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天氣雷達站的非一般避雷系統


   撰文:江偉     2013年6月


雷暴是本港雨季常見的天氣現象。每年四月至九月期間,雷暴可能會頻密地影響香港。從圖一可見,在二零零六至二零一二年的四月至九月期間,香港境內錄得的月平均雲對地閃電次數達到五千次以上。為免遭受雷擊破壞,建築物須具備良好的避雷系統。有關避雷系統的原理可參考天文台教育資源文章"勿做避雷針"[1],簡單來說避雷針會吸引其附近的雷電,然後透過相連的接地裝置將電流引導至地下,保護建築物不受雷擊。接地裝置的電阻(下稱避雷接地電阻)是避雷系統中重要的基本參數。避雷接地電阻越小,便越有效地引導電流,避雷系統的保護性能也越高。

圖一
圖一 二零零六至二零一二年期間,香港境內錄得之月平均雲對地閃電次數。

由建築署出版的香港特區政府建築物內電力裝置的一般規格[2]中指出,一般用途的政府建築物的避雷接地電阻不可超過10歐姆。然而,此規格並不適用於架空電纜或有特殊用途的建築物,此類建築物的避雷接地電阻視乎實際需要而定。天文台的天氣雷達站正屬於上述有特殊用途的建築物之一,對避雷接地電阻有更嚴格的要求,原因如下:

1.     特殊使命

天氣雷達作為天文台監察惡劣天氣如暴雨及颱風的主要工具,是天氣預報必不可少的儀器。天氣雷達必須全天候運作,以保障香港巿民的生命財產安全。在雷暴等惡劣天氣時,正是天氣雷達大派用場的時候,絕不能因為雷擊而影響雷達的正常運作。

2.     地埋位置

天氣雷達需要無遮擋的視野以全面監察天氣狀況,所以天氣雷達站一般會鶴立於周遭的環境,例如大帽山天氣雷達站便座落在香港最高山峰大帽山的山頂。高聳的位置往往令雷達站更易受到雷擊,加上天氣雷達是十分精密的電子儀器,容易受雷擊所產生的巨大不穩定電流影響而損毀,因此雷達站對避雷接地電阻有更嚴格的要求。

天文台一直遵守天氣雷達站避雷接地電阻必須不多於1歐姆的嚴格要求,以儘量減低受雷擊而影響雷達運作的機會。除了香港天文台,國際上也採用同等標準規範天氣雷達站的設計,世界氣象組織(WMO)轄下的儀器和觀測方法委員會(CIMO)在其IOM第88號報告[3]中便指出了這項要求。圖二摘錄自該報告書,顯示外國某雷達站遭雷擊後雷達天線罩出現嚴重焦黑的情況。在上世紀90年代中期,為天文台興建大欖涌機場多普勒天氣雷達站當顧問的美國和澳洲專家明確建議雷達站的避雷接地電阻不能超過1歐姆。

圖二
圖二 外國某雷達站被雷擊後,雷達天線罩出現嚴重焦黑的情況
(摘錄自CIMO IOM第88號報告)[3]

雷達站的避雷接地電阻不多於1歐姆,可保障天氣雷達站在雷暴交加中仍能正常運作,在惡劣天氣中為香港巿民提供可靠的天氣信息服務。


 參考:
  1. 天文台教育資源文章 - 勿做避雷針
  2. 香港特區政府建築物內電力裝置的一般規格
  3. 國際氣象組織觀測方法委員會IOM第88號報告
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最近修訂日期: <2014年4月30日>