[2]中指出,一般用途的政府建筑物的避雷接地电阻不可超过10欧姆。然而,此规格并不适用于架空电缆或有特殊用途的建筑物,此类建筑物的避雷接地电阻视乎实际需要而定。天文台的天气雷达站正属于上述有特殊用途的建筑物之一,对避雷接地电阻有更严格的要求,原因如下:

1.     特殊使命

天气雷达作为天文台监察恶劣天气如暴雨及台风的主要工具,是天气预报必不可少的仪器。天气雷达必须全天候运作,以保障香港巿民的生命财产安全。在雷暴等恶劣天气时,正是天气雷达大派用场的时候,绝不能因为雷击而影响雷达的正常运作。

2.     地埋位置

天气雷达需要无遮挡的视野以全面监察天气状况,所以天气雷达站一般会鹤立于周遭的环境,例如大帽山天气雷达站便座落在香港最高山峰大帽山的山顶。高耸的位置往往令雷达站更易受到雷击,加上天气雷达是十分精密的电子仪器,容易受雷击所产生的巨大不稳定电流影响而损毁,因此雷达站对避雷接地电阻有更严格的要求。

天文台一直遵守天气雷达站避雷接地电阻必须不多于1欧姆的严格要求,以尽量减低受雷击而影响雷达运作的机会。除了香港天文台,国际上也采用同等标准规范天气雷达站的设计,世界气象组织(WMO)辖下的仪器和观测方法委员会(CIMO)在其IOM第88号报告[3]中便指出了这项要求。图二摘录自该报告书,显示外国某雷达站遭雷击后雷达天线罩出现严重焦黑的情况。在上世纪90年代中期,为天文台兴建大榄涌机场多普勒天气雷达站当顾问的美国和澳洲专家明确建议雷达站的避雷接地电阻不能超过1欧姆。

图二
图二 外国某雷达站被雷击后,雷达天线罩出现严重焦黑的情况
(摘录自CIMO IOM第88号报告)[3]

雷达站的避雷接地电阻不多于1欧姆,可保障天气雷达站在雷暴交加中仍能正常运作,在恶劣天气中为香港巿民提供可靠的天气信息服务。


 参考:
  1. 天文台教育资源文章 - 勿做避雷针
  2. 香港特区政府建筑物内电力装置的一般规格
  3. 国际气象组织观测方法委员会IOM第88号报告
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最近修订日期: <2014年4月30日>